[實(shí)用新型]利用EMF檢測(cè)和校正的過(guò)程變量變送器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220659648.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN203177991U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰森·H·魯?shù)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號(hào): G01K7/18
• 分類號(hào): G01K7/18;G01K7/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 潘劍穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在過(guò)程控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的過(guò)程變量變送器。更具體地，本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)傳感器兩端的EMF電壓。?

背景技術(shù)

過(guò)程變量變送器用于測(cè)量過(guò)程控制或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的過(guò)程參數(shù)。基于微處理器的變送器通常包括：傳感器、用于將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、用于補(bǔ)償數(shù)字化輸出的微處理器、以及用于發(fā)送補(bǔ)償輸出的輸出電路。當(dāng)前，通常通過(guò)過(guò)程控制環(huán)(如，4-20毫安控制環(huán))或以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)該發(fā)送。?

這樣的系統(tǒng)所測(cè)量的一個(gè)示例參數(shù)是溫度。通過(guò)測(cè)量電阻性溫度器件(RTD)的電阻或者熱電耦輸出的電壓來(lái)感測(cè)溫度，RTD有時(shí)也稱為鉑電阻溫度計(jì)(或PRT)。當(dāng)然，這些類型的溫度傳感器僅僅是示例，還可以使用其他溫度傳感器。類似地，溫度僅僅是一個(gè)示例過(guò)程變量，還可以測(cè)量多種其他過(guò)程控制參數(shù)，包括例如pH、壓力、流量等。因此，雖然關(guān)于溫度傳感器進(jìn)行當(dāng)前討論，將意識(shí)到：關(guān)于其他參數(shù)的感測(cè)，可以一樣容易地繼續(xù)該討論。?

溫度傳感器和測(cè)量變送器之間存在可能發(fā)生故障或惡化的若干個(gè)連接點(diǎn)。當(dāng)連接點(diǎn)或測(cè)量線路具有升高的電阻電平時(shí)，在這些連接點(diǎn)上引起影響傳感器測(cè)量精度的較小的電流。由于導(dǎo)線磨損、腐蝕或者連接可能只是變松，傳感器連接點(diǎn)和測(cè)量線路可能惡化，并且因此顯示出這些升高的電阻電平。在這些情形中的任一情形下，有可能開始形成溫度傳感器兩端或測(cè)量環(huán)路中較小的電壓，并且該電壓可能對(duì)溫度改變敏感。這些電壓可能引起測(cè)量誤差。?

作為一個(gè)具體示例，通過(guò)在比率計(jì)計(jì)算中使用多達(dá)6個(gè)獨(dú)立的電壓點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生電阻性溫度檢測(cè)器(或RTD)歐姆測(cè)量。所有這些測(cè)量花費(fèi)?大約60毫秒來(lái)采集。在RTD計(jì)算的典型式中，可能重要的且饋入RTD計(jì)算的一項(xiàng)內(nèi)容在變送器的最終輸出中提供顯著程度的精確度。該項(xiàng)是先于測(cè)量線路上的測(cè)量而存在的殘留電壓，稱為V_emf。?

為了獲得V_emf的值，當(dāng)不通過(guò)RTD引起激勵(lì)電流時(shí)，每個(gè)傳感器執(zhí)行多達(dá)兩個(gè)60毫秒的電壓測(cè)量。這些測(cè)量表示由于磨損、腐蝕或松動(dòng)連接等在傳感器導(dǎo)線上引起的熱電壓。當(dāng)存在激勵(lì)電流時(shí)，可以軟件方式從在RTD兩端測(cè)量的電壓降中減去這些測(cè)量。美國(guó)專利No.6,356,191涉及該過(guò)程，并且該過(guò)程十分奏效。?

然而，采集V_emf的測(cè)量花費(fèi)時(shí)間。例如，在一個(gè)傳統(tǒng)系統(tǒng)中，采集V_emf測(cè)量的時(shí)間大約是每傳感器120毫秒。這可能不利地影響溫度變送器上的更新率。?

實(shí)用新型內(nèi)容

使用差分電壓來(lái)測(cè)量與過(guò)程變量有關(guān)的傳感器的參數(shù)。在測(cè)量差分電壓前，將傳感器上預(yù)先存在的電壓鎖存至存儲(chǔ)電容器。從傳感器兩端的差分電壓中減去存儲(chǔ)電容器上的鎖存電壓。在將測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字值前執(zhí)行該減法。這降低了差分電壓測(cè)量中的誤差。?

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種過(guò)程變量變送器，包括：模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，從傳感器接收傳感器信號(hào)，所述傳感器信號(hào)指示感測(cè)到的過(guò)程變量，所述傳感器能夠被控制為接收控制信號(hào)并響應(yīng)所述控制信號(hào)輸出所述傳感器信號(hào)，所述A/D轉(zhuǎn)換器將所述傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；處理器，將所述控制信號(hào)提供給所述傳感器，以及接收所述數(shù)字信號(hào)并提供指示所述數(shù)字信號(hào)的測(cè)量輸出；以及檢測(cè)組件，在控制器將所述控制信號(hào)提供給所述傳感器前，從所述傳感器接收預(yù)先存在的輸入，并向所述處理器提供檢測(cè)信號(hào)，所述檢測(cè)信號(hào)指示所述預(yù)先存在的輸入的電平。?

優(yōu)選地，所述傳感器信號(hào)包括：指示所述感測(cè)到的過(guò)程變量的電壓；并且，所述檢測(cè)組件檢測(cè)所述預(yù)先存在的輸入作為所述預(yù)先存在的輸入中預(yù)先存在的電壓。?

所述過(guò)程變量變送器還包括：電流源，可控地耦合至所述處理器，?以將所述控制信號(hào)作為控制電流提供給所述傳感器。?

優(yōu)選地，所述傳感器包括電阻性溫度器件；并且，所述控制電流包括激勵(lì)電流，所述激勵(lì)電流被施加于所述電阻性溫度器件以獲得指示感測(cè)到的溫度的電壓。?

優(yōu)選地，所述檢測(cè)組件存儲(chǔ)所述預(yù)先存在的電壓，并對(duì)來(lái)自傳感器的傳感器信號(hào)補(bǔ)償預(yù)先存在的電壓，以獲得補(bǔ)償后的傳感器信號(hào)。?

優(yōu)選地，所述檢測(cè)組件在A/D轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自傳感器的所述傳感器信號(hào)前補(bǔ)償所述預(yù)先存在的電壓，從而A/D轉(zhuǎn)換器從傳感器的接收到的傳感器信號(hào)包括補(bǔ)償后的傳感器信號(hào)。?

優(yōu)選地，所述檢測(cè)組件通過(guò)從來(lái)自傳感器的所述傳感器信號(hào)中減去所述預(yù)先存在的電壓而對(duì)所述傳感器信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得補(bǔ)償后的傳感器信號(hào)。?

優(yōu)選地，減法是由硬件組件執(zhí)行的。?