使用红外热检测的工业过程诊断制造技术

一种用于识别工业过程中的诊断状况的诊断现场装置，包括红外传感器阵列，该红外传感器阵列包括被布置以感测来自工业过程中的一位置的红外发射的多个红外传感器。处理电路处理来自传感器阵列的多个红外传感器的输出并产生红外图像。诊断电路比较来自所述红外图像的至少两个子区的经处理的输出并基于该比较提供诊断输出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种用于识别工业过程中的诊断状况的诊断现场装置，包括红外传感器阵列，该红外传感器阵列包括被布置以感测来自工业过程中的一位置的红外发射的多个红外传感器。处理电路处理来自传感器阵列的多个红外传感器的输出并产生红外图像。诊断电路比较来自所述红外图像的至少两个子区的经处理的输出并基于该比较提供诊断输出。【专利说明】使用红外热检测的工业过程诊断
本专利技术涉及一种用于工业过程的过程控制和监控系统的诊断。更特别地，本专利技术 涉及基于工业过程中的热检测的诊断。
技术介绍
工业过程被用在各种工业流体的生产和运动中。在这种设施中，管道用于在各种 位置（诸如容器或其他器皿）之间传送过程流体。运送过程流体的各种过程部件通过使用 接头或其他装置被连接。 工业过程中运送过程流体的接头和其他连接件或构件倾向于性能退化并最终导 致包括气体在内的过程流体的泄漏。这种泄漏可在过程中产生温度梯度，该温度梯度能够 被身体从工业设备旁边经过的、携带手持式热成像相机的操作员识别。操作员必须手动地 识别图像信息以确定是否存在泄漏。这是耗时的并且不能提供过程的关键点的连续的监 控。
技术实现思路
一种用于识别工业过程中的诊断状况的诊断现场装置，包括红外传感器阵列，该 红外传感器阵列包括被布置以感测来自工业过程中的一位置的红外发射的多个红外传感 器。处理电路处理来自传感器阵列的所述多个红外传感器的输出并产生红外图像。诊断电 路比较来自所述红外图像的至少两个子区的经处理的输出并基于该比较提供诊断输出。 【专利附图】【附图说明】 图1是示出了工业过程的简化示意图，其包括诊断现场装置。 图2是示出了图1中的过程现场装置的简化框图。 图3是描绘了用于图2中的现场装置的一种示例性红外配置的简化示意图。 图4是描绘了用于图2中的现场装置的处理电路的一种示例性配置的简化示意 图。 图5是描绘了用于图2中的现场装置的另一种示例性红外配置的简化示意图。 图6是使用本专利技术的热检测器生成的热像的示意性视图。 图7是噪声随时间变化的曲线图，其描绘了诊断状况的出现。 【具体实施方式】 本专利技术提供了能够基于热像而非采用物理地连接到工业过程的部件的热传感器 识别工业过程中的异常状况的诊断。此外，该技术不需要操作员亲自检查该过程。在一个 示例性的实施例中，红外阵列被用于获取过程的热像。诊断电路通过监控热像的至少两个 子区之间的关系来执行诊断。该关系的变化可以关联到工业过程中的热诊断状况，诸如气 体泄漏、马达或继电器过热、起火、冷却剂溢出等。可以在不需要雇员进入过程环境并操作 手持式热成像相机的情况下执行该诊断过程。 图1是示出了包括过程诊断装置12的工业过程10的简化示意图，描绘了本专利技术 的一个实施例。装置12可以是任意类型的过程装置，例如独立的装置，或过程变量变送器 或控制器。装置12通过二线式过程控制回路18连接至诸如过程控制室16的远程位置。 例如，回路18可包括4-20mA电流回路，该电流回路也可用于向连接到回路18的装置供电。 回路18可依据任意适当的协议载送数据，例如，在4mA到20mA之间变化的模拟电流电平、 在4-20mA的电流上调制数字信息的HART?通信协议、FieldBus或Profibus通信协议等， 也包括无线通信技术。无线通信技术的一个示例为依据IEC62591的无线HART?通信协议。 标准以太网、光纤连接、或其他通信通道也可以用于实现回路18。控制室16包括可选择的 显示器19,其将在下文中被更详细地讨论。 如图1所示，过程装置12包括红外检测器100,其被构造为接收例如来自气体泄漏 位置32的红外辐射104。泄漏32被图示为源自过程管道的接头或连接件处。检测器100 可包括红外传感器阵列。如下文中详细描述的那样，过程装置12能够通过监控红外辐射 104来检测泄漏32。 图2是根据本专利技术的实施例的过程装置12的简化框图。过程装置12可以被配置 成独立的诊断装置，或过程变量变送器或控制器。装置12包括根据存储在存储器26中的 指令以时钟28确定的速率工作的微处理器24。通信电路（I/O) 30用于在过程控制回路18 上通信。在某些实施例中，I/O电路30还向装置12供电。 图2还描绘了连接到处理电路102的红外检测器100。红外检测器100被配置成 接收红外辐射104并输出热像。处理电路102在将检测到的红外图像提供至微处理器24 之前对检测到的红外图像进行可选的预处理。注意，图2还描绘了可选择的过程变量接口 装置20和接口电路22。接口装置20可以是过程变量传感器或控制器。 图1和2示出了红外检测器100。检测器100被配置成接收来自图1描绘的工业 过程的红外辐射104。检测到的红外辐射形成工业过程的热像或红外图像。该图像由多个 子区形成，每个子区对应着过程中的不同区域。红外检测器100优选地有方向的，并且包括 多个单独的红外传感器，其将在下文中被更详细地说明。这些传感器可以是单独的离散的 装置，或者可以被制造成单个装置。红外检测器100的输出被提供至图2中所示的处理电 路102,该处理电路102将处理后的输出提供至微处理器24。例如，处理电路102可包括放 大电路、降噪电路、模数转换器、比较电路等。处理电路102的输出被以数字形式提供至微 处理器24。 在一个示例性的构造中，红外检测器100由至少两个单独的红外传感器120A和 120B形成，如图3所示。在图3中，红外检测器100被配置成形成红外图像（或热像），该 红外图像（或热像）仅包括由红外传感器120A和IOB形成的两个像素。这两个像素中的 每一个对应着红外图像的子区并感测来自工业过程10中的两个位置106A、106B的红外辐 射。红外传感器120A和120B被布置成分别接收穿过可选的红外透镜、滤光器或其他元件 的红外辐射104A、104B。在图3所示的构造中，传感器120A和120B是分别通过使用红外敏 感型晶体管132A和132B形成的，所述晶体管132A和132B通过电阻器122A和122B连接 至电接地。然而，本专利技术也可使用任意类型的热传感器（包括：热中子反应堆、光电二极管 等）实现。晶体管132A和132B连接到正电源电压并且一旦接受到足以使晶体管132A和 132B"接通（ON) "的红外辐射104A和104B就向图2中所示的处理电路102提供输出。尽 管图3描绘了使用晶体管实现红外传感器，但任意适当类型的红外传感器技术都是可以采 用的。实例包括红外敏感型二极管、电荷耦合器件（CCD)、互补金属氧化物半导体（CMOS)装 置等。在图3的实施例中示出了两个单独的传感器。然而，传感器可以形成一维或二维阵 列或矩阵。因此，捕捉到的热像可通过仅使用两个单独的红外传感器获得（其中每个传感 器对应着图像中的子区或区域），或者可通过使用形成更大的矩阵或阵列的大量的单独的 传感器形成。 图4示出了处理电路102的一种示例性构造的原理图。在图4所示的实施例中， 处理电路通过使用比较器140形成，该比较器140接收来自红外检测器120A和120B的输 出。在图4所示的构造中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别工业过程中的诊断状况的诊断现场装置，包括： 红外传感器阵列，包括被布置以感测来自工业过程中的一位置的红外发射的多个红外传感器； 处理电路，被配置以处理来自红外传感器阵列的所述多个红外传感器的输出并产生红外图像；和 诊断电路，被配置以比较来自所述红外图像的至少两个子区的经处理的输出并基于该比较提供诊断输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰森·哈洛德·鲁德，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US