專利名稱：帶有經(jīng)總線與計(jì)算表壓之電路相連的絕對(duì)大氣壓傳感器的壓力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)監(jiān)測(cè)工業(yè)處理液的壓力檢測(cè)儀器。具體而言，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)工業(yè)處理液絕對(duì)壓力的壓力測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
將壓力測(cè)量裝置制成不同的結(jié)構(gòu)，以便可安裝在多種壓力和流動(dòng)測(cè)量需要所用的不同裝置中。壓力測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)的變化可包括，例如5個(gè)不同的壓力范圍、5種不同的隔振膜材料、4個(gè)不同的處理凸緣材料、兩種不同類型的絕緣液填充物、表壓或絕對(duì)壓力輸出、單入口或雙入口，以及其它結(jié)構(gòu)變化，以滿足不斷改變的世界工業(yè)安全和兼容標(biāo)準(zhǔn)。壓力測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)的數(shù)百種變型必須是可實(shí)現(xiàn)的，制造和保存具有如此多不同變型的壓力測(cè)量裝置的問題在于，對(duì)于制造商和最終用戶而言都是昂貴的。
在把絕對(duì)壓力測(cè)量裝置安裝到工業(yè)場(chǎng)所時(shí)，增加了使用壓力標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行定期校準(zhǔn)的需求。不過(guò)，通常以表壓為單位來(lái)校準(zhǔn)壓力標(biāo)準(zhǔn)件，如壓力表試驗(yàn)器，難以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)絕對(duì)壓力測(cè)量裝置進(jìn)行精確校準(zhǔn)。
需要一種結(jié)構(gòu)，以減少壓力檢測(cè)儀器的變型種類數(shù)目，同時(shí)，依然得滿足用戶對(duì)所有變型的應(yīng)用和校準(zhǔn)需要。還需要一種結(jié)構(gòu)，使用表壓校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件方便地校準(zhǔn)絕對(duì)壓力測(cè)量?jī)x器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明記載一種壓力測(cè)量裝置，它包括絕對(duì)壓力傳感器，所述傳感器與受壓處理液入口相連，并提供表示處理液絕對(duì)壓力的處理傳感器輸出值。
所述壓力測(cè)量裝置包括耦合串行通信并為現(xiàn)場(chǎng)布線室中的電連接器供電的總線。在電連接器處，大氣壓傳感器模塊與總線相連。所述總線為大氣壓傳感器模塊供電，并且所述總線從大氣壓傳感器模塊接收串行通信信號(hào)。所述串行通信信號(hào)包括表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)。
所述壓力測(cè)量裝置包括從總線接收處理傳感器輸出并接收串行通信信號(hào)的電路。所述電路以測(cè)得的絕對(duì)壓力與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差值的形式，給出可耦合到控制系統(tǒng)的表壓輸出。
通過(guò)閱讀下面的詳細(xì)描述并參照相關(guān)附圖，顯然可以看出表現(xiàn)本發(fā)明特征的這些和各個(gè)其他特征以及優(yōu)點(diǎn)。


圖1表示壓力測(cè)量裝置的一種具體實(shí)施例的方框圖；圖2-4表示電連接器與大氣壓傳感器模塊之間可供選擇的總線連接方式；圖5表示大氣壓傳感器模塊的休眠模式和喚醒模式時(shí)序圖；圖6表示壓力測(cè)量裝置電路的一種實(shí)施例方框圖；圖7表示大氣壓檢測(cè)模塊的一種實(shí)施例方框圖；圖8表示帶有檢測(cè)生產(chǎn)管壓之絕對(duì)壓力傳感器的雙入口壓力傳送器；圖9-11表示用絕對(duì)壓力傳感器檢測(cè)生產(chǎn)管壓的單入口壓力傳送器；圖12表示壓力測(cè)量裝置的另一實(shí)施例，它對(duì)于絕對(duì)大氣壓傳感器具有不同阻尼調(diào)節(jié)；圖13表示安裝于壓力測(cè)量裝置的導(dǎo)管開口中的大氣壓傳感器模塊。
具體實(shí)施例方式
下面所述的實(shí)施例中，制造商和最終用戶不必制造或保存任何表壓測(cè)量裝置。制造商或最終用戶可保存絕對(duì)壓力測(cè)量裝置，然后，在需要時(shí)增加大氣壓傳感器模塊，有效地將絕對(duì)壓力裝置轉(zhuǎn)變成功能類似于表壓測(cè)量裝置的裝置。
這種結(jié)構(gòu)還便于使用表壓標(biāo)準(zhǔn)件，如壓力表試驗(yàn)器，校準(zhǔn)絕對(duì)壓力測(cè)量裝置。在校準(zhǔn)過(guò)程中，可使大氣壓傳感器模塊臨時(shí)與場(chǎng)電連接器相連，從而壓力測(cè)量裝置給出表壓輸出。由于壓力檢測(cè)裝置和表壓標(biāo)準(zhǔn)件都提供可便于比較的表壓輸出，因而便于進(jìn)行校準(zhǔn)。在完成校準(zhǔn)之后，可去除大氣壓傳感器模塊，并恢復(fù)壓力檢測(cè)裝置，向控制系統(tǒng)提供絕對(duì)壓力輸出。
按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，將壓力測(cè)量裝置設(shè)計(jì)成與控制系統(tǒng)實(shí)行串行通信，所述串行通信包括向控制系統(tǒng)提供絕對(duì)和表壓讀數(shù)。在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，可使用其表壓輸出來(lái)校準(zhǔn)壓力測(cè)量裝置，并且也校準(zhǔn)絕對(duì)輸出。
圖1表示一種實(shí)施例壓力測(cè)量裝置100的方框圖。壓力測(cè)量裝置100包括與受壓處理液(圖1中未示出)相連的入口102。絕對(duì)壓力傳感器104與入口102相連，并提供表示處理液絕對(duì)壓力的處理傳感器輸出106。
“絕對(duì)壓力”表示相對(duì)于真空或絕對(duì)零壓力的壓力。絕對(duì)壓力與“表壓”不同，絕對(duì)壓力是相對(duì)于環(huán)境大氣壓測(cè)得或計(jì)算出的壓力。表壓是作為處理液絕對(duì)壓力與環(huán)境大氣壓之間的差值的差壓。
壓力測(cè)量裝置100包括現(xiàn)場(chǎng)布線室108，現(xiàn)場(chǎng)布線室108具有與控制系統(tǒng)112相連的電連接器110?？偩€114提供串行通信和供電，并與電連接器110相連。在電連接器110處大氣壓傳感器模塊116與總線114相連?？偩€114為大氣壓傳感器模塊116供電?？偩€114從大氣壓傳感器模塊116接收串行通信信號(hào)118。串行通信信號(hào)118包括最好與標(biāo)志121結(jié)合、表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)120。任選的標(biāo)志121識(shí)別數(shù)值數(shù)據(jù)，為大氣壓讀數(shù)。下面結(jié)合圖2-4中所示的例子更為詳細(xì)地描述電連接器110處的連接。下面結(jié)合圖6中所示的例子更詳細(xì)地描述大氣壓傳感器模塊116。
電路122接收處理傳感器輸出106，并從總線114接收串行通信信號(hào)118。電路122提供耦合到控制系統(tǒng)112的表壓輸出124。電路122以檢測(cè)出的絕對(duì)壓力106與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)120之間的計(jì)算差值的形式，計(jì)算表壓輸出124。壓力測(cè)量裝置100還能產(chǎn)生絕對(duì)壓力輸出，并將其耦合到控制系統(tǒng)。
可以不使用大氣壓傳感器模塊116，而單獨(dú)使用壓力測(cè)量裝置100作為絕對(duì)壓力測(cè)量裝置?？梢园ù髿鈮簜鞲衅髂K116，從而壓力測(cè)量裝置100可用作表壓測(cè)量裝置。
采用這種結(jié)構(gòu)，制造商和最終用戶不必制造或保存表壓裝置。制造商或最終用戶保存絕對(duì)壓力裝置，然后，在需要時(shí)增加大氣壓傳感器模塊116，有效地將絕對(duì)壓力裝置轉(zhuǎn)變成功能類似表發(fā)射器的裝置。
采用這種結(jié)構(gòu)，還便于使用比如壓力表試驗(yàn)器的表壓標(biāo)準(zhǔn)件以校準(zhǔn)絕對(duì)壓力測(cè)量裝置。在校準(zhǔn)過(guò)程中，可臨時(shí)連接大氣壓傳感器模塊116，且壓力測(cè)量裝置100提供表壓輸出。因?yàn)閴毫z測(cè)裝置100和表壓標(biāo)準(zhǔn)件都提供便于比較的表壓輸出，因此便于進(jìn)行校準(zhǔn)。在完成校準(zhǔn)之后，可移開大氣壓傳感器模塊116，且將壓力檢測(cè)裝置100恢復(fù)為向已校準(zhǔn)的控制系統(tǒng)提供絕對(duì)壓力輸出。
按照一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，將壓力檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)成與控制系統(tǒng)進(jìn)行串行通信，且串行通信包括提供給控制系統(tǒng)的絕對(duì)和表壓讀數(shù)。在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，在正常操作期間大氣壓傳感器模塊與壓力測(cè)量裝置連接，而并非如校準(zhǔn)期間那樣暫時(shí)連接。
圖2-4表示電連接器與大氣壓傳感器模塊之間可供選擇的總線連接方式。
圖2表示電連接器140，電路142(與圖1中的電路122相應(yīng))，大氣壓傳感器模塊144(與圖1中的模塊116相應(yīng))以及控制系統(tǒng)146(與圖1中的控制系統(tǒng)112相應(yīng))之間的布線連接。電路142與包含總線導(dǎo)線152和總線公共導(dǎo)線150的控制系統(tǒng)總線148相連。控制系統(tǒng)146與控制系統(tǒng)總線148相連，并直接向電路142和間接向大氣壓檢測(cè)模塊144提供所有的電力供給。電路142沿著控制系統(tǒng)總線148向控制系統(tǒng)146提供表壓輸出。有如上面結(jié)合圖1所描述的那樣，電路142還沿著控制系統(tǒng)總線148向控制系統(tǒng)146提供絕對(duì)壓力輸出。
電路142還與包含局部總線導(dǎo)線156和總線公共導(dǎo)線150的局部總線154連接。電路142沿著局部總線154將電能耦合到大氣壓傳感器模塊144。大氣壓傳感器模塊144沿局部總線154將串行通信耦合到電路142。
按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，局部總線154攜帶按照控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN-Controller Area Network)協(xié)議格式化的串行通信信號(hào)，最大總線長(zhǎng)度為約30米。局部總線154最好還向諸如液晶顯示模塊或溫度傳感器模塊的其他本地外圍設(shè)備提供電壓和與它們通信。控制系統(tǒng)總線148最好攜帶格式化信號(hào)，長(zhǎng)距離傳輸數(shù)百米到達(dá)控制系統(tǒng)146?？刂葡到y(tǒng)總線最好包括用于長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，比如使用HART協(xié)議、PROFIBUS、FOUNDATION FIELDBUS或者其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，施加串行通信的4-20mA環(huán)。
圖3表示一種電連接器160。電路162(與圖1中的電路122相應(yīng))，大氣壓傳感器模塊164(與圖1中的模塊116相應(yīng))以及控制系統(tǒng)166(與圖1中的控制系統(tǒng)112相應(yīng))之間的布線連接。電路162與包含總線導(dǎo)線172和總線公共導(dǎo)線170的控制系統(tǒng)總線168相連。控制系統(tǒng)166與控制系統(tǒng)總線168相連，并直接向電路162和間接向大氣壓檢測(cè)模塊164提供所有的電力供給。電路162沿控制系統(tǒng)總線168向控制系統(tǒng)166提供表壓輸出。有如上面結(jié)合圖1所描述的那樣，電路162還沿控制系統(tǒng)總線168向控制系統(tǒng)166提供絕對(duì)壓力輸出。
按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)總線168最好包括用于長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)總線，如使用HART協(xié)議、PROFIBUS、FOUNDATION FIELDBUS，或者其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)議施加串行通信的多點(diǎn)電流環(huán)。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)大氣壓傳感器模塊164可以向連接至多點(diǎn)總線168的多個(gè)多點(diǎn)壓力測(cè)量裝置提供串行通信信號(hào)。
圖2-4所示的結(jié)構(gòu)是布線結(jié)構(gòu)的一些實(shí)例，不過(guò)，也可以采取電連接器上使用任何數(shù)量接線端的其他布線結(jié)構(gòu)。
圖4表示一種與圖2中的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。圖4中使用的與圖2中所用附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似特征。在圖4中，大氣壓傳感器144被結(jié)合到電連接器中，構(gòu)成組合式組件157。利用圖4中所示的結(jié)構(gòu)，可將提供絕對(duì)壓力輸出的壓力測(cè)量裝置升級(jí)，簡(jiǎn)單地通過(guò)用圖4中所示的組合式組件157取代圖2中所示的電連接器140而提供表壓輸出。
可將大氣壓傳感器模塊116、144、164安裝在現(xiàn)場(chǎng)布線(field wiring)室108的內(nèi)部，作為壓力檢測(cè)裝置100的一部分。或者也可以將大氣壓傳感器模塊116、144、164安裝于發(fā)射器的外部。
大氣壓一般緩慢地改變，僅需要每隔幾分鐘或者在校準(zhǔn)期間更新串行通信信號(hào)120。大氣壓傳感器模塊116消耗能量，產(chǎn)生串行通信信號(hào)120。在有些應(yīng)用中，在如圖5中優(yōu)選時(shí)序圖中所示不需要更新時(shí)，最好使大氣壓傳感器模塊116處于休眠模式。
圖5表示大氣壓傳感器模塊的休眠和喚醒模式的時(shí)序圖。圖5中的水平軸190、192表示時(shí)間，第一縱軸194表示連接大氣壓傳感器模塊與電路的總線上存在的各種信號(hào)。第二縱軸196表示大氣壓傳感器模塊中能耗198的大小。大氣壓傳感器模塊產(chǎn)生更新的串行通信信號(hào)200，直至電路(如電路122，142，162)在總線上將串行休眠信號(hào)202傳輸給大氣壓傳感器模塊時(shí)為止。大氣壓傳感器模塊通過(guò)停止產(chǎn)生串行通信信號(hào)200，如標(biāo)號(hào)204所示，對(duì)串行休眠信號(hào)200作出響應(yīng)。當(dāng)電路再次需要更新的串行通信信號(hào)時(shí)，電路在總線上將串行喚醒信號(hào)傳輸給大氣壓傳感器模塊。大氣壓傳感器模塊通過(guò)如208所示重新開始產(chǎn)生通信信號(hào)，對(duì)串行喚醒信號(hào)206作出響應(yīng)。在不產(chǎn)生更新的串行通信信號(hào)時(shí)，能耗198較低。該結(jié)構(gòu)降低了大氣壓傳感器模塊的能耗。
按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，通過(guò)將大氣壓傳感器模塊自定時(shí)，以便在休眠操作模式與喚醒操作模式之間交替，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。大氣壓傳感器模塊自動(dòng)使其自己處于休眠模式，僅消耗使其自身的計(jì)時(shí)器工作的足夠能量。大氣壓傳感器模塊自動(dòng)喚醒自己足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以進(jìn)行測(cè)量并傳輸結(jié)果，然后返回休眠模式。
電路向總線提供休眠信號(hào)202，表示不需要更新串行通信信號(hào)，并且大氣壓傳感器模塊停止提供串行通信信號(hào)。電路向總線提供喚醒信號(hào)206，表示需要更新串行通信信號(hào)，并且大氣壓傳感器模塊開始提供串行通信信號(hào)。在下面結(jié)合圖6描述的例子中說(shuō)明了電路的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
圖6表示壓力測(cè)量裝置電路230的一種實(shí)施例方框圖。電路230相當(dāng)于圖1中的電路122。電路230接收絕對(duì)壓力傳感器輸出232，并耦合到總線234。電路230包括連接定時(shí)器238和存儲(chǔ)器240的處理器236。傳感器接口電路242連接壓力傳感器輸出232與處理器236。串行接口電路246連接總線234與處理器236。處理器236通常為低功率微處理器。存儲(chǔ)器240通常包括易失程度不同的存儲(chǔ)元件，如RAM、ROM和EEPROM。
存儲(chǔ)器240包括易失存儲(chǔ)單元244，該單元存儲(chǔ)自總線234所接收的并且是表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)。處理器236與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器240中非易失存儲(chǔ)單元中的執(zhí)行程序協(xié)同，在從總線234接收更新的串行通信信號(hào)時(shí)，作為更新存儲(chǔ)單元244的更新電路。處理器236最好通過(guò)附在數(shù)值數(shù)據(jù)上的標(biāo)記來(lái)識(shí)別所接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)。
定時(shí)器238為處理器236提供計(jì)數(shù)，表示自接收到表示大氣壓的最后一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)開始的操作時(shí)間長(zhǎng)度。
處理器236與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器240中非易失存儲(chǔ)單元中的執(zhí)行程序協(xié)同，在操作時(shí)間超過(guò)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，作為將存儲(chǔ)單元244復(fù)位的復(fù)位電路。如果在定時(shí)器238設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)串行通信信號(hào)不可用，則將存儲(chǔ)單元復(fù)位成預(yù)先選擇的數(shù)值。按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，復(fù)位電路將存儲(chǔ)單元244復(fù)位成表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值。按照另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，復(fù)位電路將存儲(chǔ)單元244復(fù)位成表示錯(cuò)誤信息的越界數(shù)值。
圖7表示在壓力測(cè)量裝置電連接器處與總線262連接的大氣壓檢測(cè)模塊260的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。大氣壓檢測(cè)模塊260包括大氣壓傳感器264。功率調(diào)節(jié)器266在線路268上接收來(lái)自總線的功率。大氣壓檢測(cè)電路270最好包括與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的標(biāo)記274連接的處理器272，與總線262連接的串行接口276。大氣壓檢測(cè)電路270由總線262提供能量，并與大氣壓傳感器264相連。大氣壓檢測(cè)電路270通過(guò)串行接口276，向總線262提供串行通信信號(hào)，該通信信號(hào)包括表示大氣壓、結(jié)合有標(biāo)記274的數(shù)值數(shù)據(jù)。功率調(diào)節(jié)器266受處理器272的控制，對(duì)接收自總線262的串行休眠和喚醒信號(hào)作出響應(yīng)。功率調(diào)節(jié)器266通過(guò)為大氣壓傳感器264提供和斷開能量，對(duì)喚醒和休眠信號(hào)作出響應(yīng)。
在壓力測(cè)量裝置向總線262提供表示不需要更新串行通信信號(hào)的休眠信號(hào)之后，大氣壓傳感器電路260停止提供串行通信信號(hào)。大氣壓檢測(cè)模塊260具有來(lái)自總線的能耗，在接收到休眠信號(hào)之后大氣壓檢測(cè)電路260降低能耗。在壓力測(cè)量裝置向總線262提供表示需要更新串行通信信號(hào)的喚醒信號(hào)之后，大氣壓檢測(cè)電路260開始提供串行通信信號(hào)。
按照另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，大氣壓檢測(cè)電路260可以包括處理器272，這個(gè)處理器帶有休眠定時(shí)器，而且所述大氣壓檢測(cè)電路260由處理器272，而不是依考來(lái)自總線262的定時(shí)信號(hào)來(lái)自定時(shí)。
圖8表示差動(dòng)處理液傳送器300的一個(gè)實(shí)施例，該差動(dòng)處理液傳送器包括檢測(cè)處理入口333處的絕對(duì)壓力的管壓傳感器(line pressuresensor)301。
傳送器300包括圍繞布線室304的現(xiàn)場(chǎng)布線外殼302。所述布線外殼302可由諸如鋁或不銹鋼之類的金屬形成。在布線室304內(nèi)部形成諸如凸耳的安裝件，并且將室蓋308攻絲，并與309所示的布線室內(nèi)部的相應(yīng)螺紋嚙合。
將永久密封的傳送器組件310攻絲，并與311所示的布線室內(nèi)部的相應(yīng)螺紋嚙合。如圖所示，傳送器組件310是差壓傳送器組件，并包括密封的隔振膜332，通過(guò)電導(dǎo)線335連接的差壓傳感器334，絕對(duì)壓力傳感器301以及一個(gè)或多個(gè)印刷電路板336。生產(chǎn)過(guò)程入口的隔振膜332通過(guò)導(dǎo)線350、351與充滿絕緣液體的差壓傳感器334相連。導(dǎo)線351還將管壓耦合到絕對(duì)壓力傳感器301。傳送器組件310具有在布線室304內(nèi)部可達(dá)的傳送器電連接器312。傳送器組件310具有在焊縫340處被永久焊接閉合的金屬外殼338，以及圍繞傳送器電連接器312的密封饋通342。從而，傳送器組件310內(nèi)的印刷電路板336被永久地密封，保護(hù)其不受傳送器300周圍大氣的影響。
傳送器300還包括電連接器314。電連接器314包括用于與現(xiàn)場(chǎng)布線318電連接的接線端316?，F(xiàn)場(chǎng)布線318通常使用長(zhǎng)距離信令，包括在兩個(gè)布線4-20mA工業(yè)控制環(huán)上的HART串行通信，為傳送器300供電，并將傳送器組件310檢測(cè)到的處理液變量遠(yuǎn)程電傳輸，不過(guò)也可以包括各種已知工業(yè)總線如FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS，或者各種其它公知的通信協(xié)議，如上面結(jié)合圖2-4所說(shuō)明的布線。按照一種實(shí)施例，螺桿328將電連接器314安裝到安裝凸耳306。最好，電連接器314還包括密封編程跳線器組件320，和密封編程按鈕開關(guān)330。跳線器組件320分別包括一個(gè)抽取式跳線體326，其可以按照多種取向中的一種插入進(jìn)行編程。電連接器314最好還包括密封電纜322，密封電纜322終止于插入傳送器電連接器312內(nèi)的密封插頭324，并密封傳送器組件310的主體。
傳送器300包括具有與控制系統(tǒng)303相連的電連接器314的現(xiàn)場(chǎng)布線室304。密封電纜322包含提供串行通信和供電并與電連接器314相連的總線323。大氣壓傳感器模塊354在電連接器314處與總線323相連。大氣壓傳感器模塊354優(yōu)選結(jié)合到電連接器314中，形成所示的組合式插件?？偩€323為大氣壓傳感器模塊354供電?？偩€323從大氣壓傳感器模塊354接收串行通信信號(hào)。串行通信信號(hào)包括數(shù)值數(shù)據(jù)，該數(shù)值數(shù)據(jù)表示大氣壓，具有將數(shù)值數(shù)據(jù)識(shí)別成大氣壓讀數(shù)的標(biāo)記。
傳送器300向通信總線318提供差壓輸出，并且還向總線318提供管壓輸出。由絕對(duì)壓力傳感器301檢測(cè)管壓輸出。管壓輸出可以為檢測(cè)到的絕對(duì)壓力，使用來(lái)自大氣壓傳感器模塊354的串行通信信號(hào)計(jì)算出的表壓，或者這兩者。如果需要，則可使用一個(gè)編程跳線器組件320或者一個(gè)按鈕開關(guān)來(lái)選擇管壓的絕對(duì)或表壓表示。
電路336接收處理傳感器輸出305和從總線318接收串行通信信號(hào)。電路336提供耦合到控制系統(tǒng)303的表壓輸出。電路336將提供給總線318的表壓輸出(與圖1中的輸出124類似)計(jì)算為檢測(cè)出的絕對(duì)壓力305與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差。壓力測(cè)量裝置300還能產(chǎn)生絕對(duì)壓力輸出，并將其耦合到控制系統(tǒng)。
傳送器300可單獨(dú)使用，不使用大氣壓傳感器模塊354，并提供管壓的絕對(duì)壓力測(cè)量。可以包括大氣壓傳感器模塊345，從而壓力傳送器300還能提供入口333處管壓的表壓測(cè)量值。
圖9-11表示用絕對(duì)壓力傳感器402檢測(cè)入口406處的處理管壓P的單入口壓力傳送器400。圖9和10分別表示壓力傳送器400的一種實(shí)施例的側(cè)視圖和正視圖，其布線室蓋子404處于適當(dāng)位置。用任選的防火網(wǎng)408填塞兩個(gè)螺紋導(dǎo)電開口其中之一。防火網(wǎng)408使空氣能在布線室304與周圍大氣之間流動(dòng)。從而布線室304保持為大氣壓。
圖9-11中所示的傳送器400為在許多方面都與圖8中所示傳送器類似的壓力測(cè)量裝置。圖11中與圖8中所用附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似特征。
圖12表示對(duì)絕對(duì)和大氣壓傳感器進(jìn)行不同阻尼調(diào)節(jié)的壓力測(cè)量裝置450的可選實(shí)施例。圖12中使用的與圖1中所用附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似特征。在圖12中，表示處理液絕對(duì)壓力的處理傳感器輸出106被耦合到提供可調(diào)阻尼的第一阻尼電路452。第一阻尼電路452的輸出453表示絕對(duì)壓力，不過(guò)被優(yōu)選為用戶可調(diào)的第一可調(diào)阻尼因子平滑。大氣壓傳感器454的輸出454耦合到提供可調(diào)阻尼的第二阻尼電路456。第二阻尼電路456的輸出457表示大氣壓，不過(guò)被優(yōu)選可由用戶調(diào)節(jié)的第二可調(diào)阻尼因子平滑。阻尼輸出453，457被耦合到相加點(diǎn)458，在該處從經(jīng)過(guò)阻尼的絕對(duì)壓力輸出453中減去經(jīng)過(guò)阻尼的大氣壓輸出457，產(chǎn)生表壓輸出460?？蓪⒌谝蛔枘嵋蜃诱{(diào)節(jié)成與第二阻尼因子不同。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，將大氣壓讀數(shù)強(qiáng)阻尼，以便濾除諸如開關(guān)門或風(fēng)聲等大氣噪聲，不會(huì)對(duì)僅僅受到輕微阻尼的絕對(duì)壓力讀數(shù)的快速響應(yīng)時(shí)間造成不利影響。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，表壓GP＝K1(絕對(duì)壓力)-K2(大氣壓)，其中K1和K2為阻尼因子。所需的對(duì)處理壓力改變的快速響應(yīng)得到保持，同時(shí)濾除了大氣壓中的噪聲。
圖13表示大氣壓傳感器模塊470，它被攻絲有螺紋474，并且安裝到壓力測(cè)量裝置480的螺紋導(dǎo)管開口中。螺紋474與螺紋導(dǎo)管開口嚙合，提供防火密封，并保持壓力測(cè)量裝置480的布線導(dǎo)管系統(tǒng)的防爆特征的完整性。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，大氣壓傳感器模塊470包括將周圍環(huán)境與大氣壓傳感器模塊470中的電路分離的防火網(wǎng)。壓力測(cè)量裝置480與圖11的壓力測(cè)量裝置400類似，圖13中與圖11中所用的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似特征。
應(yīng)當(dāng)理解，即使上面的描述中已經(jīng)提及了本發(fā)明多種實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明多種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)，不過(guò)，本說(shuō)明僅是示意性的，在本發(fā)明的原理內(nèi)，在所附權(quán)利要求表達(dá)的術(shù)語(yǔ)的廣義一般含義內(nèi)，可以對(duì)各細(xì)節(jié)，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)和部件的排列進(jìn)行改變。例如，可根據(jù)壓力測(cè)量裝置的特定應(yīng)用改變特定元件，同時(shí)基板保持相同的功能性，都不致偏離本發(fā)明的范圍。在不偏離本發(fā)明范圍的條件下，本發(fā)明的教導(dǎo)適用于其他壓力測(cè)量?jī)x器。
權(quán)利要求
1.一種壓力測(cè)量裝置，包括與加壓處理液相連的入口；絕對(duì)壓力傳感器，它所述該入口相連，并且提供表示處理液絕對(duì)壓力的處理傳感器輸出；現(xiàn)場(chǎng)布線室，它具有與控制系統(tǒng)連接的電連接器；與電連接器相連的總線，向壓力測(cè)量裝置提供串行通信和供電；在電連接器處與總線相連的大氣壓傳感器模塊，所述總線向大氣壓傳感器模塊提供能量，并且所述總線從大氣壓傳感器模塊接收串行通信信號(hào)，所述串行通信信號(hào)包括表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)；以及在電連接器處與總線連接的電路，接收處理傳感器輸出并從總線接收串行通信信號(hào)，所述電路提供可耦合到控制系統(tǒng)的表壓輸出，為檢測(cè)到的絕對(duì)壓力與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差值。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述總線為局部總線，所述壓力測(cè)量裝置通過(guò)控制系統(tǒng)總線將表壓輸出耦合到所述控制系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述總線為控制系統(tǒng)總線，并且所述壓力測(cè)量裝置通過(guò)所述控制系統(tǒng)總線將表壓輸出耦合到控制系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述大氣壓傳感器模塊安裝在現(xiàn)場(chǎng)布線室的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求2所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述大氣壓檢測(cè)模塊和電連接器為組合式組件。
6.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向總線提供表示不需要更新串行通信信號(hào)的休眠信號(hào)，并且所述大氣壓傳感器模塊停止提供串行通信信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向控制系統(tǒng)提供絕對(duì)壓力輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向總線提供表示需要更新串行通信信號(hào)的喚醒信號(hào)，并且所述大氣壓傳感器模塊開始提供串行通信信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量裝置，其中，還包括對(duì)絕對(duì)和大氣壓傳感器進(jìn)行不同的阻尼調(diào)節(jié)。
10.一種壓力測(cè)量裝置，包括與加壓處理液相連的入口；絕對(duì)壓力傳感器，它與該入口相連，并提供表示處理液絕對(duì)壓力的處理傳感器輸出；控制系統(tǒng)；總線，它提供串行通信并將能量耦合到電連接器；以及電路，它接收處理傳感器輸出，并與總線相連，用以從總線接收串行通信信號(hào)，所述串行通信信號(hào)包括表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)，所述電路提供可耦合到該控制系統(tǒng)的表壓輸出，為檢測(cè)到的絕對(duì)壓力與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差值。
11.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述總線向大氣壓傳感器模塊提供能量，并且所述總線從大氣壓傳感器模塊接收串行通信信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向總線提供表示不需要更新串行通信信號(hào)的休眠信號(hào)。
13.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向總線提供表示需要更新串行通信信號(hào)的喚醒信號(hào)。
14.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述總線為局部總線，并且壓力測(cè)量裝置通過(guò)控制系統(tǒng)總線將表壓輸出耦合到該控制系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述總線為控制系統(tǒng)總線，并且壓力測(cè)量裝置通過(guò)所述控制系統(tǒng)總線將表壓輸出耦合到控制系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路向控制系統(tǒng)提供絕對(duì)壓力傳感器輸出。
17.如權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路還包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)接收到的表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)；和更新電路，當(dāng)接收到串行通信信號(hào)時(shí)更新存儲(chǔ)單元。
18.如權(quán)利要求17所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述電路還包括定時(shí)器，提供表示從接收最后一個(gè)表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)開始的操作時(shí)間長(zhǎng)度；和復(fù)位電路，當(dāng)操作時(shí)間超過(guò)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間時(shí)將存儲(chǔ)單元復(fù)位成預(yù)定數(shù)值。
19.如權(quán)利要求18所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述復(fù)位電路將存儲(chǔ)單元復(fù)位成表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值。
20.如權(quán)利要求18所述的壓力測(cè)量裝置，其中，所述復(fù)位電路將存儲(chǔ)單元復(fù)位到表示錯(cuò)誤信息的超范圍數(shù)值。
21.一種用于在壓力測(cè)量裝置電連接器處連接總線的大氣壓檢測(cè)模塊，包括大氣壓傳感器；從總線接收功率的功率調(diào)節(jié)器；以及由總線提供功率的大氣壓檢測(cè)電路，它耦合到大氣壓傳感器，該大氣壓檢測(cè)電路向總線提供包括表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)的串行通信信號(hào)。
22.如權(quán)利要求21所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，在所述壓力測(cè)量裝置向總線提供表示不需要更新串行通信信號(hào)的休眠信號(hào)之后，所述大氣壓檢測(cè)電路不再提供串行通信信號(hào)。
23.如權(quán)利要求21所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，所述檢測(cè)模塊具有來(lái)自總線的能耗，在接收到休眠信號(hào)后所述大氣壓檢測(cè)電路降低能耗。
24.如權(quán)利要求21所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，在所述壓力測(cè)量裝置向總線提供表示需要更新串行通信信號(hào)的喚醒信號(hào)之后，所述大氣壓檢測(cè)電路開始提供串行通信信號(hào)。
25.如權(quán)利要求21所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，所述大氣壓檢測(cè)電路包括處理器，該處理器包括在休眠與喚醒操作模式之間自動(dòng)地循環(huán)壓力傳感器的自定時(shí)器。
26.如權(quán)利要求21所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，還包括具有螺紋的外殼，可安裝到所述壓力測(cè)量裝置的螺紋導(dǎo)管開口上。
27.如權(quán)利要求26所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，所述螺紋保持所述壓力測(cè)量裝置的防爆完整性。
28.如權(quán)利要求27所述的大氣壓檢測(cè)模塊，其中，還包括將周圍環(huán)境與所述大氣壓檢測(cè)器模塊中的電路分離的防火網(wǎng)。
全文摘要
一種壓力測(cè)量裝置(100)，包括絕對(duì)壓力傳感器(104)，以及耦合串行通信并為現(xiàn)場(chǎng)布線室(108)中的電連接器(110)提供能量的總線(114)。大氣壓傳感器模塊(116)在電連接器處與總線連接。所述總線為大氣壓傳感器模塊提供能量，并且所述總線從大氣壓傳感器模塊接收串行通信信號(hào)。所述串行通信信號(hào)包括表示大氣壓的數(shù)值數(shù)據(jù)(120)。所述壓力測(cè)量裝置提供表壓輸出(124)，為檢測(cè)到的絕對(duì)壓力與接收到的數(shù)值數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差值。
文檔編號(hào)G01L19/00GK1761862SQ200480007535
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者凱利·M·奧思, 馬克·S·舒馬赫 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司