短路热电偶诊断制造技术

温度变送器组件包括热电偶和温度变送器。热电偶具有在结区处彼此连接的第一导体和第二导体。温度变送器具有如下诊断，所述诊断确定热电偶的电阻并且基于确定的电阻，提供第一导体和第二导体是否在结区之前短路在一起的指示。

【技术实现步骤摘要】
短路热电偶诊断
技术介绍
热电偶是由两个导体组成的温度传感器，两个导体在结区处连结至一起并且具有与结区隔开的两个自由端部。导体由不同的金属制成，使得当温度梯度施加在自由端部和结区之间时，电压在自由端部之间产生。电压的大小对应于温度梯度的大小。结果，使用自由端部处的电压和温度，可以确定结区处的温度。如果热电偶的导体在自由端部和结区之间与彼此接触，则它们在生成新结区的热电偶中产生短路。当该情况出现时，在热电偶的自由端部处生成的电压对应于由短路在新结区处而不是在热电偶的初始结区处产生的温度。因此，如果在短路位置和初始结区的位置之间具有温差，则根据电压的温度计算将不准确地反映在初始结区处的温度。在过程控制环境中，因为热电偶可以经受较宽范围的过程温度，因此热电偶经常用于测量过程流体的温度。通常地，热电偶的自由端部连接至温度变送器的内部，温度变送器测量热电偶的自由端部之间的电压，测量自由端部处的变送器中的温度并且使用变送器中的温度和热电偶两端的电压以计算结区处的温度。该结区温度然后通过有线或无线连接传递到定位在过程环境中的一个或多个其它的过程装置或控制室。
技术实现思路
温度变送器组件包括热电偶和温度变送器。热电偶具有在结区处彼此连接的第一导体和第二导体。温度变送器具有如下诊断，所述诊断确定热电偶的电阻并且基于确定的电阻，提供第一导体和第二导体是否在结区之前短路在一起的指示。在另一个实施例中，温度变送器包括数字处理器和通信接口。数字处理器被构造成执行温度计算和短路诊断，温度计算基于热电偶两端的测量电压计算热电偶的一部分的温度，所述短路诊断确定热电偶的测量电阻并且使用测量电阻和温度以确定热电偶的导体是否在热电偶的热结区之前短路在一起。通信接口与另一过程装置通信，热电偶的导体与所述另一过程装置短路在一起。在又一个实施例中，温度变送器包括处理器，处理器执行温度计算和诊断，所述温度计算基于在热电偶的两端点测量的电压，以为热电偶的结区提供温度值，所述诊断确定热电偶的电阻并且基于确定的电阻，提供第一导体和第二导体是否在结区之前短路在一起的指示。本
技术实现思路
和摘要被提供以简化形式介绍对在下文的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
和摘要不旨在识别被要求保护的主题的关键特征或本质特征，它们也不旨在被用作确定被要求保护的主题的范围的辅助手段。附图说明图1提供具有温度传感器的过程控制系统的平面图。图2示出热电偶的示例。图3示出图2的在短路状态下的热电偶。图4示出根据一个实施例的在温度变送器中的元件的方框图。图5提供作为时间的函数的电阻的曲线图。图6提供作为与图5的时间曲线图对准的时间的函数的测量热电偶温度的曲线图。图7提供根据第二实施例的热电偶的示例。图8示出图7的在短路状态下的热电偶。图9提供热电偶的第三实施例的示例。图10示出图9的在短路状态下的热电偶。具体实施方式图1提供一部分过程控制系统100的平面图，以横截面方式示出一些元件。系统100包括过程温度变送器102，过程温度变送器102安装在由安装在护套108中的热电偶106组成的热电偶组件104上。温度变送器102和热电偶组件104一起形成温度变送器组件。护套108被螺纹接合至安装凸缘110中，安装凸缘110安装在过程导管114上的对应的安装凸缘112上。热电偶106包括两个导体116和118，两个导体用不同的金属制成并且在结区120处连结，结区120经常称为“热”结区。导体116和118具有自由端部122和124，自由端部122和124电连接到过程温度变送器102中的一个或多个印刷电路板126上的电构件。虽然导体116和118被示出足够长，以允许过程温度变送器102直接地安装到过程导管114，但是在其它的实施例中，导体116和118可以使用相同相应的材料的延伸导线而被延伸，以允许从过程导管114远程地安装过程温度变送器102。当使用延伸导线时，导体116和118的自由端部122和124仍然被考虑定位在过程温度变送器102中，并且导体的(不论是否考虑延伸导线)从自由端部到热结区的整个长度被认为形成导体116和118。印刷电路板126上的通信接口通过双线过程环路132与控制室130通信。虽然双线过程控制回路被图1示出，但是通信接口可选地使用其它的有线和无线连接通信。另外，虽然温度变送器102被示出与在图1中的控制室130通信，但是在其它的实施例中，除了或取代与控制室130通信，温度变送器102与其它的过程控制装置通信。图2提供热电偶106的放大视图，示出具有自由端部122和124的并且在结区120处被连结的导体116和118。图3示出在短路状态中的热电偶106，其中导体118和116在热结区120和自由端部124和122之间的点300处接触。点300的位置可以在热电偶106的外壳中或沿着延伸导线(如果真有的话)。由于在点300处接触，设置在自由端部122和124之间的电压反映点300处的温度而不是热结区120处的温度。图4提供方框图，示出过程温度变送器102的一个或多个印刷电路板126上的各种电子构件，过程温度变送器102可以用于确定热电偶导体116和118之间的接触点的温度，过程温度变送器102将温度传输到控制室或其它的过程装置并且检测何时短路状态存在于热电偶106中时，诸如图3示出的短路状态。用于确定热结区120的温度的过程温度变送器102中的电子器件包括数字处理器400、电压放大器402、RTD传感器414和RTD测量电路416。电压放大器402连接到热电偶106的自由端部124和122，并且向温度计算410提供放大的热电偶电压408，数字处理器400执行温度计算。RTD测量电路416将电流传输通过RTD传感器414以确定RTD传感器414的电阻。RTD测量电路416使用RTD传感器414的确定电阻以识别RTD传感器414的温度并且向温度计算410提供温度。温度计算410使用RTD传感器414的温度作为热电偶120的自由端部122和124的温度，经常称为热电偶的参考温度。使用该参考温度和放大的热电偶电压408，温度计算410确定热电偶导体116和118之间的接触点的温度412。温度412被提供到通信接口418，使用包括双线过程控制回路和无线通信的任何类型的需要通信信道，通信接口418向一个或多个其它的处理装置或控制室发送温度412。热电偶诊断406被数字处理器400执行以识别何时短路状态存在于热电偶106中。热电偶诊断406利用下述的一个或多个诊断测试460、462、464和466。这些诊断测试中的每个部分地依赖于如下事实，当短路发生在热电偶电路中时，沿着热电偶电路的电阻改变。具体地，在热电偶中没有短路时，应用于热电偶106的自由端部122的电流将沿着导体116的(包括任何延伸导线的)整个长度传输，通过结区120并且沿着导体118的(包括任何延伸导线的)整个长度返回。因为导体116和118每单位长度具有相应的电阻，因此电流的总电阻等于导体116的(包括任何延伸导线的长度的)总长度乘以导体116的每单位长度的电阻加上导体118的(包括任何延伸导线的)总长度乘以导体118的每单位长度的电阻。然而，当短路存在于热电偶中时，施加的电流将沿着导体116传输到短路的位置并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度变送器组件，包括：热电偶，所述热电偶包括在结区处彼此连接的第一导体和第二导体；和温度变送器，所述温度变送器包括如下诊断，所述诊断确定热电偶的电阻并且基于确定的电阻，提供第一导体和第二导体是否在结区之前短路在一起的指示。

【技术特征摘要】
2016.12.22 US 15/388,3161.一种温度变送器组件，包括：热电偶，所述热电偶包括在结区处彼此连接的第一导体和第二导体；和温度变送器，所述温度变送器包括如下诊断，所述诊断确定热电偶的电阻并且基于确定的电阻，提供第一导体和第二导体是否在结区之前短路在一起的指示。2.根据权利要求1所述的温度变送器组件，其中：诊断在第一时间确定热电偶的基线电阻，并且在比第一时间晚的第二时间确定测量电阻。3.根据权利要求2所述的温度变送器组件，其中：第一导体和第二导体中的至少一个包括具有每单位长度的第一电阻的第一部分和具有每单位长度的第二电阻的第二部分，其中第二部分比第一部分更接近结区，并且每单位长度的第二电阻大于每单位长度的第一电阻，并且第二部分的每单位长度的第二电阻生成第二部分的电阻，并且其中诊断通过确定测量电阻小于基线电阻减去第二部分的电阻来提供第一导体和第二导体短路在一起的指示。4.根据权利要求1所述的温度变送器组件，其中：诊断经过一段时间确定多个测量电阻，并且其中诊断使用所述多个测量电阻以确定测量电阻的趋势线并且基于所述趋势线提供第一导体和第二导体是否短路在一起的指示。5.根据权利要求1所述的温度变送器组件，其中：诊断进一步地：经过一段时间接收从热电偶确定的多个温度值；经过一段时间确定多个测量电阻；和使用所述多个温度值和所述多个测量电阻以提供第一导体和第二导体是否短路在一起的指示。6.根据权利要求5所述的温度变送器组件，其中：通过关联所述多个温度值的改变与所述多个测量电阻的改变，诊断提供第一导体和第二导体是否短路在一起的指示。7.根据权利要求6所述的温度变送器组件，其中：在除了诊断确定测量电阻的时间，所述多个温度值中的每个被确定。8.一种温度变送器，包括：数字处理器，所述数字处理器被构造成执行：温度计算，所述温度计算基于热电偶两端的测量电压，计算热电偶的一部分的温度；和短路诊断，所述短路诊断确定热电偶的测量电阻并且使用所述测量电阻和温度以确定热电偶的导体是否在热电偶的热结区之前已经短路在一起；和通信接口，所述通信接口传达热电偶的导体已经短路在一起。...

【专利技术属性】
技术研发人员：科里·杰拉德·沃尔夫，兰迪·肯尼斯·施克，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US