[實用新型]過程變量變送器

有效

• 申請號: 201320607593.9
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203587122U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 彼德·J·弗拉納根;大衛·G·泰森;約翰·P·舒爾特;尤金·柯羅雷夫
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙特公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

技術領域

本實用新型涉及在過程控制和監測系統中使用的過程變量變送器。更具體地，本實用新型涉及改變時鐘頻率以除去時鐘同步噪聲。?

背景技術

過程變量變送器用于測量過程控制或監測系統中的過程參數。基于微處理器的變送器通常包括傳感器、用于將來自傳感器的輸出轉換成數字形式的模-數轉換器、用于補償數字化輸出的微處理器、和用于發送補償輸出的輸出電路。當前，這種傳送通常經由諸如4-20mA控制回路的過程控制回路或無線地進行。?

由這種系統測量的一個示例性參數是通過測量基于電容的差壓傳感器的電容而感測到的壓力。當然，這些類型的壓力傳感器僅是示例性的并且可以也可以使用其它壓力傳感器。類似地，壓力僅是一個示例性過程變量，并且也可以測量多種其它過程控制參數，例如流量、pH、溫度、液面等。因此，雖然相對于壓力傳感器進行本論述，但是將要認識的是可以相對于其它傳感器容易地進行該論述。?

過程變量變送器通常受到各種類型的噪聲，所述噪聲可能會影響測量電路的精度。模-數(A/D)轉換器中的顯著噪聲源是同步噪聲。同步噪聲是在重復轉換中在A/D轉換過程中在相同的相對時間出現的噪聲。這類干擾的一個示例是由微處理器產生的總線噪聲。如果A/D轉換器與處理器總線同步，這類噪聲可以在A/D轉換器輸出中產生偏移誤差。?

各種類型的過程變量變送器要進行電磁相容性(EMC)測試程序，所述測試程序尋找在實施射頻(RF)輻射測試中產生的干擾的敏感性。同步噪聲是響應于收到這類干擾的過程變量變送器的一種機理。?

在這類EMC測試程序中，共模電壓噪聲相對于變送器的模塊殼體被施?加到回路接線。這種電壓作為殼體與傳感器之間的電容偏差而在測量電路顯露出來。當A/D轉換器對傳感器信號進行采樣時，A/D轉換器還對通過偏離耦合的噪聲進行采樣，使得在采樣頻率的諧波處或附近的噪聲在基帶中被顯露出來，并且顯露為測量誤差。過程變量變送器對這類噪聲輸入的系統響應以兩種不同的類型出現。第一是寬帶誤差，第二是窄帶誤差。當干擾在傳感器采樣頻率或諧波處或附近供給到傳感器采樣電路時產生窄帶誤差。這在非常低的頻率下(接近直流電流或DC)在基帶中產生重疊誤差。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的一個技術問題：現有技術中的過程變量變送器通常受到各種類型的噪聲影響，這些噪聲會影響測量電路的精度。?

在過程變量變送器中，使用時鐘信號以傳感器采樣頻率對傳感器信號進行采樣。還以傳感器采樣頻率對干擾進行采樣。進行比較以確定在傳感器采樣頻率或傳感器采樣頻率的諧波處的干擾是否超過閾值水平。如果超過閾值水平，則改變時鐘信號以調節傳感器采樣頻率使之遠離干擾頻率。?

根據本實用新型的一個方面，提供一種過程變量變送器，包括：測量電路，所述測量電路以第一采樣頻率接收采樣時鐘信號并以第一采樣頻率對指示感測到的過程變量的模擬傳感器信號進行采樣，并將采樣到的模擬傳感器信號轉換成數字信號；諧波能量檢測器，所述諧波能量檢測器接收采樣時鐘信號并以第一采樣頻率對干擾進行采樣，并且在所述干擾滿足閾值干擾值的情況下產生觸發信號；變頻時鐘電路，所述變頻時鐘電路接收所述觸發信號，并響應于所述觸發信號將采樣時鐘信號的頻率改變成替換采樣頻率，所述替換采樣頻率不同于第一采樣頻率；以及處理器，所述處理器接收所述數字信號并提供指示感測到的過程變量的輸出。?

在一個實施例中，所述變頻時鐘電路被構造成將采樣時鐘信號的頻率改變成替換采樣頻率，所述替換采樣頻率與第一采樣頻率相差閾值頻率量。?

在另一個實施例中，所述閾值頻率量超過對應于第一采樣頻率的敏感度窄帶。?

在另一個實施例中，所述諧波能量檢測器被構造成確定采樣到的干擾在第一采樣頻率或第一采樣頻率的諧波的閾值距離內的頻率處是否滿足所述閾值干擾值。?

在另一個實施例中，所述諧波能量檢測器還包括：比較器，在采樣到的干擾具有在第一采樣頻率的諧波的敏感度窄帶內的閾值能量水平的情況下，所述比較器產生所述觸發信號。?

在另一個實施例中，所述變頻時鐘電路被構造成響應于所述觸發信號將采樣時鐘信號的頻率改變成多個替換采樣頻率中的一個。?

在另一個實施例中，所述變頻時鐘電路包括：電壓受控振蕩器，所述電壓受控振蕩器接收電壓輸入信號并提供作為電壓輸入信號的函數的振蕩器輸出信號，所述采樣時鐘信號由振蕩器輸出信號產生；具有一組開關的電阻網，所述一組開關構造成控制電壓輸入信號的值；以及邏輯電路，所述邏輯電路接收觸發信號并控制所述一組開關以改變電壓輸入信號。?