多变量发射机及其计算处理方法技术

本发明专利技术提供一种多变量发射机，该多变量发射机具有用多个物理量信号执行计算处理任务的微处理器。所述微处理器在每个计算处理任务中执行从传感器获取数据的处理，并且以时分的方式执行计算处理任务。

Multi variable transmitter and its processing method

The present invention provides a multi variable transmitter, which has a plurality of physical signals to perform a computing processing task. The microprocessor performs processing of data acquisition from a sensor in each computing task, and performs a computation processing task in a time division manner.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多变量发射机，所述多变量发射机用不同的物理量信号执行各种计算处理任务。
技术介绍
与多变量发射机相关的
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参考以下文件。1.美国专利5,495,7692.美国专利6,529,8473.1999年11月1日Foxboro InterKama-ISA TECH会议(书面议题)中“新型多变量发射机的高级传感器技术关键”(Advanced Sensor Technology key to NewMultivariable Transmitter)除此之外，JP-B-H8-10169中也涉及一种谐振型压力传感器的相关
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。一个典型的多变量发射机是这样设计的，从一个处理中检测的两个或两个以上的物理量信号被输入到发射机，用微处理器计算质量流量，这样计算出的质量流量，例如作为一个4～20毫安的模拟电流信号，被输出到两线式发射线。或者，多变量发射机具有与基于协议的通信标准兼容的通信部件，将诸如计算处理结果等数字信息输出到现场总线。除此之外，如上所述的多变量发射机还从图中未表示的更上一级设备获取信息和数据，包括调谐参数。图6是表示相关
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的多变量发射机例子的功能模块图。在图6所示的例子中，设置在管道P上的针孔装置K，例如小孔，多变量发射机1检测流体F的上游压力P1和下游压力P2作为物理量并且输出流速信号Fout。更具体的说，多变量发射机1设置有用于检测上游压力P1和下游压力P2之间压差的压差传感器2以及用于检测真空压力和上游压力P1之间压差的静压传感器3，这个压差被定义为参考压力，其中，用于检测管道P中流体F温度的处理温度传感器4与多变量发射机1相连。压差传感器2、静压传感器3和处理温度传感器4检测到的信号作为物理量，传导给多变量发射机1，由A/D转换器10、11和12转换为数字信号d1、d2和d3。这些数字信号被提供给第一微处理器13和第二微处理器14进行计算处理。管道P上针孔装置K前部和后部的压力(上游压力P1和下游压力P2)以及真空压力，通过图6所示的管道P，被传导给两个薄膜传感器，即压差传感器2的压差检测薄膜和静压传感器3的静压检测薄膜。于是一个薄膜(压差检测薄膜)测量压差，另一个薄膜(静压检测薄膜)测量静压。在上面提到的美国专利5,495,769中，用独立的导管，将针孔装置K前面和后面的压力传导给两个物理上不同的薄膜，即一个容量型压差薄膜和一个应变测量型静压薄膜。在上面提到的“新型多变量发射机的高级传感器技术关键”(Advanced SensorTechnology key to New Multivariable Transmitter)文件中，薄膜传感器是通过蚀刻硅方法制成的。在该文件的描述中，通过在传感器薄膜的一部分中设置真空腔，这个薄膜传感器实际上有两个薄膜。更具体地说，这种传感器结构使得上游压力P1和下游压力P2被传导到与压差传感器相对应的薄膜，并且使得上游压力P1和真空腔的真空压力被传导到与静压传感器相对应的薄膜。在该例子中，用应变测量器作为检测设备。现在回到图6所示的例子，从压差传感器2和静压传感器3获取的压差信号和静压信号，经过A/D转换提供给第一微处理器13。第一微处理器13接收与来自于压差传感器2和静压传感器3的输出信号相对应的数字信号d1和d2的输入。然后第一微处理器13进行计算处理，输出数字压差信号d4和数字静压信号d5。第二微处理器14接收数字压差信号d4和数字静压信号d5的输入，以及表示来自于处理温度传感器4的处理温度(流体F的温度)的数字信号d3。然后第二微处理器14进行流速的计算处理，并且输出表示质量流量的数字信号d6。而且，处理温度传感器4由电阻温度传感器(RTD，Pt100)构成。然后，A/D转换器12生成与电阻温度传感器的电阻值相对应的数字信号d3。而且，第二微处理器14根据电阻值的数字信号d3计算温度值。具体地说，基于IEC计算公式，第二微处理器14计算初始值，然后执行三次逐次近似方法来计算温度值。按照这个计算方法，在-200℃到850℃的温度范围内，最大误差(温度误差)结果大约为0.023℃。输出部件15接收表示质量流量的数字信号d6的输入，对数字信号d6进行D/A转换，把这个数字信号变成适合于质量流量范围的流速信号Fout，然后将流速信号Fout传送给两线式传输线或者现场总线。第三微处理器16是根据给定的通信协议处理多变量发射机1与图中没有表示出来的更上一级设备之间通信的模块。除此之外，第三微处理器16和第二微处理器14相互交换通信数据d7。然而，以上述方式配置的多变量发射机存在以下问题(1)多变量发射机用三个微处理器执行压差计算处理、静压计算处理、流速计算处理和通信处理。于是发射机包括较多的组件，所以昂贵。(2)由于多变量发射机用单独的微处理器执行压差计算处理、静压计算处理、流速计算处理和通信处理，所以不能进行基于有效使用相互独立信息的处理。(3)由于多变量发射机用三个微处理器以顺序的方式执行压差计算处理、静压计算处理、流速计算处理和通信处理，所以数据的同时性和响应特性已经差得不可接受了。(4)由于多变量发射机的结构使得上游压力P1和下游压力P2被传导到压差传感器2，上游压力P1和真空压力被传导到静压传感器3，或者根据不同情况来传导真空腔的真空压力，所以引导管的配置已经多个得不可接受了。(5)由于压差传感器2和静压传感器3是输出模拟信号的模块，输出信号可能会随诸如温度等环境条件而漂移。此外，必须单独地为压差传感器2和静压传感器3提供A/D转换器10和11，这样将使使用的组件数量增加，导致发射机更加昂贵。此外，为了计算温度值，需要第二微处理器14执行大量的计算，所以还存在成本变高的问题。进一步，对于IEC计算公式，即使使用通过回归曲线近似的多项式近似法的情况，计算时间也不能被明显减少，这也是一个问题。具体地说，当通过六阶回归曲线来近似IEC计算公式时，计算时间可以减少大约一半，但是温度误差大约增加一倍。所以，计算时间的减少是以温度误差增大为代价的。此外，还要求多变量发射机应该小型化和低耗电。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多变量发射机，所述多变量发射机减少了所使用的组件数量，从而整体成本降到最低，并且加强了每类计算处理中数据的相互利用率和的同时性，同时可靠性也得到改进。(1)本专利技术提供一种多变量发射机，包括一个单独的微处理器，用多个物理量信号执行多个计算处理任务，其中，微处理器以时分的方式执行多个计算处理任务。(2)在所述多变量发射机中，计算处理任务包括计算选择处理，所述选择处理选择将要在每个计算周期中执行的处理项目。(3)在所述多变量发射机中，计算处理任务包括在多个计算周期中被分割和执行的计算处理任务。(4)在所述多变量发射机中，计算处理任务包括用于计算与被测流体相关的压差值和静压值的计算处理任务。(5)在所述多变量发射机中，计算处理任务包括基于与被测流体相关的压差值、静压值和温度值的流速计算处理任务。(6)在所述多变量发射机中，计算处理任务包括通信处理计算任务，所述通信处理计算任务通过通信方式，向更上一级设备传送物理量数据或者计算出的数据，并且从更上一级设备获取各种类型的数据。(7)在所述多变量发射机中，检测物理量的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多变量发射机，包括：一个单独的微处理器，用多个物理量信号执行多个计算处理任务，其中，微处理器以时分的方式执行多个计算处理任务。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山越太郎，中川胜，伊藤章雄，铃木敦子，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]