远程密封隔膜系统技术方案

一种用于测量过程压力的变送器包括压力传感器和提供输入温度信号的温度传感器。第一远程压敏隔膜通过填充有填充流体的第一毛细管耦合到变送器，该填充流体具有取决于填充流体温度的密度。输入电路至少有效连接到压力传感器并提供至少大体上表示过程压力的中间压力信号。校正电路耦合到温度传感器和输入电路。校正电路通过补偿取决于温度的填充流体密度来处理中间压力信号，并提供更接近地表示过程压力的补偿输出。校正电路还基于在没有向第一隔膜施加压力时所进行的压力测量来执行初始高度确定。

Remote seal diaphragm system

【技术实现步骤摘要】
远程密封隔膜系统
本专利技术涉及一种具有远程隔膜的用于测量过程介质的压力的压力变送器。更具体地，本专利技术涉及提供经校正的变送器输出，以补偿由远程隔膜引起的测量误差。
技术介绍
感测诸如差压、表压和过程温度之类的过程变量的变送器是已知的。在过程控制工业安装时，变送器通常安装在待测量的过程介质附近。变送器提供表示所感测到的过程变量的输出。然后，通过双线电流回路或以无线方式向远程控制室传送该输出。在许多情况下，变送器具有变送器壳体，该变送器壳体包含压力传感器和与该压力传感器流体地耦合(fluidicallycouple)的一个或两个隔膜。待测量的过程介质接到变送器壳体以接触隔膜，并且隔膜向压力传感器传递过程介质压力。在其他情况下，变送器系统包括通过毛细管与变送器壳体分隔开的远程隔膜，该毛细管通常是柔性的并且其长度可以为几分之一米或长达几十米。过程介质接触远程隔膜，远程隔膜经由填充毛细管的基本上不可压缩的流体向变送器壳体中设置的压力传感器传递所施加的压力。本专利技术的主题是利用一个或多个远程隔膜的后一类变送器。已有的远程隔膜受到周围环境温度变化引起的潜在误差的影响。在恒定的过程介质压力下，由于在远程隔膜和所连接的毛细管上的热效应，变送器输出可能随外部环境温度而变化。所产生的误差取决于远程隔膜相对于变送器的垂直位置。(或者，两个远程隔膜之间的垂直距离)。由于远程隔膜与变送器之间的垂直距离是特定于所选安装的，因此难以预先确定热效应。已知的远程隔膜变送器具有变送器壳体中设置的温度传感器，并且变送器电路使用这种温度传感器的输出来提供相对准确的变送器输出，此变送器输出针对各个变送器组件的热响应进行了校正。某些变送器对特定于安装的远程隔膜系统的温度变化加以校正，在这些远程隔膜系统中，远程隔膜之间存在有净垂直间隔，如于1996年9月6日公布的题为“具有远程密封隔膜的压力变送器及其校正电路(PRESSURETRANSMITTERWITHREMOTESEALDIAPHRAGMANDCORRECTIONCIRCUITTHEREFOR)”的国际申请PCT/US95/02037所示。(还参见于1999年1月22日发布的题为“隔膜密封型差压测量设备(DIAPHRAGMSEALTYPEDIFFERENTIALPRESSUREMEASURINGDEVICE)的JPH1114483A)”。然而，这类系统可能难以试运行(commission)，并且还需要复杂的步骤才能在工业设施中实现正确的安装。
技术实现思路
一种用于测量过程压力的变送器包括压力传感器和提供输入温度信号的温度传感器。第一远程压敏隔膜通过填充有填充流体的第一毛细管耦合到变送器，该填充流体具有取决于填充流体温度的密度。输入电路至少有效连接到压力传感器并提供至少大体上表示过程压力的中间压力信号。校正电路耦合到温度传感器和输入电路。校正电路通过补偿取决于温度的填充流体密度来处理中间压力信号，并提供更接近地表示过程压力的经补偿的输出。校正电路还基于在没有对第一隔膜施加压力时所进行的压力测量来执行初始高度确定。提供本
技术实现思路
和摘要是为了以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的概念选择。
技术实现思路
和摘要并不旨在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用来帮助确定所要求保护的主题的范围。附图说明图1是在测量过程介质的表压或绝对压力的安装中具有远程隔膜系统的变送器的示意性正视图。图2是示出了由温度变化引起的压力测量值变化的图表。图3是取决于温度的填充流体密度效应的图表。图4是压力和温度相对于时间的图表。图5是图1的变送器的更详细的示意图，其示出了本专利技术的第一实施例。图6是图1的变送器的另一示意性正视图，但该变送器在测量过程介质的差压的安装中具有经改进的远程隔膜系统。具体实施方式远程密封毛细管系统可以成功地补偿因为过程及环境温度而引起的流体膨胀所产生的误差。关于此误差的示例，请参见图2。密度随环境温度的任何变化而变化，当安装在室外时，环境温度可以呈现出昼夜(微观)和季节(宏观)变化。图1示出了典型的变送器11的示例，变送器11具有连接到变送器壳体14的远程隔膜系统12。变送器11测量过程介质(过程流体)16的压力。远程隔膜系统12包括与过程介质16相接触的薄薄的柔性隔膜18。系统12还包括背板19，背板19与隔膜18一起限定了空腔20。毛细管22将空腔20耦合到变送器壳体14中设置的压力传感器27，这种耦合是经由变送器壳体隔膜25以及将隔膜25与传感器27连接的密封流体系统来实现的。密封流体系统以及空腔20和毛细管22填充有合适的流体(未示出)，用于向传感器27传递过程压力。流体可以包括硅油、甘油和水、丙二醇和水或者优选地基本上不可压缩的任何其他合适的流体。当从过程介质16施加过程压力时，隔膜18通常会发生位移，从而将来自远程隔膜系统12的测量压力通过板19中的通道并通过毛细管22向压力传感器27传递。所产生的向压力传感器27(其可以是基于电容的压力元件)施加的压力使得这种电容发生改变。传感器27还可以在其他已知的感测原理的基础上操作，比如，应变仪技术。变送器壳体14内的电路以电子方式将该电容转换成例如线对30(双线过程控制回路)上指示过程压力的线性4～20mA变送器输出信号。在一个实施例中，提供了一种远程密封隔膜系统，其中，计算过程连接与压力传感器之间的垂直距离。然后，可以使用计算出的距离来校正由温度变化引起的压力测量误差。变送器壳体14包括在变送器壳体处当地测量温度的温度传感器28。变送器壳体14包括测量并补偿温度变化的电路(图1中未示出)，并通过线对30提供输出。温度是使用温度传感器28来测量的。输出可以是数字的或模拟的。在一种配置中，借助于通过双线过程控制回路30而接收的电力，完成对变送器11的供电。在另一示例性配置中，连接30表示通向远程位置的RF连接。这种RF连接可以根据诸如之类的工业标准通信技术或者包括实现网状网络的技术在内的其他技术来实现。在这样的配置中，变送器11可以包括一些本地电源，包括电池或电源连接、太阳能电池布置等。图1还示出了本地操作者界面31，本地操作者界面31可以包括例如手持通信器，比如，可从明尼苏达州沙科皮市艾默生自动化解决方案公司购得的475现场通信器。这种通信器31可以耦合到过程控制回路30，并且可以在安装期间用于预配置变送器11，如下面更详细地讨论的。另外，在某些配置中，手持通信器31可以使用包括在内的RF通信技术、其他无线通信技术、等来与过程变量发送器进行通信。也可以采用RFID通信技术以及包括USB连接在内的本地有线技术。隔膜25与隔膜18之间的垂直距离H导致了填充流体密度效应误差，这种误差取决于H和隔膜25、18之间的填充流体的温度(T)。由变送器11测量的压力可以表示为：测量到的压力＝PPROCESS+PERROR等式1其中：PERROR＝P(T，H)-填充流体密度效应等式2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量过程压力的变送器，包括：/n压力传感器；/n提供输入温度信号的温度传感器；/n第一远程压敏隔膜，通过填充有填充流体的第一毛细管耦合到所述变送器，所述填充流体具有取决于填充流体温度的密度；/n输入电路，至少有效连接到所述压力传感器，所述输入电路提供至少大体上表示所述过程压力的中间压力信号；以及/n校正电路，有效耦合到所述温度传感器和所述输入电路，其中，所述校正电路通过基于补偿函数和所述温度补偿所述填充流体密度来处理所述中间压力信号，以及提供更接近地表示所述过程压力的经补偿的输出，所述校正电路还基于在没有向所述第一隔膜施加压力时所进行的压力测量来执行初始高度确定。/n

【技术特征摘要】
20180921 US 16/137,9301.一种用于测量过程压力的变送器，包括：
压力传感器；
提供输入温度信号的温度传感器；
第一远程压敏隔膜，通过填充有填充流体的第一毛细管耦合到所述变送器，所述填充流体具有取决于填充流体温度的密度；
输入电路，至少有效连接到所述压力传感器，所述输入电路提供至少大体上表示所述过程压力的中间压力信号；以及
校正电路，有效耦合到所述温度传感器和所述输入电路，其中，所述校正电路通过基于补偿函数和所述温度补偿所述填充流体密度来处理所述中间压力信号，以及提供更接近地表示所述过程压力的经补偿的输出，所述校正电路还基于在没有向所述第一隔膜施加压力时所进行的压力测量来执行初始高度确定。


2.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述远程压敏隔膜设置在垂直位置，以及所述校正电路包括：
存储器，适合于存储表示所述垂直位置的至少一个特定于安装的校正系数；以及
处理器，有效耦合到所述存储器，其中，所述处理器访问所述校正系数并向所述输入温度信号应用所述校正系数以获得所述经补偿的输出。


3.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述经补偿的输出适合于从所述变送器以数字方式输出。


4.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述校正电路可以被配置用于所述变送器的所选安装。


5.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述变送器具有变送器壳体，以及所述校正电路的所述补偿函数取决于所述第一远程压敏隔膜相对于所述变送器壳体的高度。


6.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述变送器适合于通过第二毛细管将所述压力传感器流体地耦合到第二远程隔膜，以及所述校正电路的所述补偿函数取决于相对于所述第二远程隔膜的高度的所述第一远程隔膜的高度。


7.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述第一毛细管和所述第二毛细管是不平衡的，以及所述补偿函数包括比例因子。


8.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述初始高度确定还基于在所述变送器的制造期间使用所述压力传感器测量到的压力。


9.根据权利要求1所述的变送器，其中，所述初始高度确定是由所述校正电路响应于本地操作者界面来执行的。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·赖安·费德尔，斯科特·罗伯特·汤普森，拿单·达雷尔·斯托克斯，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US