單晶爐勾形磁場一線測溫裝置的製作方法

2023-12-02 17:12:01 1

專利名稱：單晶爐勾形磁場一線測溫裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於晶體生長設備應用技術領域，具體涉及一種單晶爐勾形磁場一線測溫裝置。
背景技術：
勾形磁場是直拉矽單晶爐裝置的重要組成部分，它為採用直拉(CZ)法生產單晶矽提供良好的磁場環境，可以有效控制晶體中的氧和碳的含量，改變雜質的徑向和軸向的均勻性，從而提高單晶品質。勾形磁場由多隻線圈串聯疊加為上下兩組，每隻線圈通常由3至 4根空心方銅管外包絕緣帶並行繞制而成，通過在方銅管中通水的方式來帶走線圈產生的熱量從而實現對磁場線圈的冷卻。實際運行中，可能會因冷卻水流量不夠或空心方銅管堵塞等原因會導致磁場線圈整體溫度或局部溫度過高等問題。為了保證磁場線圈工作在正常允許的溫度範圍內，避免由磁場溫度過高而引發的設備故障，實時準確掌握磁場線圈溫度的分布情況至關重要。由於單晶爐勾形磁場冷卻水系統中進水口溫度低於出水口溫度，因此只要能實時監測勾形磁場冷卻水系統中每隻線圈的出口水溫度即可知道這隻線圈是否超溫，並在線圈溫度高於某一閾值時給出報警信息，提醒運行維護人員及時採取必要措施， 保證磁場設備的安全。為了完成這一任務，及時準確測量磁場每隻線圈出水口的溫度數據的測溫裝置成為磁場系統中很重要的監測設備。目前常用的方法是採用熱電偶來測溫，具有較高的精確度和較寬的測量範圍。但是採用熱電偶來測量磁場線圈溫度存在以下問題1)將每一測點的水溫變化反應在熱電偶上的信號轉變為微處理器可以得到的溫度信號需要進行信號調理，強磁場環境下會對信號調理電路產生影響，並會引入誤差，導致測量精度降低；2)熱電偶採用點對點的測溫方式，對於勾形磁場上百個測溫點，每個測溫點都需要信號連接、信號調理、A/D採樣並計算溫度，這會導致測量裝置龐大、接線複雜、調試及故障查找困難等問題。由於單晶爐的勾形磁場裝置冷卻水進出口處於鐵磁屏蔽體和單晶爐後立柱之間， 空間狹小，不可能留很大空間給輔助的測溫系統。因此採用熱電偶方案時通常都不對每個線圈的出水口測溫，而是選擇每隻線圈並行繞制時銅管最長的最外側點的溫度來對整隻磁場線圈溫度進行估計。這種方式能反映冷卻水流量過低的故障，但沒有考慮線圈內部堵塞的情況，會帶來很大的風險，降低識別故障的能力，實際應用中就發生過並行繞制的其它銅管堵塞而外層測點溫度並不高的情況，導致磁場線圈局部溫度過高燒壞絕緣層的事故發生。
發明內容本實用新型的目的是提供一種單晶爐勾形磁場一線測溫裝置，解決了現有採用熱電偶來測溫，強磁場環境下會對信號調理電路產生影響，並會引入誤差，導致測量精度降低；測量裝置龐大、接線複雜、調試及故障查找困難的問題。本實用新型所採用的技術方案是，單晶爐勾形磁場一線測溫裝置，包括四路溫度測量線路，每一路溫度測量線路包括上線圈測量線路和下線圈測量線路，上線圈測量線路包括11個測點，下線圈測量線路包括16個測點，每個測點上連接有一個數字溫度傳感器， 每個數字溫度傳感器串聯後與微處理器連接，微處理器與單晶爐磁場控制系統進行雙向通
fn °本實用新型的有益效果是，通過一條數據線將微控制器接口與多個安裝在線圈出水口處的數字溫度傳感器相連接，微控制器通過數字溫度傳感器出廠前設定的標示碼來確定被測點的位置。由於數字溫度傳感器的測量輸出為數字量，且事先已被校準，無需通過信號調理環節便可通過微控制器直接獲得溫度信息，並將信息送達單晶爐磁場控制主機，組網簡單，抗幹擾能力強，安裝方便。

圖1本實用新型單晶爐勾形磁場一線測溫裝置的組網結構示意圖；圖2是本實用新型單晶爐勾形磁場一線測溫裝置中一路溫度測量線路的結構示意圖。圖中，1.上線圈測量線路，2.下線圈測量線路，3.數字溫度傳感器，4.微處理器， 5.單晶爐磁場控制系統。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型單晶爐勾形磁場一線測溫裝置的結構如圖1及圖2所示，包括四路溫度測量線路，每一路27個測點，分為上線圈測量線路1和下線圈測量線路2，上線圈測量線路1包括11個測點，下線圈測量線路2包括16個測點，每個測點上連接有一個數字溫度傳感器3，每個數字溫度傳感器3串聯後與微處理器4連接，微處理器4與單晶爐磁場控制系統5進行雙向通信。本實用新型的工作過程為27個測點的溫度數據連同標識碼通過數據線送入微處理器4的一路I/O通道，微處理器4根據事先設定的傳感器標識碼和測點的對應關係獲得測點的溫度，並將相應測點的溫度信息送達單晶爐磁場控制系統5進行判斷、顯示，並在溫度過高時報警並保護，如圖2所示。本實用新型的優點在於1.採用總線式(一線)溫度傳感器代替點對點測量的溫度傳感器，大大降低了組網布線的複雜度，組網簡單，安裝方便；2.數字溫度傳感器直接輸出數位訊號代替傳統模擬信號，提高了測溫過程的抗幹擾能力；3.數字傳感器測量精度高，而且無需信號調理電路，簡化了測量電路。
權利要求1.單晶爐勾形磁場一線測溫裝置，其特徵在於，包括四路溫度測量線路，每一路溫度測量線路包括上線圈測量線路(1)和下線圈測量線路(2)，上線圈測量線路(1)包括11個測點，下線圈測量線路(2)包括16個測點，每個測點上連接有一個數字溫度傳感器(3)，每個數字溫度傳感器(3)串聯後與微處理器(4)連接，微處理器(4)與單晶爐磁場控制系統(5) 進行雙向通信。
專利摘要本實用新型公開了一種單晶爐勾形磁場一線測溫裝置，包括四路溫度測量線路，每一路溫度測量線路包括上線圈測量線路和下線圈測量線路，上線圈測量線路包括11個測點，下線圈測量線路包括16個測點，每個測點上連接有一個數字溫度傳感器，每個數字溫度傳感器串聯後與微處理器連接，微處理器與單晶爐磁場控制系統進行雙向通信。本實用新型單晶爐勾形磁場一線測溫裝置，採用一線式總線數字溫度傳感器組建磁場測溫網絡，無需考慮信號調理，測溫精度高，連接線纜少，安裝方便，成本低廉，結構簡單。
文檔編號C30B15/00GK201990761SQ20112001649
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者劉丁, 呂劍, 焦尚彬, 趙躍, 陳海霸 申請人:西安理工大學