具有多种工作模式的过程变送器制造技术

一种用于测量工业过程（３０４）的过程变量的变送器（３００），包括：传感器（３１０），适用于测量过程变量，并产生传感器输出。模式选择器（３１６）适用于在工作模式之间进行选择。至少一种工作模式与传感器（３１０）的工作范围相关。电路（３１２）适用于根据所述至少一种工作模式，补偿传感器输出，并产生代表所测过程变量的变送器输出。

Process transmitter with multiple modes of operation

A transmitter (300) for measuring process variables of an industrial process (304) comprising a sensor (310) adapted for measuring process variables and generating sensor outputs. The mode selector (316) is suitable for selecting between working modes. At least one operating mode is related to the operating range of the sensor (310). The circuit (312) is adapted to compensate the sensor output according to the at least one operating mode and to produce a transmitter output representing the measured process variables.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有适用于在与特定过程(process)条件相对应的预定工作模式之间进行切换的高级功能的变送器(transmitter)。
技术介绍
一般而言，过程变送器用于通过测量过程中使用的工艺材料的多种特征，来监视和控制工业过程。这些受监控的工艺材料典型地是液相或气相的流体或流体混合物。这里所用的术语“流体”和“工艺流体”包括液相和气相材料、以及这些材料的混合物。经常受监控的工艺流体的一种特征是压力。压力可以是差压，或者可以是线压、表压、绝对压力或静压。在一些设施中，直接使用所测压力。在其它设施中，使用所测压力来推导其它过程变量。例如，在管内的限流器(flow restriction)截面上所测的差压与管内流体流动的速率相关。相似地，在箱槽中的两个垂直位置之间所测的差压与箱槽中容纳的液体水平相关。过程变送器用于测量这些过程变量，并将所测的过程变量传送到远处地点，例如控制室。传送可以发生在多种通信介质上，例如二线式过程控制回路、无线通信链路等。在待测过程变量是压力的设施中，典型地在过程变送器内使用压力传感器。压力传感器提供与所施加的压力相关的输出信号。众所周知，输出信号与所施加压力之间的关系在不同压力传感器之间会变化。一般而言，这些变化是所施加压力和压力传感器的函数，有时，这些变化是静态压力的函数。为提高压力传感器进行的测量的精度，典型地是在制造期间，每个压力传感器经过特征化过程。特征化过程包括向压力传感器施加已知压力，以及测量压力传感器的输出。典型地，还在不同温度下获取数据。例如，可以用在25英寸、50英寸等的10个均匀相距间隔处获取的0和250英寸的压力，作为压力传感器的特征。可以在不同温度下获取多个数据集。接着，使用诸如最小平方曲线拟合技术之类的技术，将数据拟合为多项式曲线。然后将多项式的系数存储在变送器的存储器中，并用于补偿压力传感器获取的后续压力测量。通常，可以将特征化信息存储为查找表中的多项式系数或特征化值。在制药、生物制药、食品和饮料应用中，典型地，必须在使用之前对工业系统及其部件灭菌，这表示必须时常用诸如蒸汽等彻底清洗系统。另外，在一些设施中，在过程内存在一些子系统，必须保持在比典型特征范围更窄的温度范围之内。因为典型地是在一系列间隔和温度上对传感器进行特征化，所以，较窄温度范围内的多项式拟合可能导致整个工作范围中特定温度处的“残留”温度误差。
技术实现思路
在一个实施例中，变送器测量工业过程的过程变量。变送器包括传感器，适用于测量过程变量，并产生传感器输出。模式选择器适用于在工作模式之间进行选择。至少一种工作模式与感应的过程变量的期望范围相关。电路适用于根据所述至少一种工作模式，补偿传感器输出，并产生代表所测过程变量的变送器输出。在另一实施例中，用于测量与工业过程相关联的过程变量的变送器包括传感器，适用于测量过程变量，并产生传感器输出。模式选择器适用于在压力传感器的工作模式之间进行选择。每种工作模式对应于与工作条件范围下的传感器输出相关联的特征系数。电路适用于补偿传感器输出，以产生代表压力的变送器输出信号。在另一实施例中，用于测量工业过程的过程变量的过程传感器的特征在于，针对两种或多种工作模式，补偿所测的过程变量。传感元件适用于测量参数，并产生传感器输出。微处理器适用于根据所述两种或多种工作模式之一，将传感器输出处理为变送器输出。收发器适用于向控制中心传送变送器输出。附图说明图1是过程控制或监控系统中的流量变送器的透视图。图2是图1所示的流量变送器的横截面示意图。图3是根据本专利技术实施例、具有多种工作模式的系统的简化方框图。图4是具有适用于根据所检测的过程条件来自动改变工作模式的电路的系统的简化方框图。图5是根据本专利技术实施例、具有模式显示器的系统的简化方框图。具体实施例方式在详细描述本专利技术之前，描述可以使用本专利技术的环境的一个实施例。图1示出了在可以实现本专利技术的过程监视和控制应用中使用的过程变送器100的示例。图1示出了通过管子法兰104与管子102机械耦合的变送器100。诸如天然气等的流体流过管子102。变送器100测量差压、绝对压力和温度，并提供与流体的质量流量相关的输出信号。在工作中，温度传感器106感应流量变送器100下游的过程温度。模拟感应温度在电缆108上传送，并通过变送器主体上的防爆轮毂110，进入变送器100。在可选实施例中，温度传感器可以在外罩内部，而不需要防爆轮毂110。传感器100感应差压，并接收模拟过程温度输入。变送器主体优选地包括与传感器模块外罩114相连的电子电路外罩112。变送器100通过标准的三阀或五阀歧管，与管子102相连。图2是图1所示的变送器100的横截面示意图。在图2中，在管子102中，示出了称作主元件的限流器116。过程联轴器118耦合在限流器116的两侧，用于向变送器100的压力输入端提供过程差压。例如，可以使用隔离膜片(未示出)，将变送器100中载送的内部填充流体与过程联轴器118中载送的工艺流体隔离开来。差压传感器120接收过程压力，并向电子电路122提供输入信号。另外，温度传感器124向电子电路122提供与压力传感器120的温度相关的输入。温度传感器124可以在任何位置，但是优选地是要提供压力传感器120的温度的精确指示。典型地，除了图1所示的温度传感器102之外，还使用温度传感器124。根据本专利技术，电子电路122使用补偿公式，补偿压力测量中的误差。补偿公式可以包括多项式，该多项式的系数存储在变送器100的存储器126中。该多项式是感应的压力和所测的温度的函数。然后，计算的压力可以由变送器130直接在过程控制回路128上传送，或可以用于推导其它的过程变量，例如过程流量。诸如电子电路122中的微处理器之类的数字电路可以执行多项式计算和其它计算。可选地，电子电路122可以根据存储器126中存储的特征化查找表，确定适当的补偿。虽然图1和图2示出了配置用于根据差压来测量流速的变送器，但是本专利技术可应用于其它类型的过程变送器。一般而言，本专利技术可应用于任何类型的变送器或过程设备，对于这些设备，传感元件的温度被包括在输出信号内。在一些设施中，本专利技术还可以应用于将工艺材料的温度热传导到电子外罩的情况。典型地，用于过程变送器的现有技术的压力传感器在制造期间，经过试运转(commissioning)(或“特征化”)过程。这种试运转过程被称为C/V(特征化和验证)。在C/V期间，将压力传感器暴露于跨越(across)传感器期望压力范围的多种压力下。在压力范围中均匀分布的多个固定压力下，进行测量。针对每个施加的压力，存储压力传感器或压力测量电路的输出。典型地在多个不同温度下，执行特征化过程。在针对每个施加的压力和温度而获得的每个数据点处，使用来自压力传感器的所存输出，用曲线拟合技术，产生多项式的系数。典型的多项式包括关于压力的5个系数和关于温度的4个系数。将系数存储在变送器的存储器中，并且在变送器的工作期间，将其用来纠正压力传感器的读出。本专利技术包括如下认识在一些应用中，希望在小于整个特征化温度范围的特定温度子范围上，提高压力传感器的测量精度。例如，在食品和饮料以及在制药和生物制药应用中，有时，希望使用称作就地灭菌(SIP)过程的过程，对系统灭菌。S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量工业过程的过程变量的变送器，所述变送器包括：传感器，适用于测量过程变量，并产生传感器输出；模式选择器，适用于在工作模式之间进行选择，至少一种工作模式与传感器的工作范围相关；以及电路，适用于根据所述至少一种 工作模式，补偿传感器输出，并产生代表所测过程变量的变送器输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻奥多H施奈尔，阿曼达理查森，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]