超声液位传感系统技术方案

本文公开了超声传感探头(100)和控制器(109)。控制器(109)可操作地配置成确定并显示设置在探头(100)的桶(123)中的多个超声传感器(156)各自的湿润和干燥状态。如果满足某些条件，例如传感器(156)在多个读数或在预定时间段上始终指示新状态，则控制器(109)可以将传感器(156)的状态从湿润变为干燥或者从干燥变成湿润。控制器(109)优选地包括能够产生指示探头(100)设置于其中的容器中的液位的阶梯式模拟或数字信号的双线输出。

Ultrasonic liquid level sensing system

An ultrasonic sensing probe (100) and a controller (109) are disclosed. The controller (109) is operatively configured to determine and display respective wet and dry states of a plurality of ultrasonic sensors (156) disposed in the barrel (123) of the probe (100). If certain conditions are met, such as sensor (156) in a number of readings or in a predetermined period of time always indicates a new state, the controller (109) can be sensor (156) from a state of wetness to dry or dry from becoming wet. The controller (109) preferably includes a dual line output capable of generating a ladder analog or digital signal capable of producing a level in a container indicating a probe (100).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声液位传感系统相关申请的交叉引用2014年1月24日提交的美国专利申请号14/163,407和2014年8月29日提交的美国临时专利申请号62/043668通过引用全文并入本文。
技术介绍
半导体制造工艺涉及使用必须符合严格的纯度要求的化学试剂。这些液体化学试剂通常容纳在密封的容器(例如，安瓿)中以防范化学试剂污染或防止渗漏。化学试剂通常需要金属容器和使用金属-对-金属密封的容器配件以避免腐蚀、污染和在升高的压力下的泄漏。当使用存储在这样的容器中的化学试剂时，能够确定留在容器中的化学试剂的量而不使化学试剂暴露于环境或使操作者暴露于化学试剂通常是必需的。半导体工业中常用超声探头测量密封容器内的化学试剂的水平。典型的设计包括沿探头内管道长度串联设置的多个超声传感器，如Dam等人的美国专利号5,663,503中公开的传感器和构造。信号处理装置(例如，控制器、仪表、个人电脑等)将电子信号传送到超声传感器，其进而产生通过管道并回音返回传感器的一阵阵声波。每个传感器将其接收到的回波转化为电子信号，所述电子信号被传送回信号处理装置。该信号处理装置随后解读该电子信号以确定回波强度以及在发射和回波的到达之间过去的时间。对于沿该管道特定部分设置的每个传感器，超声波通过该管道移动的速度和回音超声波的强度会根据管道该部分是否包含化学试剂或气体或蒸气(即，与气体或蒸气相比，声音更快地通过液体介质移动)有所不同。以这种方式，信号处理装置可以沿着管道长度确定化学试剂的水平，并由此确定容器内化学试剂的量。通常，设置在超声探头内的更大数量的超声传感器在测量化学试剂水平时转变为提高的精确度。在传感器和控制器消耗之间进行电连接的常规方法是有缺陷的，因为容纳更大数量的传感器所需的额外连接所要求的空间超过了管道的尺寸。此外，操作传感器的常规方法是有缺陷的，因为它们限制了以可靠方式(例如以避免串扰的方式)进行这样的电连接的选择。因此，在本领域中需要具有用于在传感器与控制器之间进行电连接的改进方式的超声探头和操作传感器的改进方法，从而使得超声探头能够可靠地操作更多数量的超声传感器，同时使用现有的标准化容器配件。附图说明要求保护的本专利技术的实施方式将在下文中结合附图描述，其中相同的数字表示相同的元件。图1A是根据一个示例性实施方式的超声探头的分解透视图；图1B是将图1A的超声探头沿着线1B-1B截取的未分解截面图；图2A是根据一个示例性实施方式安装在容器上的图1A和1B的超声探头的透视图；图2B是将图2A的虚线区域内显示的超声探头和容器的部分沿着线2B-2B截取的放大的局部截面图；图3是图2B沿着线2B-2B截取的放大的局部截面图，显示根据另一个示例性实施方式的超声探头的传感器的线路；以及图4是根据示例性实施方式与超声探头耦联的控制器电路的框图。具体实施方式下文的详细描述仅提供了优选的示例性实施方式，而不是旨在限制专利技术的范围、适用性或构造。相反，下文对优选的示例性实施方式的详细说明将为本领域技术人员提供使其能够实施本专利技术优选的示例性实施方式的描述。可以对元件的功能和排列做出各种改变而不背离本专利技术的精神和范围，如随附权利要求中所述的。在附图中，由增加100的值的参考数字表示与本专利技术其他实施方式的元件相似的元件。除非本文另有声明或描述，这样的元件应该被视为具有相同的功能和特征，且对这样的元件的讨论可以因此不在多个实施方式中重复。本说明书和权利要求书中使用的术语“管道”是指流体可以通过其在系统的两个或更多个部件之间输送的一个或多个结构。例如，管道可以包括输送液体、蒸气和/或气体的管线、管路、通道及其组合。本说明书和权利要求书中使用的术语“流动连通”是指两个或更多个部件之间连通的性质，其使得液体、蒸气和/或气体能够以受控的方式(即，无泄漏)在部件之间输送。将两个或更多个部件耦联使得它们相互流动连通可以涉及本领域已知的任何适合方法，例如借助于焊接、带有法兰的管道(flangedconduit)、垫片和螺栓。两个或更多个部件还可以通过可以将它们分开的系统的其他部件耦联到一起。为了帮助描述本专利技术，本说明书和权利要求书中可以使用方向性术语以描述本专利技术的部分(例如，上、下、左、右等)。这些方向性术语仅仅旨在帮助描述和要求保护本专利技术，而并不旨在以任何方式限制本专利技术。此外，结合附图引入本说明书中的参考数字可以在一个或多个后续附图中重复，而不在本说明书中额外描述以为其他特征提供上下文。图1A和1B显示根据本专利技术的一个示例性实施方式的超声探头100。更具体地，图1A显示超声探头100的分解透视图，而图1B显示将图1A的超声探头100沿着线1B-1B截取的未分解截面图。虚线1D表示探头100的纵轴。超声探头100包含密封装配构件102a和102b、挠性接头104、电缆护套106、具有肩部113的颈管108、和桶123。如本文更详细讨论的，密封装配构件102a和102b是密封装配组件157的部分，所述密封装配组件157将超声探头100固定到容器159。在示例性实施方式中，如在2014年1月24日提交的相关共同未决美国专利申请序列号14/163,407(其教导通过引用并入本文)中所述，密封装配组件157是面密封装配组件，其中密封装配构件102a是具有通孔103的面密封装配压盖，而密封装配构件102b是具有四分之三英寸(19.1mm)的六角螺母的标准尺寸的面密封配件。在本实施方式中，密封装配构件102b靠在密封装配构件102a的凸缘149上，并且可以围绕穿过通孔103的轴相对于密封装配构件102a旋转。在可替代的实施方式中，如将对本领域普通技术人员显而易见的，密封装配构件102a和102b可以具有其他尺寸和特征，例如更长的压盖、半英寸(12.7mm)或非标准尺寸的面密封配件、和/或粘结到密封装配构件102a的密封装配构件102b。类似地，其他类型的配件可以用于密封装配组件157，例如表面安装的C密封件。密封装配构件102a与挠性接头104和电缆护套106耦合。颈管108包含限定上部开口的上端110、限定下部开口的下端112、和侧壁114。在本实施方式中，颈管108的肩部113包含肩管116，所述肩管116具有限定上部开口的上端118和限定下部开口的下端120。在示例性实施方式中，如在图1A中所示和在相关共同未决美国专利申请序列号14/163,407中所述，肩管116为圆锥形状并提供从颈管108到桶123的外管122的平滑过渡。颈管108的下端112设置在肩管116内，而肩管116与颈管108的侧壁114耦合。在其他实施方式中，整个颈管108，包括肩部113，可以由单一整体部件形成。颈管108的上端110设置在密封装配构件102a的通孔103内和挠性接头104内。桶123包含外管122、内管132和阀帽(disccap)140。外管122具有限定上部开口的上端124、限定下部开口的下端126、侧壁128以及设置在侧壁128中邻近上端124的通孔130。外管122的上端124与肩管116的下端120耦合。内管132包括限定上部开口的上端124、限定下部开口的下端136、和侧壁138。在该示例性实施方式中，上端134限定上部开口，其大约垂直于下端136限定的下部开口。内管13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用设置在容器内的探头确定和显示所述容器中的流体的液位的方法，所述探头具有位于桶内的多个超声传感器，所述多个传感器中的每个位于所述容器中的不同液位处，所述方法包括：(a)向所述多个超声传感器中的第一传感器发送电脉冲；(b)响应于步骤(a)中发送的所述电脉冲从所述第一传感器接收电信号；(c)以第一顺序对所述多个超声传感器中的每个执行步骤(a)；(d)以第一频率重复步骤(a)；(e)基于在步骤(b)中接收到的来自所述第一传感器的至少一个电信号确定所述第一传感器的状态，所述状态选自干燥状态、湿润状态和任选地错误状态，所述湿润状态指示在所述第一传感器所在的液位处存在所述流体，所述干燥状态指示在所述第一传感器所在的液位处不存在所述流体；(f)仅在满足至少一个预定条件时，将在步骤(e)中确定的所述第一传感器的状态改变成与在紧接之前的步骤(e)的执行中确定的状态不同的状态；(g)对所述多个超声传感器中的每个执行步骤(e)和(f)；(h)重复步骤(g)；和(i)显示在步骤(e)至(g)中确定的所述多个超声传感器中每个的状态的视觉指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 US 62/081,2661.一种使用设置在容器内的探头确定和显示所述容器中的流体的液位的方法，所述探头具有位于桶内的多个超声传感器，所述多个传感器中的每个位于所述容器中的不同液位处，所述方法包括：(a)向所述多个超声传感器中的第一传感器发送电脉冲；(b)响应于步骤(a)中发送的所述电脉冲从所述第一传感器接收电信号；(c)以第一顺序对所述多个超声传感器中的每个执行步骤(a)；(d)以第一频率重复步骤(a)；(e)基于在步骤(b)中接收到的来自所述第一传感器的至少一个电信号确定所述第一传感器的状态，所述状态选自干燥状态、湿润状态和任选地错误状态，所述湿润状态指示在所述第一传感器所在的液位处存在所述流体，所述干燥状态指示在所述第一传感器所在的液位处不存在所述流体；(f)仅在满足至少一个预定条件时，将在步骤(e)中确定的所述第一传感器的状态改变成与在紧接之前的步骤(e)的执行中确定的状态不同的状态；(g)对所述多个超声传感器中的每个执行步骤(e)和(f)；(h)重复步骤(g)；和(i)显示在步骤(e)至(g)中确定的所述多个超声传感器中每个的状态的视觉指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个预定条件包括在对所述第一传感器顺序执行步骤(b)的过程中从所述第一传感器接收全部指示相同状态的多个电信号。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个预定条件包括在对所述第一传感器顺序执行步骤(b)的过程中在预定时间段内从所述第一传感器接收全部指示相同状态的多个电信号。4.根据权利要求3所述的方法，其中如果所述第一传感器的状态从湿润状态改变成干燥状态，则所述预定时间段是第一预定时间段，且如果所述第一传感器的状态从干燥状态改变成湿润状态，则所述预定时间段是第二预定时间段，所述第一预定时间段大于所述第二预定时间段。5.根据权利要求1所述的方法，其还包括：如果所述第一传感器的状态改变是从湿润状态到干燥状态，则仅执行步骤(f)。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定时间段为至少5秒。7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(f)包括：如果在步骤(b)中接收到的来自所述第一传感器的所述电信号指示干燥状态，并且位于所述第一传感器上方的液位处的多个传感器中的任一个在当前被确定是湿润状态，则确定所述第一传感器的状态是错误状态。8.一种用于确定容器中流体的液位的系统，所述系统包括：控制器；超声探头，所述超声探头包括适于附接到所述容器的装配组件，从所述装配组件向下延伸的桶，和位于所述桶内的多个超声传感器，所述多个超声传感器中的每个与所述控制器电连接并适于接收从所述控制器发送的电子信号、响应于从所述控制器发送的所述电子信号发射声波、检测声波并将指示所检测到的声波的电子信号传送到所述控制器，所述超声探头被成形和配置为插入所述容器；和与所述控制器电连接的显示器；其中所述控制器可操作地配置成以第一频率发送电脉冲并且以第一顺序将所述电脉冲引导到所述多个超声传感器中的每个；其中所述控制器可操作地配置成基于来自所述多个超声传感器中每个的所传送的电子信号确定所述多个超声传感器中每个的状态，所述状态包括干燥状态和湿润状态，所述湿润状态表示从所述多个超声传感器中的传感器接收的所传送的电子信号指示所述容器中的液位处于或高于该传感器的位置，所述干燥状态表示从所述多个超声传感器中的传感器接收到的所传送的电子信号指示所述容器中的液位低于该传感器的位置；其中所述控制器可操作地配置成使所述显示器提供所述多个超声传感器中每个的干燥状态或湿润状态的视觉指示；其中所述控制器可操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·比尔彻，T·A·斯泰德尔，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US