專利名稱：帶外置應變儀監(jiān)視器的流體容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及，裝流體的封閉容器中壓力的外置監(jiān)視技術；涉及，在一個優(yōu)選的方面，用于半導體器件和材料的制造中，外部監(jiān)視在流體貯存和分配系統(tǒng)的壓力，從所述的分散系統(tǒng)分配氣體或液體。
現(xiàn)有技術在廣泛的工業(yè)加工和應用中，需要可靠的加工流體源。
例如，在半導體制造、離子植入、平板顯示器制造、醫(yī)學干擾和治療、水處理系統(tǒng)、緊急呼吸系統(tǒng)、焊接操作、液體和氣體基于空間的輸送等方面，希望有安全可靠和有效的流體提供源。
授予Luping Wang和Glenn M.Tom的美國專利No.6,089,027(2000年7月18日公布)和美國專利No.6,101,816(2000年8月15日公布)，描述了一種流體儲存和氣體分配系統(tǒng)，它包括儲存和分配容器，用于保存流體，如加壓流體，其蒸氣組成要分配的流體，或壓縮氣體。所述容器包括連接到分配組件的出口。所述分配組件可以是各種形式的，如包括閥頭，所述閥頭包括分配閥和從所述容器選擇排放氣體的出口。
在Wang等的系統(tǒng)中，流體壓力調節(jié)器與出口配套，并設置在，例如上述分配閥，分配氣流控制裝置的上游。所述流體壓力調節(jié)器最好至少部分位于容器內(nèi)部，最優(yōu)選完全設置在容器內(nèi)，以使在使用中受沖擊和暴露環(huán)境的可能性最小，及在出口使用單一焊縫或接縫，以密封容器。
調節(jié)器是設定在預定壓力的控制裝置，以便在這樣的壓力下從氣缸分配氣體。在上述流體貯存和分配系統(tǒng)的一個實施方式中，利用設定點調節(jié)器，在容器中安裝前預設為單一的定點。取決于分配條件和從容器放出氣體的模式，壓力設定點可以是超大氣壓力，低于大氣壓力或大氣壓力。容器可以任選含有對容器中包含的流體具有吸附親合力的物理吸附材料。
這種“在瓶中的調節(jié)器”設計，包括使用雙級(或多級)的流體壓力調節(jié)器的構造，可任選帶有顆粒過濾器組件，，，可提供有效的裝置和方法，用于貯存和分配高壓容器中裝的液體和氣體，例如約在約50-約5000psig(磅/平方英寸)。在儲存和分配容器的內(nèi)部體積中方便地設置設定壓力調節(jié)器，在流體分配操作中，用它有效地調節(jié)來自內(nèi)裝流體的排放氣體的壓力和流量。
調節(jié)器設定點壓力一般低于50psig。因為所述容器密封使用，所以不能夠在進行分配操作時，精確測量在容器中剩余的流體。
因此，雖然“瓶中的調節(jié)器”流體貯存和分配系統(tǒng)提供一種在工業(yè)過程應用中分配各種類型流體的安全有效的裝置，但是更希望提供一種能夠測量貯存和分配容器內(nèi)流體內(nèi)部壓力的裝置和方法。
這樣的內(nèi)壓測量能夠迅速確定容器中流體的容量和接近容器排空的程度，但是，在容器口的調節(jié)器的固定設定點妨礙在容器外直接測量容器內(nèi)部流體的壓力。雖然可以在容器的內(nèi)部容積中設置傳感器或轉換器組件，但是為了起作用，這樣的組件必須與外部監(jiān)視裝置連接。因此這又需要在容器的閥頭中的引線，這要求無泄漏密封，并形成作為容器可能失敗的模式的另外的泄漏路徑。
在不存在測定流體貯存和分配系統(tǒng)的密封容器中的流體內(nèi)壓的任何裝置或方法時，使用者存在相應的擔心，即，對于給定消耗流體的操作，容器可能未充滿或溢出。
也有這樣的可能，即在容器的整個容量用完以前，使用者過早地從加工設備取下流體貯存和分配容器，以避免“耗干”，從而沒有充分使用流體，浪費了在容器中流體的剩余部分。在很多昂貴的化學藥劑的情況，如在半導體制造中使用的那些，這樣的不充分使用造成嚴重的經(jīng)濟損失，這可能非常顯著地影響使用分配流體的工業(yè)操作的利潤。
另外，在沒有監(jiān)視容器內(nèi)壓，因此沒有監(jiān)視容器中流體量的可靠系統(tǒng)的情況下，如果僅在容器完全排空原始起始加料時，才更換流體貯存和分配容器，那么因為在加工系統(tǒng)中的容器耗干，會發(fā)生加工設備正常運行時間的重大損失。此時，系統(tǒng)必須閑置，以更換排空的容器。在使用多種流體供給容器同時向耗氣工藝裝置供給不同的氣體的情況時，容器這樣的無監(jiān)視狀態(tài)特別成問題。密閉容器中流體的意想不到的過早排空產(chǎn)生的供氣中斷，對使用流體貯存和分配系統(tǒng)的整個加工設備的效率和效益造成重大的負面影響。
在現(xiàn)有技術上中的重大進展是提供一種非侵入監(jiān)視裝流體的密封容器內(nèi)壓的裝置和方法，適合與美國專利No.6,089,027和6,101,816中描述的流體貯存和分配系統(tǒng)配合使用。
本發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種非侵入式監(jiān)視裝流體的密閉容器的內(nèi)壓系統(tǒng)，例如貯存和分配系統(tǒng)，包括用于制造半導體中提供流體的密封裝流體容器。
在一個方面，本發(fā)明涉及流體密閉系統(tǒng)，包括容器，構造和設置用于在其中持留流體，并在系統(tǒng)工作或使用中從容器排放流體；
這樣的容器包括容器壁，其具有與容器中內(nèi)裝流體接觸的內(nèi)表面和外表面；和壓力監(jiān)視器，包括設置在外表面的應變響應傳感器，在從容器排放流體時輸出壓力指示響應，其中容器中的流體壓力隨這樣的排放相應地改變。
在本發(fā)明一個實施例中，輸出的壓力指示響應是所述裝流體容器的器壁的應變(或變形)。容器裝的流體的壓力在容器的器壁上施加應力，結果引起器壁的應變/變形。
根據(jù)本發(fā)明器壁的最終應變/變形由傳感裝置測定，如電阻應變儀、壓電元件、應變敏感比色元件或含有潛在應變化學試劑的應變敏感矩陣變換電路。
在本發(fā)明實施中，使用的優(yōu)選應變測定裝置是電阻應變儀表組，它包括一個或多個應變測量格柵。應變測量格柵經(jīng)受與器壁相同的或成比例程度的應變/變形。從而，在應變測量格柵中的電阻改變能夠監(jiān)視應變和變形，相關地輸出表示容器中壓力的信號。
在本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，為了準確測定和測量上述應變測量格柵的電阻改變，配置惠斯登橋接電路?；菟沟菢蚪与娐方Y合應變測量格柵，實現(xiàn)電路的電壓平衡。無論應變測量格柵的電阻由于應變何時改變，即使是很小程度的改變，電路的平衡被打破，能夠測量出與相關應變成比例的產(chǎn)生的電壓差。
能夠以任何適當?shù)姆绞蕉鄻踊嘏渲迷摶菟沟菢蚪与娐?。例如，所述惠斯登橋接電路是能結合單個應變測量格柵和三個標準非測量電阻器的類型；另外，它也能夠結合兩個在相鄰橋臂中的應變測量格柵和兩個標準非測量電阻器。在一個優(yōu)選的構造中，惠斯登橋接元件包括“完整的橋構造”，其中這個橋接電路的所有四個電阻器是有源應變測量格柵。另外，為了改進靈敏度、準確度和可靠性，可以使用多個(多余的)傳感器的配置，它包括但不限于，熱敏電阻器和放大器組件。
在另一方面，本發(fā)明涉及流體貯存和分配裝置，它包括流體貯存和分配容器，它封閉持留流體的內(nèi)部容積，其中容器包括從其排放流體的流體排放口；壓力調節(jié)組件，它設置在流體貯存和分配容器的內(nèi)容積中，使流體在分配流體的設定壓力流過它到達流體排放口；和壓力監(jiān)視器，包括設置在容器外表面上的應力響應傳感器，在流體從容器排放時輸出表示壓力的響應，其中在容器中的流體壓力隨排放相對應地改變。
本發(fā)明的另一方面涉及，一種在使用或操作涉及從容器排放流體時監(jiān)視流體壓力的方法，所述方法包括步驟在容器壁上測定應變；和產(chǎn)生與所述容器測定的應變相關的表示容器中流體壓力的輸出；本發(fā)明的另一方面涉及流體控制的方法，所述方法包括步驟將流體限制在流體貯存和分配容器中，所述容器包括持留流體的封閉內(nèi)容積的器壁，其中容器包括從容器排放流體的流體排放口，和在流體貯存和分配容器的內(nèi)容積中的壓力調節(jié)組件，這樣設置以在分配流體的設定壓力下，使流體流過它并到達流體排放口；測定的所述器壁的應變，它表示容器中流體的壓力；和產(chǎn)生與所述器壁測定的應變相關的表示容器中流體壓力的輸出。
從以下的公開和所附的權利要求中，本發(fā)明的其它方面、特征和實施方式更加全面地一目了然。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的流體貯存和分配裝置的正視圖2是圖1裝置的壓力監(jiān)視器的應力響應傳感器元件的前視圖；圖3A是本發(fā)明另一個實施方式的流體貯存和分配系統(tǒng)截面正視圖，示出其內(nèi)部結構細節(jié)，包括在容器內(nèi)設置的壓力調節(jié)器；圖3B是本發(fā)明另一實施方式的流體貯存和分配系統(tǒng)的截面正視圖，示出容器內(nèi)的物理吸附材料；圖4A是在壁上帶有內(nèi)壓應力的薄壁缸的示意圖；圖4B是由于內(nèi)壓施加的應力，圖4A的薄壁缸的側壁上產(chǎn)生軸向和徑向應變的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的單一應變測量格柵的正視圖；圖6是惠斯登橋接電路示意圖；圖7是對于配有包括單一應變測量格柵的應變儀的裝流體的容器，作為時間函數(shù)的壓力轉換器和應變儀讀數(shù)的曲線圖；圖8是對于配有由四個應變測量格柵組成的完整橋接應變儀的裝流體的容器，作為時間函數(shù)的壓力轉換器和應變儀值的曲線圖；圖9是根據(jù)放置在流體容器外表面上三個不同位置的三個應力響應傳感器的測量值，作為內(nèi)容器壓力(以psig)函數(shù)的測量的應變的比較曲線圖；圖10是應變響應傳感器的內(nèi)部容器壓力的周期性測量曲線，其中內(nèi)部容器壓力從大氣壓(設定在0psig)連續(xù)遞增100psig增加到1000psig，然后連續(xù)遞減100psi回到大氣壓；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，一種流體貯存和分配裝置的正視圖，所述的裝置具有圍繞其環(huán)繞裝配的環(huán)形帶，其中兩個電阻應變儀元件緊密地連接在所述的環(huán)帶上；和圖12是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式，在外表面上裝配安全帶型帶件的流體貯存和分配裝置正視圖，該安全帶型帶件包括環(huán)和長形條組件。
本發(fā)明和其優(yōu)選實施例的說明本說明全文參引授予Luping Wang和Glenn M.Tom的題為“流體貯存和氣體分配系統(tǒng)”的美國專利No.6,101,816(2000年8月15日公布)，授予Luping Wang和Glenn M.Tom的題為“流體貯存和氣體分配系統(tǒng)”的美國專利No.6,089,027(2000年7月18日)，和授予GlennM.和James V.McManus的題為“氣體氫化物、鹵化物和金屬有機V族化合物的貯存和分配系統(tǒng)”美國專利No.5,518,528(1996年5月21公布)。
見圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的流體貯存和分配裝置10的截面正視圖。
流體貯存和分配裝置10包括貯存和分配容器12，它包括長的圓柱形側壁，所述的側壁與底部16共同封閉容器的內(nèi)容積。側壁和底部可以由任何適當?shù)慕Y構材料制造，例如金屬、不透氣的塑料、纖維樹脂復合材料或諸如帶鎳襯里的碳鋼等復合材料，所述的材料要適合在容器中要裝入氣體，裝置的最終使用環(huán)境和在貯存和分配使用中容器中保持的壓力水平。
在它的上端，容器的特征是具有頸部14，它形成由頸部14內(nèi)壁限定的開口。內(nèi)壁可以是帶螺紋的，或為互補構造以便在其內(nèi)纏繞式(matably)接合閥頭20，所述閥頭包括閥體22，它有互補的螺紋或其它構造以與內(nèi)壁緊密接合。
以這樣的方式中，閥頭20與容器12無泄露接合，在希望的貯存條件下在內(nèi)容積中持留流體。
在閥頭本體22中形成有通道，用于分配來自容器12中的流體，這樣的流體分配通道與流體排放口28連通。如圖所示，流體排放口28通過接頭30連接到流體供應導管32。流體供應導管32又構成流體流動環(huán)路的組件，所述環(huán)路將流體貯存和分配裝置10與如半導體制造工具的流體消耗過程連接。
閥頭本體22包括流體注入口24。圖中的注入口用封閉件26蓋上，在用流體注入容器12后以防止注入口被污染或損壞。
閥頭本體含有與手輪34連接的閥件，用于選擇地手動打開閥，以使氣體通過在閥頭中的流體分配通道，從容器12到達體排放口28，或另外用于手動關閉閥以中止從流體分配通道向流體排放口的流動。
可以提供用于自動打開和關閉閥頭中閥的自動閥執(zhí)行機構，如氣動閥執(zhí)行機構、機電閥執(zhí)行結構或其它適當?shù)难b置，以代替手輪閥的驅動件。
閥頭本體22與流體調節(jié)器組件(圖1未示出)連接，流體調節(jié)器組件位于調節(jié)器的內(nèi)容積中，使從容器12排放的流體流過內(nèi)置的調節(jié)器，然后通過閥和閥頭22中相關的流動通道，到達流體排放口進入管線32。因此，當在打開閥頭中的流動控制閥時，通過在容器10中調節(jié)器的壓力設定點確定的壓力下，分配在流體貯存和分配裝置10中的流體。
在流體貯存和分配容器12中的流體可以是，在任何適當?shù)牧黧w存儲條件下任何適當?shù)牧黧w介質，如高壓氣體或液體，，在內(nèi)流體壓力調節(jié)器確定的設定點壓力下作為要分配的流體。例如，流體可以是高壓氣體、或液化氣，例如壓力約50到5000psig或更高。
在特定實施方式中，在本發(fā)明的流體貯存和分配容器中裝的流體包括用于半導體制造操作中的氫化物流體。這類氫化物流體的例子包括砷化氫，磷化氫，銻化氫，硅烷，氯硅烷和乙硼烷。能夠在容器中貯存和從容器中分配的在半導體制造操作中使用的其它流體，包括但不限于，在半導體制造操作中作為鹵化物蝕刻劑、清潔劑和源試劑的酸性氣體，例如氫氟酸、三氯化硼、三氟化硼、氯化氫、鹵代硅烷(如SiF4)和乙硅烷(如Si2F6)等。
圖1的貯存和分配容器12的內(nèi)容積在容器用要分配的流體填充前能夠處在空的狀態(tài)。另外，容器的內(nèi)容積也能夠包含吸附材料以便從容器中貯存的流體中除掉雜質和污物，或吸附地保存貯存的流體以便隨后在分配操作時將流體釋放出來(脫附)。
圖1的容器12的器壁外表面安裝壓力監(jiān)視器36，它包括傳感器模塊38和顯示模塊40。傳感器模塊38包括應力響應傳感器，它通過測定作為容器內(nèi)容積中壓力函數(shù)的器壁的機械應力或變形，從而測量容器的內(nèi)容積中的壓力。
本文中，關于應變儀傳感器可操作連接的器壁的術語“外表面”一詞，應廣義地理解為包括任何的表面，它顯示出可測量的響應容器壓力改變的應變或變形，并使相關的應變儀傳感器能夠提供與容器中流體壓力相關的信號。
容器中裝的流體在器壁上施加的內(nèi)壓，引起器壁的機械應變或變形。通過監(jiān)視所述壁的應變和相關地產(chǎn)生表示容器中流體容量壓力的輸出信號，從而測量這樣的內(nèi)部流體壓力。然后，表示壓力的信號能被轉換成容器中的流體的真實壓力值。下面更透徹地說明，在薄壁容器的器壁上的壓力誘導的應變機制和其與施加壓力的定量關系。
能夠用各種應變響應傳感器配置監(jiān)視容器壁的壓力誘導的應變，使用各種應變測量技術，其中包括但不限于電阻應變儀；壓電元件；提供比色壓力水平指標的應變敏感比色帶；含有填充有化學試劑微球的應變敏感矩陣變換電路，其基于微球應力誘導破裂時可引起比色改變的化學反應。
本發(fā)明的優(yōu)選實方式中，所述應變響應傳感器包括電阻應變儀組件。圖2是電阻應變儀傳感器200的正視圖，可以商業(yè)獲得如從美國馬薩諸塞州Canton市BLH Electronics公司制造的BLH Type FAE4-A6257J-120-S6EL應變儀。這種傳感器的優(yōu)點是尺寸小，長度和寬度約為0.25英寸。本發(fā)明的特定實施例中使用的其它商業(yè)可獲得的電阻應變儀傳感器包括馬薩諸塞州Marlboro市的Hottinger BaldwinMeasurements公司制造的HBM Type 1-LY11-6/350應變儀。
圖2示意類型的傳感器用于圖1類型的壓力監(jiān)視器組件36中，其包括傳感器模塊38和顯示模塊40。傳感器模塊38(圖1)包括電阻應變儀傳感器元件200(圖2)，和顯示模塊包括輸出組件，如提供具有“視力讀出”傳感器測定的壓力水平能力的顯示元件；相關的集成電路可操作地與傳感器和顯示元件和電源連接，如電池或其它電化學電源、光電電池或其它電源組件。
顯示模塊也能夠，任選地或另外包括射頻應答器系統(tǒng)，用于向遠距離位置傳輸傳感器模塊的壓力讀數(shù)。在一個特定實施例中，這樣的應答器系統(tǒng)包括連接到各自單個流體容器的多個發(fā)射機，用于傳輸作為射頻信號的每個單獨流體容器的壓力數(shù)據(jù)。應答器系統(tǒng)也包括在遠距離的一個或多個接收機，用于接收發(fā)射機傳送的射頻信號。
這樣的接收機可與用于中心數(shù)據(jù)收集和分析的計算機化的信息系統(tǒng)的計算機終端連接。這樣的信息系統(tǒng)可包括帶有多個計算機終端的計算機網(wǎng)絡，即互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)寬域網(wǎng)，與萬維網(wǎng)或本領域的普通技術人員所知的其它網(wǎng)絡相連的計算機網(wǎng)。每個計算機終端能夠連接到一個或多個接收機上以收集關于各流體容器內(nèi)壓的輸入數(shù)據(jù)。這樣的以網(wǎng)絡為基礎的信息系統(tǒng)設備通過協(xié)調在多個遠距離位置的存量控制可促進系統(tǒng)存量監(jiān)視和管理。
另外，這樣的接收機也可以連接到個人數(shù)字助理，或其它的小型數(shù)據(jù)收集和管理設備。
應答器系統(tǒng)也可包括獨立的數(shù)據(jù)解釋和分析的微處理器和數(shù)據(jù)輸出的顯示裝置。這樣的微處理器也可以在它的存儲器中存儲每個特定容器的識別信息，這樣使用多個上述容器的半導體制造工廠和其它設備中的工作者能夠用每個情況下的容器標識，接收在該設備中任何數(shù)量容器每個的實時信息。這樣的容器標識包括條形碼，或可確定與給定壓力度數(shù)相關的容器的其它標記。
接收機裝置，和/或在監(jiān)視組件中的顯示器，也可以包括具有推斷在被監(jiān)視容器中所包含流體壓力下降能力的硬件/軟件，以提供容器剩余使用時間(到其中流體加料的排空)的讀數(shù)或其它輸出數(shù)據(jù)，估計的排空日期/時間，或在推斷的流體耗用速率下的需要更換等。
任選，附加或另外地，這樣夠監(jiān)視組件以提供具有視力、聲音或其它可觸知特征的表示預定的接近容器排空情況的報警輸出。作為一個說明的例子，報警能夠是在容器接近80％排空時，以第一重復間隔聲音報警，和在容器接近95％排空時，以第二重復間隔的第二聲音報警(相同或不同的頻率/音調)。
這樣設置包括應變傳感器的壓力監(jiān)視組件，以連續(xù)監(jiān)視其上可操作地連接監(jiān)視組件的容器。另外，這樣設置應變儀傳感器，以間歇或周期性地讀出容器壓力使監(jiān)視組件耗電量減少到最小。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明另一個說明性實施例的流體貯存和分配系統(tǒng)300的截面正視圖。系統(tǒng)300包括通常的圓柱形流體貯存和分配容器302，在它的下端圓柱形側壁由底部件306封閉。在容器的上端上是頸部308，它包括限定和約束容器頂部開口的圓柱環(huán)310。如圖所示，由此容器壁、底部件和頸部封閉內(nèi)容積328。
在容器頸部上，閥頭組件314的螺紋塞312與環(huán)310的內(nèi)螺紋開口螺紋接合。閥頭組件314包括中心流體通道320，它與閥頭組件中的中心工作空腔流體連通。中心工作空腔又連接到出口324，出口324可以是外螺紋或其他結構以固定與其相連的連接器和配套的管件、導管等。
在中心工作容積空腔中設置閥件322，其與在圖示的實施例中的手輪326結合，但是另外可結合自動閥執(zhí)行機構，或其它的控制器或驅動裝置。
閥頭組件314特征也在于閥塊中，連接到過壓安全閥318并與容器內(nèi)容積328連通的排出通道316，用于泄放容器中嚴重的過壓。
在閥頭組件314中的中心流體流動通道320在下端連接到連接器流管330，后者又連接到調節(jié)器332。設定調節(jié)器以保持選定的從容器排放的流體壓力。
在調節(jié)器下端連接管接頭336。管接頭336例如通過對焊連接到其下部極端具有擴散器端帽331的擴散器單元334。擴散器單元可以由不銹鋼制造，其壁由燒結的不銹鋼如316L不銹鋼制造。擴散器單元具有壁空隙以從系統(tǒng)除去比預定直徑大的所有顆粒，例如以30標準升/分氣流速度從系統(tǒng)中除去比0.003微米直徑大的所有顆粒。這類過濾擴散器單元可以從Millipore公司(馬薩諸塞州，Bedford)以WAFERGARD商標商業(yè)可獲得。
在使用中，在容器302的內(nèi)容積328中裝入適當?shù)牧黧w試劑，例如高壓氣體或液化氣，或另外在具有氣體吸附親合力的物理吸附劑上吸附保留的可吸附氣體，其中內(nèi)容積裝有適合的固相物理吸附材料的床。
流體壓力調節(jié)器332被設定到選擇的設定點以在閥頭組件314中的閥打開時，使分配的流體流動，流體流過擴散器單元334、管接頭336、調節(jié)器332、連接器流動管330、閥頭組件314中的中心流體流動通道320、中心工作容積空腔和出口324。
如在本發(fā)明給定的最終使用中希望和要求的那樣，閥頭組件可以連接到其它的管線、導管、流動控制器、監(jiān)視裝置等。
在圓柱側壁304的外表面上安裝根據(jù)本發(fā)明的壓力監(jiān)視組件340。這個壓力監(jiān)視組件能夠以任何適當?shù)姆绞街圃?，參考如圖1和2描述的方式，在流體貯存和隨后的流體分配操作時，進行操縱以動態(tài)監(jiān)視容器302內(nèi)的流體壓力。
圖3B是本發(fā)明另一實施例的流體貯存和分配系統(tǒng)380的截面正視圖。流體容器362包括壁346，它封閉容器內(nèi)容積352并在其中包含物理吸附材料350。流體容器362的上端連接到閥頭364，閥頭364與手動執(zhí)行機構366連接用于打開和關閉所述閥頭。有利的是提供多孔的燒結管360，或其它帶孔的或其它氣體可透過結構用于防止分配的流體中夾帶從吸附材料床來的固體顆粒。
壓力監(jiān)視組件370安裝在器壁346的外表面上。一般來說，這樣的吸附材料填充的流體容器的內(nèi)壓約在或低于大氣壓，從約1乇到約1000乇。因為本發(fā)明的壓力監(jiān)視組件，即使當在內(nèi)壓降低到低水平時，也能夠高度準確地測容器內(nèi)壓，所以這樣的壓力監(jiān)視組件對于改進上述的吸附材料填充的流體容器的壓力監(jiān)視的準確性特別有用。
圖4A示意說明內(nèi)流體壓力如何在薄壁圓柱流體容器400的側壁上產(chǎn)生變形力。
“薄壁圓柱容器”在此是指具有小于截面半徑十分之一的容器壁厚的任何圓柱形容器。
例如，流體容器可以是大致圓柱形的，與容器的截面半徑比壁厚很小。在測定容器中內(nèi)壓和由該壓力在器壁上產(chǎn)生的應變之間的定量關系中，能夠方便地用薄壁圓柱流體容器近似這樣的容器。
在薄壁氣缸400中的流體壓在兩個方向給這樣的氣缸壁施加變形力縱向402和圓周向(徑向)404。
圖4B是與容器內(nèi)壓相關的上述變形力在薄壁氣缸400上產(chǎn)生的應力和應變示意圖。由內(nèi)壓施加的縱向和圓周向力在兩個方向在氣缸400的壁上引起應力在方向412的軸向應力(σax)和方向414的徑向應力(σrad)。
能夠根據(jù)以下方程式，對于一套給定的氣缸尺寸、材料性能和內(nèi)壓，可定量確定薄壁氣缸的軸向應力σax和徑向應力σradσax＝pr/2tσrad＝pr/t其中p是內(nèi)壓，r是圓柱氣缸的內(nèi)表面和外表面的內(nèi)外半徑的平均值，和t是圓柱氣缸壁的厚度。因此，氣缸中存在兩種主要的應力狀態(tài)，該狀態(tài)被稱為雙軸應力狀態(tài)。
應力的施加在彈性材料中引起應變或變形。在所考慮的圓柱氣缸中，軸向應力σax引起在圓柱氣缸壁上的軸向應變(εax)，使得圓柱氣缸壁變得更長，徑向應力σrad引起徑向應變(εrad)，增加該圓柱氣缸壁的直徑。根據(jù)虎克定律，基于下面的方程式，已知相應的應力能夠計算軸向應力(εax)和徑向應力(εrad)εax＝σax/E-υσrad/Eεrad＝σrad/E-υσax/E其中υ是圓柱氣缸壁材料的泊松比(Possion)，該比值等于壓力改變引起施加的應力的垂直方向的橫向應力與該施加的應力相平行的縱向應力的比，E是圓柱氣缸壁材料的彈性特征模量等于，向容器壁施加的應力量與在容器壁中的產(chǎn)生的應力之比。對于特定的圓柱氣缸壁材料，υ和E是已知的常數(shù)。
用上述兩組方程式，如下能將圓柱氣缸壁上的軸向和徑向應力容易地表達為該氣缸內(nèi)壓的線性函數(shù)εax＝pr(1-2υ)/2t Eεrad＝pr(2-υ)/2t E本發(fā)明用應變響應裝置定量測定和/或測量在容器的壁上的應變響應。得到的數(shù)據(jù)用于反向計算在容器壁上的內(nèi)應力量。如上所述，通過任何適當?shù)难b置能夠測量應變響應，包括但不限于，電阻應變儀、壓電元件、應變敏感比色儀和含有應變響應化學試劑的應變敏感矩陣變換電路，。而且，用于測量應變響應的儀器能夠對應用于測量的流體容器的全壓力范圍進行預校準，這樣這些儀器的讀數(shù)直接表示內(nèi)壓力值。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例使用測量容器壁應變響應的電阻應變儀。在這方面，應看到在本發(fā)明的廣泛實施中使用多種不同的其它應變響應測量裝置是有利的。
一個優(yōu)選的電阻應變儀包括一個和多個應變測量格柵，它們能夠緊密地(例如接觸地)連接到流體容器的外壁上。通將該應變測量格柵緊密接觸連接到流體容器壁外表面上，應變測量格柵將經(jīng)受與容器壁相同程度的應變，即，這些格柵的應力等于流體容器壁的應力。
應變測量格柵具有起始已知電阻R0(在應變測量格柵固定到流體容器外表面之前)。當應變測量格柵固定到容器壁時，它經(jīng)受應力(ε)，即，基本上是它長度的改變量(ΔL)除以起始的長度(L0)，將相應地引起電阻成比例的改變(ΔR)。然后，用下面的方程式表示裝置的應力和電阻之間的關系
ΔR/R0＝K×ΔL/L0＝K×ε其中K是應變測量格柵的應變儀的系數(shù)。
當在該應變測量格柵固定到平行于軸向應力方向的流體容器的外表面上時，所述裝置經(jīng)受的對應的應力是軸向應力σax，裝置的電阻改變與εax成正比，如果該應變測量格柵固定到與徑向應力平行方向的容器表面上時，相應的應力是徑向應力σrad，也引起成比例的電阻改變；如果該應變測量格柵固定到任何其他方向，它經(jīng)受的應力是軸向和徑向應力的結合，該應例是容易確定的。
應變測量格柵的電阻改變與固定其的容器壁的應變線性相關，并且應力表示容器內(nèi)流體的壓力，因此該應變測量格柵的電阻改變也表示容器中流體的壓力。
圖5是在本發(fā)明實施中可以使用的應變測量格柵500的正視圖，如商業(yè)可獲得的馬薩諸塞州，Malboro的Hottinger BaldwinMeasurements公司的HBM Type 1-LY11-6/350 Strain Gauge。
所述的應變測量格柵優(yōu)選包括導電層510和基材層512。該導電和材曾可包括任何適當?shù)谋绢I域的普通技術人員熟知的導電材料和基材，基于本公開本領域的普通技術人員能夠根據(jù)操作環(huán)境和條件，例如容器中的流體性能、器壁的材料的性能、操作溫度及使用的電阻測量裝置的敏感性等選擇希望的材料而不需要額外的試驗。
優(yōu)選這樣的導電層包括金屬或合金，所述的金屬或合金在周圍溫度波動時其電阻僅有小或不大的改變，從而消除或使由于溫度波動造成所述應變測量格柵測量中的電位偏置減少到最小。
更優(yōu)選這樣的導電層由以合金的總重量計含有重量45-60％銅和40-55％鎳的銅鎳合金(如康銅合金)制造。
該應變測量格柵的基底材料層優(yōu)選包括具有適當耐高溫和良好彈性的材料，這樣使它的物理性能當在操作溫度突然變化時不會有明顯的改變，并且所述格柵能夠與固定它的器壁同步伸展或收縮。在優(yōu)選實施例中，這樣的基底材料包括聚酰亞胺。
本發(fā)明的電阻應變儀組件也包括測量或監(jiān)視該應變測量格柵電阻改變的裝置?？墒褂酶鞣N常規(guī)設備測量或監(jiān)視所述的電阻改變。
在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，電阻應變儀組件包括惠斯登橋接電路，它包含上述的以高靈敏度和準確度測量其電阻改變的應變測量格柵。
圖6是包括四個電阻R1、R2、R3和R4的典型惠斯登橋接電路600的代表性示意圖。在圖6示意的點A和C上施加已知固定電壓Vs。預設電阻器R1、R2、R3和R4的起始電阻值，使它們彼此具有由下面方程式表示的的關系R1′/R2′＝R4′/R3′在此R1′、R2′、R4′和R3′分別是電阻R1、R2、R3和R4的起始電阻值。在這個配置中，惠斯登橋接電路平衡，因為在點B和D之間沒有電位差，所以在點B和D測量的電壓V0等于零。然后，無論何時電阻R1、R2、R3和R4中一個的電阻改變，惠斯登橋接電路的平衡就被打破，即在點B和D之間的電位不再相等，在這兩點測量的電壓V0偏離零，該偏離與所述特定電阻器改變的電阻成正比。
因此，本發(fā)明的一個實施例使用包括三個標準非測量電阻器和一個應變測量格柵的惠斯登橋接電路，所述應變測量格柵的電阻隨其受到的應力而波動。該應變測量格柵電阻的波動由測量電壓V0的改變所反映，并因此能夠計算。
但是，僅使用一個這樣的應變測量儀，因為忽略了溫度波動對這個測量的影響，獲得的測量可能不穩(wěn)定和偏移。波動的溫度在兩個方面影響應變測量格柵的測量。第一，增加溫度引起固定測量格柵的流體容器壁和測量格柵本身膨脹。該膨脹表示容器中內(nèi)壓的改變，但是它應作為溫度偏移反映在測量格柵的測量值中。第二，當溫度上升時，雖然流體容器壁和應變測量格柵本身都膨脹，但是熱膨脹系數(shù)的不可避免的差異導致格柵和器壁的不同的膨脹率，其結果引起不準確的測量。
為了校正可能的溫度影響，本發(fā)明的另一個實施例使用半橋配置，它包含兩個測量格柵。一個測量格柵(“格柵A”)靠近要測量的流體容器安裝，因此既受容器壁的應變影響也受溫度改變的影響。另一個測量格柵(格柵B)，置于與使用的測量格柵A相鄰的位置，受到與格柵A相同程度的容器溫度改變的影響，但是，格柵B松散地安裝在流體容器上，例如僅在一端上固定，因此不受流體容器應變的影響。結果，由于溫度波動引起的格柵A電阻值的相對改變由格柵B的電阻改變校正，，但格柵B不影響真實應力引起的格柵A電阻值改變的那部分，得到的測量值僅反映出由于真實應力引起的改變。
本發(fā)明的另一個實施例用惠斯登橋接電路的全橋配置。這樣的全橋配置包含四個應變測量格柵。四個應變測量格柵中的僅一個(格柵A)以這樣的方式安裝到流體容器以受到與流體容器壁同步的變形。其它三個應變測量格柵在格柵A的附近緊密布置，這樣使它們受到與格柵A相同程度溫度改變，因此校正任何的溫度波動。但是，這三個應變測量格柵松散地安裝到流體容器，不受器壁應變的影響。因此，得到的測量值是“過濾”的結果，僅反映由于器壁的真實應變引起的電阻改變。
圖7是包括單個應變測量格柵的HBM單儀測量的過夜壓力測量值曲線，測量力壓預設定約為100psig。使用壓力轉換器表示流體容器的實際內(nèi)壓。與該應變測量格柵一起使用三個標準非測量電阻器以形成完全惠斯登橋接電路。
如圖7所示，該單個應變測量格柵的應變測量值，在測量值仍近似于應變真值開始的三個小時當中顯示出波動。在三小時后，測量值分散與流體容器壁應力的相關性更低。
圖8是測量壓力與圖7的相同時，全橋配置的BLH應變儀的過夜壓力測量值曲線。使用壓力轉換器表示流體容器的實際內(nèi)壓。全橋配置的應變儀測量的應變具有明顯提高的準確度和穩(wěn)定性，該應變儀的測量值使波動溫度的不利影響降低到最小，準確表示外部固定它的流體容器的內(nèi)壓。
在被監(jiān)視的容器的熱環(huán)境是等溫特征的情況時，單個應變測量格柵應變儀用于容器壓力檢測是有利的。如果容器處于溫度波動為特征的環(huán)境中，則希望使用半橋或全橋應變儀。
可將電阻應變儀組件，或包括該組件的壓力監(jiān)視器固定到流體容器的外表面上任何適當?shù)奈恢?。?yōu)選選擇的位置便于在容器上安裝應變儀。在一個實施例中，容器壁制造得在應變儀固定區(qū)域比較薄。因為在給定內(nèi)壓下，器壁應力和應變特征與器壁厚度負相關，所以將應變儀固定在器壁較其它地方薄的位置，這樣當內(nèi)壓改變時將產(chǎn)生相對較強的(應力改變)輸出。
參考圖3，流體容器302的器壁確定為包括三個部分圓柱形側壁304(以下稱“側壁”)，底部件306(以下稱“底部”)和容器上端的頸部304(以下稱“頂部”)。特征的是典型氣體缸的側壁上的器壁厚度比底部或頂部上的器壁薄，側壁具有固定應變儀的相對較平坦的表面。因此，應變儀裝在流體容器的側壁上是有利的。
圖9是基于分別在流體容器側壁、容器的底部和容器的頂部上外面布置三個獨立的應變響應傳感器獲得的應變測量值，作為容器內(nèi)壓(以psig)函數(shù)的測量的應變響應曲線。對于相同量的內(nèi)壓改變，在容器側壁上設置的應變響應傳感器經(jīng)受較大的應變改變，因此輸出較強的壓力表示信號。
應變儀可以直接安裝到流體容器的外表面上。因為應變測量格柵必須與器壁同步經(jīng)受應變，所以在應變測量格柵和流體容器的器壁之間的正確的對準和均勻接觸對于應變和內(nèi)壓準確測量是很重要的。
可用任何各種方法在開始時處理容器的外表面以形成應變儀格柵的適當?shù)墓潭▍^(qū)域。例如用金屬銼刀除去在該外表面上可能存在的任何油漆、凹凸不平或銹蝕。在應變儀的固定區(qū)域上，在外表面被因此處理的相對均勻一致后，可以用細砂紙或Scotch-Bright(商標)墊將其拋光，去掉金屬銼刀留下的任何劃痕以形成鏡面似的表面。這樣的表面能夠進一步用清潔劑清洗以清除任何留下的油污或金屬屑。
為了正確地將應變測量格柵與處理的流體容器外表面對準，可在該容器的外表面上刻劃參考線，可以將一片帶子放到格柵上以松散地將格柵置于其應有的位置上，以便能進一步調節(jié)對準?？梢栽谂c容器外表面直接接觸的格柵側面上施加應變儀粘結劑，從而使應變測量格柵牢固地固定到容器的表面。這些應變儀粘結劑可以是普通的空氣固化粘結劑。一般來說，通過約三小時加熱到約350°F的高溫能夠實現(xiàn)粘結材料的完全固化。
但是在這情況中，因為容器搬運是一件笨重的工作因此后勤是困難的，所以這樣的加熱要求給處理帶來了困難。流體容器的脆弱部分，如閥頭和調節(jié)器組件不能夠經(jīng)受這樣的加熱，其會引起這些部件嚴重損壞。因此，應在容器組裝前，安裝應變儀和進行粘結劑的固化。而且，如果應變儀故障，必須在分解流體容器和脆弱的部件取下后進行替換。流體容器拆卸不僅費時，而且由于在拆卸后閥和容器上螺紋的磨損增加了系統(tǒng)故障的可能性。
因此，作為將應變儀永久粘結結合到容器壁的替代方法，可以使用可拆裝式的夾具以可拆裝地將這些應變儀夾緊在容器壁上。這消除了為了更換應變儀而拆卸流體容器的必要。
而且，所述應變儀能夠間接地固定到容器上。具體地說，可以用粘結劑將應變儀緊密永久地安裝到彈性帶件上，這樣的帶件在圍繞容器周圍可拆裝地安裝。當由于內(nèi)部流體壓力改變?nèi)萜魇軕蜃冃螘r，這些彈性帶件成比例地伸長或變形。在這些彈性帶件上安裝的應變儀相應地經(jīng)受與流體容器壁所受應力成比例的應力改變。因此，應變儀仍能夠通過彈性帶件相應的變形測量流體容器的應變。
可以用任何適當結構材料如金屬或合金，或另外的聚合物材料制造彈性帶件。
如圖11所示，應變測定組件可包括流體圍繞容器外表面環(huán)繞安裝的環(huán)。流體容器700包括圓柱容器體710和閥頭712。通過調節(jié)校準螺絲714，圍繞容器體710緊密安裝彈性聚合物環(huán)716。應變儀718永久地安裝在聚合物環(huán)716上。當由于內(nèi)部流體壓力升高圓柱形容器體710膨脹時，彈性聚合物環(huán)716在徑向以相同或成比例的量膨脹，隨后由應變儀718進行測量，作為由于內(nèi)壓改變引起的流體容器壁經(jīng)受的徑向應變的指示。
彈性帶件也可既包括環(huán)也包括長形條以形成安全帶型的結構，如圖12所示。流體容器800包括圓柱形容器體810和閥頭812。彈性帶件包括長形條824，頂部環(huán)822，中部環(huán)816和底部環(huán)826。環(huán)和長形條彼此交叉，在它們的交叉處，在彈性帶中反映出流體容器經(jīng)受的徑向和軸向應變。因此，通過機械緊固件820在彈性帶的兩個交叉處安裝應變儀818，這樣應變儀818能夠既測量流體容器800經(jīng)受的徑向應變又測量軸向應變。當需要替換多個應變儀中的任何一個時，通過松開校準螺絲814能夠容易地從流體容器體810取下中部環(huán)816。
包括應變儀的壓力監(jiān)視器可包括將其傳感器模塊測量的電阻值的相對改變轉換成容器內(nèi)壓的直接表示的裝置。例如，如果對于“滿”的容器狀態(tài)和相關的壓力，起初校準電阻應變儀傳感器模塊，那么電阻值的改變能夠，通過在壓力監(jiān)視組件的顯示模塊的邏輯單元(其集成電路)中的適當信號處理，被轉換成輸出信號。這種設置提供直接表示內(nèi)壓值的輸出。
本發(fā)明的應變響應傳感器在封閉容器中的從其中排放流體時，提供解決監(jiān)視該封閉容器流體壓力問題的一種經(jīng)濟有效和容易實施的方案。
本發(fā)明公開的電阻應變儀組件能夠測量很寬范圍的容器內(nèi)壓，從約幾個psi的大氣壓以下的壓力到通常高壓氣缸典型的高達幾千psi的壓力。
而且，即使當內(nèi)壓降低到常規(guī)壓力測量裝置逐漸變得更容易誤差的低水平(如50psig)時，電阻應變儀組件仍具有高水平測量準確度(如±1psi)。
本發(fā)明的應變儀設置在可用于具有“瓶中調節(jié)器”構造類型的流體貯存和分配容器的應用中，如在上述美國專利No.6,089,027和6,101,816中的描述，其中容器壓力的直接內(nèi)部測量是不實際的，。
另外，本發(fā)明也可用于美國專利No.5,518,528公開的基于吸附劑的流體貯存和分配系統(tǒng)。它也可用于常規(guī)高壓流體缸，并且上述的具體實施例和特征不應解釋為是對本發(fā)明廣泛可應用性的限制。
本發(fā)明的應變儀監(jiān)視系統(tǒng)也能夠用于測量，如顆粒過濾器，凈化器和干式洗滌器的其它半導體加工設備的壓力和壓降。應變儀監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展消除了對增加污染敏感性、整個設備大小和吹掃要求的其它機械或電子監(jiān)視系統(tǒng)的需求。在這些應用中使用外置應變儀監(jiān)視系統(tǒng)可降低加工設備總體設置的成本和復雜性。
因此，本發(fā)明提供一種方便裝置，它可測定隨環(huán)境條件可變的壓力下，裝有流體的密封容器的內(nèi)壓；從容器分配流體的速度；內(nèi)裝流體的分解；內(nèi)裝流體與容器限制表面的反應，容器的壁的漏氣等。因此，以簡單經(jīng)濟和有效的方式，在容器貯存，運輸和使用中，非侵入式地監(jiān)視容器內(nèi)容積中的流體壓力。
參考下面的非限制性例子，可以更全面理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。
實施例在從0到1000psig的內(nèi)壓范圍，評價用于監(jiān)視內(nèi)裝流體容器內(nèi)壓的電阻應變儀組件的性能，以確定在該壓力范圍應變儀的響應。流體容器是JY SDS氣缸(CT州，Danbury，Advanced Technology Materials公司)，流體是從高壓氣缸出來的氦氣。
高壓氦氣缸和JY SDS氣缸通過連通導管連接，所述的導管包括控制從高壓缸到JY SDS缸流出的氦氣壓力的壓力調節(jié)器，。壓力轉換器連接到JY SDS缸用于測量在這個缸內(nèi)的氣體實際壓力以在測定由應變儀組件產(chǎn)生壓力輸出的準確度中提供參考數(shù)據(jù)。
在此例子中使用的電阻應變儀組件包括BLH Type FAE4-A6257J-120-S6E1應變儀，它是具有四個工作應變測量變格柵的全橋配置。由該應變儀產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)紿BM數(shù)字應變計，用以讀出所述應由變儀測量的應變值。應變計對于滿容器狀態(tài)和相關壓力而預先校準，這樣應變值能夠被放大以直接表示JY SDS氣缸的內(nèi)壓。
JY SDS氣缸的內(nèi)氣壓周期性變化，從大氣壓(設定為0psig)，以100psig順序遞增到1000psig，然后以100psig順序遞減返回到大氣壓。
圖10示出從電阻應變儀收集的壓力測量數(shù)據(jù)曲線，和從壓力轉換器收集的基準測量數(shù)據(jù)。表示應變儀數(shù)據(jù)的線和表示壓力轉換器的線幾乎重疊，從而表明在逐步增加和隨后逐步降低壓力時，應變儀測量準確地跟蹤實際內(nèi)壓。
雖然參照特定的要素、特征和實施例說明性地描述了本發(fā)明，但是應意識到本發(fā)明不因此限制于這些結構和操作，而是應廣義地解釋為本發(fā)明與本說明公開是一致的，在所附權利要求的范圍內(nèi)，如理解各種改變、修飾和實施方式一樣，其本身容易地暗示了本領域的普通技術人員。
權利要求
1.一種流體容器系統(tǒng)，其特征在于包括容器，構造和設置用于在其中持留流體，并在系統(tǒng)操作或使用中從容器排放流體；所述容器包括容器壁，所述的容器壁具有與容器內(nèi)裝流體接觸的內(nèi)表面和外表面；和壓力監(jiān)視器，它包括設置在所述容器外表面的應變響應傳感器，用于產(chǎn)生與容器中流體壓力相關的表示壓力的響應，從而當從容器排放流體時能夠監(jiān)視壓力，并且容器中的流體壓力隨該排放相應地改變。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)下面的方程式，表示壓力的響應與由容器中流體壓力引起的容器壁的應變相關εax＝pr(1-2υ)/2t Eεrad＝pr(2-υ)/2t E其中，εax＝容器壁的軸向應變；εrad＝容器壁的徑向應變；P＝容器的流體內(nèi)壓r＝容器壁的內(nèi)外半徑的平均值；υ＝容器壁的泊松比，其等于，與由壓力改變引起施加的應力相垂直的橫向應變與該施加的應力相平行的縱向應變之比；t＝容器壁厚度；和E＝容器壁的彈性模量，等于施加的應力與在容器壁中的產(chǎn)生的應變之比。
3.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于應變響應傳感器包括選自以下的組件電阻應變儀、壓電元件、應變敏感比色元件和含有應變活化的化學試劑的應變敏感矩陣變換電路。
4.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于應變響應傳感器包括電阻應變儀組件，包括一個或多個應變測量格柵，其中所述應變測量格柵包括金屬或合金導電材料層，它基本不受周圍溫度波動的影響；和在所述的導電材料層下的聚酰亞胺基體材料層，，它是耐高溫和彈性的。
5.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其特征在于電阻應變儀組件包括含有1、2或4個應變測量格柵的惠斯登橋接電路。
6.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于壓力監(jiān)視器還包括將所述應變響應傳感器的表示壓力的響應轉換成容器中流體壓力定量值的裝置；電源；和至少下列之一可視輸出顯示器；聲音輸出顯示器。
7.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于這樣構造和設置壓力監(jiān)視器以遠距離輸出壓力監(jiān)視數(shù)據(jù)，其中壓力監(jiān)視器連接到射頻應答器上。
8.根據(jù)權利要求7的系統(tǒng)，其特征在于射頻應答器包括至少一個發(fā)射機，它連接到容器的壓力監(jiān)視器上，用于將應變響應傳感器輸出的表示壓力的響應轉化成射頻信號；和至少一個接收機，用于遠距離接收發(fā)射機傳送的射頻信號。
9.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，其特征在于射頻應答器還包括至少一個微處理器用于解釋接收機接收的射頻信號。
10.根據(jù)權利要求9的系統(tǒng)，其特征在于射頻應答器還包括顯示裝置，它連接到所述的微處理器上，用于顯示由所述射頻應答器傳輸?shù)谋硎緣毫Φ捻憫?，其中所述顯示裝置選自可視顯示器和聲音顯示器。
11.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其特征在于射頻應答器系統(tǒng)包括連接到計算機化的信息系統(tǒng)的多個發(fā)射機，其中所述的計算機化的信息系統(tǒng)包括帶有多個終端的計算機網(wǎng)絡，其中每個終端接收來自至少一個射頻應答器系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于壓力監(jiān)視器位于容器的外表面的容器具有最小壁厚的位置。
13.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于壓力監(jiān)視器由安裝裝置安裝在容器的外表面，其中所述安裝裝置選自粘結材料和可拆裝的夾具。
14.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于壓力監(jiān)視器安裝在帶件上，所述帶件可拆裝地固定到容器外表面，其中所述帶件包括選自如下的至少一個組件彈性材料；環(huán)，它圍繞容器外表面環(huán)繞延伸；和長形條，它縱向安裝到容器的外表面。
15.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于還包括閥頭組件，它無泄漏密封地安裝在容器上，其中閥頭組件包括其中裝有流動控制閥的閥頭體，和用于打開或關閉所述流動控制閥的裝置；排放口；和注入口。
16.根據(jù)權利要求15的系統(tǒng)，其特征在于容器包括在其內(nèi)安裝的調節(jié)器，這樣使從容器排放的流體在通過閥頭組件流體流動前，在由調節(jié)器組件的壓力設定點確定的壓力下，流過調節(jié)器組件。
17.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于容器壁是由選自如下的材料制造的金屬、不透氣的塑料、纖維樹脂復合材料和上述的兩種或多種的組合物。
18.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，結合于流體流動進料，其與包括半導體制造設備的消耗流體的加工設備相關連。
19.根據(jù)權利要求15的系統(tǒng)，其特征在于用于打開或關閉所述流動控制閥的所述裝置包括選自如下的組件手輪、閥執(zhí)行機構件、氣動閥執(zhí)行機構和機電閥執(zhí)行機構。
20.據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于容器裝有選自如下的流體液體，液化氣和壓縮氣體。
21.根據(jù)權利要求20的系統(tǒng)，其特征在于流體包括選自以下的氫化物流體砷化氫、磷化氫、銻化氫、硅烷、鹵代硅烷和乙硼烷。
22.根據(jù)權利要求20的系統(tǒng)，其特征在于流體包括選自以下的酸性氣體氟化氫、三氯化硼、三氟化硼、氯化氫、鹵代硅烷和鹵代乙硅烷。
23.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于容器裝有對所述流體具有吸附親合力的物理吸附材料，其中所述物理吸附材料能夠通過壓差脫附選擇地分配所述氣體。
24.根據(jù)權利要求23的系統(tǒng)，其特征在于所述物理吸附材料在約1到約1000乇的范圍內(nèi)的內(nèi)壓下貯存所述流體。
25.一種流體貯存和分配裝置，包括流體貯存和分配容器，它封閉持留流體的內(nèi)容積，其中容器包括從其排放流體的流體排放口；壓力調節(jié)組件，位于流體貯存和分配容器的內(nèi)部容積中，以使流體在分配其流體的設定壓力下流過該組件到達流體排放口；和壓力監(jiān)視器，包括設置在所述容器外表面上的應變響應傳感器，用于產(chǎn)生與容器中流體壓力相關的表示壓力的響應，從而在從容器排放流體時能夠監(jiān)視壓力，并且容器中的流體壓力與隨該排放相應地改變。
26.根據(jù)權利要求25的裝置，其特征在于應變響應傳感器包括電阻應變儀組件，它包括一個或多個應變測量格柵。
27.根據(jù)權利要求25的裝置，其特征在于壓力監(jiān)視器連接到射頻應答器，用于遠距離傳輸所述應變響應傳感器的所述表示壓力的響應。
28.一種在涉及從容器排放流體的使用或操作中，監(jiān)視容器中流體壓力的方法工作的，所述方法包括步驟在容器壁的外表面設置不受溫度影響的電阻應變儀組件，測定所述容器壁的應變，它包括一個或多個應變測量格柵，所述格柵包括導電材料層；和產(chǎn)生與所述容器壁的測定的應變相關的表示容器中流體壓力的輸出。
29.根據(jù)權利要求28的方法，其特征在于應變測量格柵還包括在所述導電材料層下的聚酰亞胺層基體材料，其中基體材料具有耐高溫性和彈性。
30.根據(jù)權利要求28的方法，其特征在于電阻應變儀組件包括測量所述一個或多個應變測量格柵的惠斯登橋接電路。
31.根據(jù)權利要求28的方法，其特征在于還包括步驟將與容器壁應變相關的輸出轉換成容器流體壓力的定量值，其中所述輸出可包括可視顯示和聲音的輸出的一個或多個。
32.根據(jù)權利要求65的方法，其特征在于表示流體壓力的輸出選自遠距離傳輸；通過射頻應答器傳輸，其中射頻應答器包括至少一個發(fā)射機，它連接到容器壓力監(jiān)視器上，用于將應變響應傳感器的表示壓力的響應轉化為射頻信號；和至少一個接收機，用于遠距離接受發(fā)射機傳輸?shù)纳漕l信號。
33.根據(jù)權利要求67的方法，其特征在于容器直立向上，電阻應變儀組件安裝在容器外側的壁厚最小的位置。
34.一種流體控制方法，包括步驟將流體限制在流體貯存和分配容器中，所述容器包括封閉持留流體內(nèi)容積的器壁，其中容器包括從容器排放流體的流體排放口，和在流體貯存和分配容器的內(nèi)容積中的壓力調節(jié)組件，用于在分配其流體的設定壓力下使流體流過該組件到達流體排放口；測定所述器壁的應變；和產(chǎn)生與所述器壁測定的應變相關的，表示容器中流體壓力的輸出。
35.一種流體容器系統(tǒng)，包括流體容器結構；所述流體容器結構包括壁，它具有與流體接觸的第一表面和與流體不接觸的第二表面，所述第二表面與第一表面由它們之間的壁厚分開；和壓力監(jiān)視器，它包括應變響應傳感器，置于所述壁的第二表面上的，用于輸出與所述壁的第一表面接觸的流體壓力相關的響應。
36.一種監(jiān)視由容器結構持留的流體壓力的方法，所述結構包括壁，它具有與流體接觸的第一表面和與流體不接觸的第二表面，所述第二表面與第一表面由它們之間的壁厚分開，所述方法包括在所述第二表面上測定所述壁的應變，和輸出與所述壁的第一表面接觸的流體壓力相關的響應。
全文摘要
流體容器系統(tǒng)(10)包括容器(12)以持留流體，所述的流體在系統(tǒng)使用和工作中從容器(12)中排放。包括應變響應傳感器(38)的壓力監(jiān)視組件(36)設置在容器(12)的外表面上，以測定從容器排放流體時發(fā)生的容器壁表面上的動態(tài)應變，并響應地輸出表示壓力的響應(40)。該構造可特別用于流體貯存和分配容器的應用場合，所述的所述的容器包括設置在其中的壓力調節(jié)器組件，并持留液化氣或壓縮氣，例如用于半導體制造操作中。
文檔編號G01L19/08GK1491185SQ02805031
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月14日 優(yōu)先權日2001年2月15日
發(fā)明者詹姆斯·V·麥克馬努斯, 邁克爾·J·伍德金斯基, 愛德華·E·瓊斯, E 瓊斯, J 伍德金斯基, 詹姆斯 V 麥克馬努斯 申請人:高級技術材料公司