(19)中华人民共和国国家知识产权局
*CN102650604A*
(10)申请公布号 CN 102650604 A(43)申请公布日 2012.08.29
(12)发明专利申请
(21)申请号 2011102975.7(22)申请日 2011.09.26
(71)申请人北京京东方光电科技有限公司
地址100176 北京市经济技术开发区西环中
路8号(72)发明人李丽 金万石
(74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理
有限公司 11274
代理人申健(51)Int.Cl.
G01N 25/20(2006.01)G01P 5/10(2006.01)G01P 13/02(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
洁净间用气流组织测试方法及装置系统(57)摘要
本发明公开一种洁净间用气流组织测试方法及装置系统，为解决现有可视化测试方法精度差等缺陷而设计。本发明洁净间用气流组织测试方法用热成像设备探测样品气体在洁净间形成样品气流，所述样品气体为与环境气体存在温差的液氮、干冰或水蒸汽等气体。本发明洁净间用气流组织测试装置系统包括样品气体发生器和热成像设备，热成像设备能连续探测样品气体的空间位置并显示在显示器上。本发明洁净间用气流组织测试方法测试结果更加准确，避免给洁净间带入污染；探测设备技术成熟，测试精度高。本发明洁净间用气流组织测试装置系统是用样品气体发生器和温度探测装置，提高了探测精度，扩大了探测范围。CN 102650604 ACN 102650604 A
权 利 要 求 书
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1.一种洁净间用气流组织测试方法，其特征在于，用热成像设备探测样品气体在洁净间形成的样品气流，所述样品气体为与环境气体存在温差的气体。
2.根据权利要求1所述的洁净间用气流组织测试方法，其特征在于，测试方法包括下述步骤：
释放与环境气体存在温差的样品气体，所述样品气体随洁净间气流形成样品气流；热成像设备连续探测样品气体所到达的空间位置，得到红外辐射能量分布图形；光敏元件和视频转换器扫描红外辐射能量分布图形得到红外热像图；
根据红外热像图的空间和时间对应变化关系计算得到测试区域风速和三维风向结果。3.根据权利要求2所述的洁净间用气流组织测试方法，其特征在于：所述计算的方法为：单位时间内被探测样品气体所移动的距离等于测试区域风速；以热成像设备为基准点，单位时间内被探测样品气体与所述基准点的相对位置变化为测试区域的三维风向。
4.根据权利要求1所述的洁净间用气流组织测试方法，其特征在于：所述样品气体的密度与环境气体的密度相当。
5.一种洁净间用气流组织测试装置系统，其特征在于，所述装置系统包括样品气体发生器和热成像设备，所述样品气体发生器发出与环境气体存在温度差的样品气体，所述热成像设备能连续探测样品气体的空间位置并显示在显示器上。
6.根据权利要求5所述的洁净间用气流组织测试装置系统，其特征在于：所述样品气体为液氮、干冰或水蒸汽。
7.根据权利要求5所述的洁净间用气流组织测试装置系统，其特征在于，所述温度探测装置包括：红外探测器、光敏单元、视频转换器和显示器；
红外探测器，作为热成像设备连续探测样品气体所到达的空间位置，得到红外辐射能量分布图形；
光敏单元，扫描红外辐射能量分布图形得到电信号；视频转换器，将所得到的电信号转换成为红外热像图，显示在显示器上。8.根据权利要求5所述的洁净间用气流组织测试装置系统，其特征在于：所述系统内设有温度变化校正单元，根据样品气体温度变化补偿红外热像图的显示颜色。
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说 明 书
洁净间用气流组织测试方法及装置系统
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技术领域
[0001]
本发明涉及一种洁净间用气流组织测试方法及装置系统。
背景技术
在医疗制药、液晶显示装置或半导体器件生产制造等领域，有害细菌、杂质粒子或
颗粒物等对产品质量有着很大的影响，因此洁净度是否达标对产品的质量变得很重要。为了保证洁净间的洁净度，准确掌握洁净间中气流分布特性显得尤为重要。其中，将洁净气流进行可视化测试是准确掌握洁净间气流分布特性的最有效的方法之一。如图1所示，目前烟雾发生器内主要使用的是有机溶剂，也有使用水蒸汽的情况。使用有机溶剂可以令发烟气体颗粒更小，液滴更小更均匀，发雾量相对增大，密度均匀性好。利用有机溶剂的气态和水蒸汽在空气中显示出白色或其他颜色的特性，观察洁净间中有机溶剂气流的运动就可以测试洁净间气流分布情况，观察是否存在有害涡流或异常流通等现象。 [0003] 发明人发现此测试方法的主要缺陷有：不同程度的面临有机溶剂污染；测试过程依赖试验人员的目测，不易观察且准确度较差；发烟距离短，可视发雾量有限，难于进行大面积空间内的测试。
[0002]
发明内容
[0004] 为了克服上述的缺陷，本发明提供一种洁净且准确度高的洁净间用气流组织测试方法及装置系统。
[0005] 为达到上述目的，一方面，本发明提供一种洁净间用气流组织测试方法，用热成像设备探测样品气体在洁净间形成的样品气流，所述样品气体为与环境气体存在温差的气体。
[0006] 特别是，测试方法包括下述步骤：
[0007] 释放与环境气体存在温差的样品气体，所述样品气体随洁净间气流形成样品气流；
[0008] 热成像设备连续探测样品气体所到达的空间位置，得到红外辐射能量分布图形； [0009] 光敏元件和视频转换器扫描红外辐射能量分布图形得到红外热像图；
[0010] 根据红外热像图的空间和时间对应变化关系计算得到测试区域风速和三维风向结果。
[0011] 进一步，所述计算的方法为：单位时间内被探测样品气体所移动的距离等于测试区域风速；以热成像设备为基准点，单位时间内被探测样品气体与所述基准点的相对位置变化为测试区域的三维风向。 [0012] 特别是，所述样品气体的密度与环境气体的密度相当。 另一方面，本发明提供一种洁净间用气流组织测试装置系统，所述装置系统包括样品气体发生器和热成像设备，所述样品气体发生器发出与环境气体存在温度差的样品气体，所述热成像设备能连续探测样品气体的空间位置并显示在显示器上。
[0013]
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说 明 书
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特别是，所述样品气体为液氮、干冰或水蒸汽。
[0015] 特别是，所述温度探测装置包括：红外探测器、光敏单元、视频转换器和显示器；[0016] 红外探测器，作为热成像设备连续探测样品气体所到达的空间位置，得到红外辐射能量分布图形； [0017] 光敏单元，扫描红外辐射能量分布图形得到电信号； [0018] 视频转换器，将所得到的电信号转换成为红外热像图，显示在显示器上。 [0019] 特别是，所述系统内设有温度变化校正单元，根据样品气体温度变化补偿红外热像图的显示颜色。
[0020] 本发明洁净间用气流组织测试方法使用热成像设备探测样品气体的流动情况，实现动态探测，测试结果更加准确。样品气体优选使用液氮、干冰或水蒸汽等与环境气体存在温差的气体，避免给洁净间带入污染；探测设备优选使用红外探测系统，技术成熟，测试精度高。
[0021] 本发明洁净间用气流组织测试装置系统包括样品气体发生器和温度探测装置，提高了对微小气流测试的探测精度，扩大了探测范围。 附图说明
图1为现有探测方法原理示意图。
[0023] 图2为本发明气流组织测试方法原理示意图。
[0022]
具体实施方式
[0024] 下面结合说明书附图和实施例对本发明做详细描述。 [0025] 本发明洁净间用气流组织测试方法，用热成像设备探测样品气体在洁净间形成样品气流，所述样品气体为与环境气体存在温差的气体。样品气体随环境气流运动而形成样品气流，由于温度差的存在，热成像设备可以很准确地探测到样品气流，记录气流方向、计算气流速度。也可以在显示装置上显示温度分布图，直观地观察样品气流的动态情况，从而观察到环境气流的动态情况。
[0026] 本发明洁净间用气流组织测试方法包括下述步骤： [0027] 释放与环境气体存在温差的样品气体，样品气体随洁净间气流形成样品气流； [0028] 热成像设备连续探测样品气体所到达的空间位置，得到红外辐射能量分布图形； [0029] 光敏元件和视频转换器扫描红外辐射能量分布图形得到红外热像图；
[0030] 根据红外热像图的空间和时间对应变化关系计算得到测试区域风速和三维风向结果。
[0031] 对样品气体主要的要求是其与环境气体的密度相当，即相等或接近，以减小因重力原因导致的测量不精确。样品气体可以随着环境气体流动，却不会因为密度的差别而造成样品气体的上浮或下沉，不会给探测结果带来干扰。
[0032] 针对样品气体和环境气体的温度存在差别的特点，优选使用的探测方法是红外探测法，所得探测结果为红外辐射能量分布图形。将红外辐射能量分布图形扫描成为红外热像图后就可以进行计算，得到待测试区域中风速和风向的三维测试结果。计算的方法为：单位时间内被探测样品气体所移动的距离等于测试区域风速；以热成像设备为基准点，单位
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时间内被探测样品气体与基准点的相对位置变化为测试区域的三维风向。 [0033] 同时，研究人员可以根据红外热像图观测到待测试区域中是否存在涡流或异常气流等现象，然后判断所测得的涡流是否对洁净度有不利影响，该异常气流是否属于从洁净度低处流向洁净度高处的不利气流。 [0034] 同时，研究人员可以根据气流气速及气流方向准确测量单位体积内洁净间换气次数，从而判断洁净间洁净度水平等。
[0035] 本发明洁净间用气流组织测试方法使用热成像设备探测样品气体的流动情况，实现动态探测，测试结果更加准确。样品气体优选使用液氮、干冰或水蒸汽等与环境气体存在温差的气体，避免给洁净间带入污染；探测设备优选使用红外探测系统，技术成熟，测试精度高。
[0036] 本发明洁净间用气流组织测试装置系统包括样品气体发生器和热成像设备。样品气体发生器发出与环境气体存在温度差的样品气体，热成像设备能连续探测样品气体的空间位置并显示在显示器上。
[0037] 样品气体优选使用液氮、干冰或水蒸汽等与环境气体存在温差的气体。探测仪器优选使用红外探测器作为热成像设备，具体包括依次连接的红外探测器、光敏单元、视频转换器和显示器。
[0038] 红外探测器用于样品气体和环境气体具体分布的连续探测，得到红外辐射 能量分布图形；光敏单元，扫描红外辐射能量分布图形得到电信号；视频转换器，将所得到的电信号转换成为红外热像图；显示器将所得红外热像图视频信号显示出来，方便于研究人员直观地观测气流情况，判断是否存在涡流等现象。有的涡流会给洁净度带来不利影响，使得此处的杂质或颗粒等物无法由气流携带出去。有的涡流对洁净度影响不大，但是掌握这些涡流的位置和产生原因对进一步的研究和改进工作有帮助。 [0039] 优选实施例：如图2所示，本发明测试方法包括下述步骤： [0040] 释放低温或高温样品气体，样品气体随洁净间气流形成样品气流，在待测试空间中形成气体的温差；
[0041] 针对存在温差的样品进行探测，红外探测法是优选方法，技术成熟、所得结果准确度高。使用红外探测方法探测样品气体所到达的空间位置，连续地探测可以形成一个动态的数据结果。
[0042] 优选实施例是利用红外探测器测得液氮、干冰或水蒸汽等目标气流的红外辐射能量分布图形。再利用红外探测器的光敏元件对得到的能量分布图形进行扫描，将红外辐射能转换成电信号。对电信号进行放大处理、转换成标准视频信号。将视频信号通过电视屏或监测器显示出可视的红外热像图。通过对红外热像图变化位移的空间和时间联合计算得到测试区域风速和三维风向结果，判断气流的方向及速度。同时，分析连续记录所得的红外热像图，研究人员通过观察红外热像图可判断待检测洁净间中是否存在不利涡流或异常气流等影响洁净度的现象。特别是增加样品气体温度变化校正单元，将测试样品气体的温度与测试空间温度进行自动换算，可求得样品气体温度变化。根据所得结果对红外热像图的显示颜色进行补偿，并根据其在空间位移的时间变化来对风速、风向和风量等参数进行准确计算和测量，进而对洁净间洁净度进行准确评价等。 [0043] 以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
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技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以 权利要求所界定的保护范围为准。
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说 明 书 附 图
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