專利名稱：帶有電阻基傳感器的自動(dòng)溫度校正變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于過程控制工業(yè)領(lǐng)域的變送器。具體地說，本發(fā)明涉及對(duì)過程控制變送器的診斷，所述過程控制變送器包括一個(gè)電阻基溫度傳感器。
過程控制變送器用于對(duì)工業(yè)過程的過程變量進(jìn)行監(jiān)視。例如一個(gè)變送器對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視并將該信息發(fā)回控制室。另外有些變送器可以直接實(shí)施過程控制。為對(duì)過程變量進(jìn)行監(jiān)視，變送器必須包括一個(gè)傳感器，例如一個(gè)電阻式溫度計(jì)，該電阻式溫度計(jì)是一個(gè)電阻基溫度傳感器。
由于電阻式溫度計(jì)傳感器陳舊或處于惡劣的環(huán)境條件下，其精確度將會(huì)降低?？梢酝ㄟ^定期進(jìn)行再校準(zhǔn)對(duì)此降低進(jìn)行補(bǔ)償。通常，這將需要操作人員進(jìn)入現(xiàn)場并在變送器實(shí)地實(shí)施校正過程。這對(duì)于操作人員來說既不方便，而且也耗費(fèi)時(shí)間。另外在出現(xiàn)極限誤差之前很難確定傳感器的條件。
另外隨著使用年限的增長必須定期對(duì)傳感器加以更換。但很難精確地確定必須進(jìn)行更換的時(shí)間。因此通常是在傳感器出現(xiàn)故障之前或在出現(xiàn)意想不到的故障的情況下，對(duì)傳感器進(jìn)行更換。
過程控制系統(tǒng)中的變送器包括一對(duì)過程變量進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生一傳感器輸出的電阻基傳感器。與傳感器耦合的自熱電路產(chǎn)生一與傳感器相關(guān)的的自熱信號(hào)。與傳感器輸出端耦合的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生一數(shù)字的傳感器輸出，并且變送器輸出診斷校正電路產(chǎn)生一作為自熱信號(hào)輸出函數(shù)的自動(dòng)校正輸出或在另一個(gè)實(shí)施例中，變送器輸出一個(gè)作為自熱系數(shù)的函數(shù)的剩余壽命推定值。另外還披露了一種用于本發(fā)明的計(jì)算自熱系數(shù)的新方法。
下面將對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。圖中示出

圖1示出具有本發(fā)明變送器的過程控制系統(tǒng)；圖2為本發(fā)明的變送器的方框圖3為本發(fā)明的變送器的實(shí)施例的方框簡圖；和圖4為本發(fā)明的變送器的另一實(shí)施例的方框簡圖。
圖1為過程控制系統(tǒng)2的示意圖，該系統(tǒng)包括安裝在現(xiàn)場的溫度變送器40和閥門控制器12，所述溫度變送器和閥門控制器分別通過兩線過程控制環(huán)路6和14與控制室4電耦合。安裝在支管上并通過支管與管道連接的變送器40對(duì)過程管道18中的過程流體的溫度進(jìn)行監(jiān)視。而且本發(fā)明還適用于電阻基的壓力測(cè)量或電阻基的pH值的測(cè)量等任何電阻基的過程變量的測(cè)量。變送器40通過對(duì)環(huán)路6上的電流的控制經(jīng)環(huán)路6將溫度信息發(fā)送給控制室4。例如對(duì)環(huán)路6上的電流可以控制在4至20mA并進(jìn)行相宜的校準(zhǔn)，對(duì)溫度進(jìn)行表示。另外或在替代方案中，變送器40可以通過環(huán)路6采用哈特(HART)或諸如Fieldbus(場總線)等全數(shù)字協(xié)議向控制室4發(fā)送與溫度有關(guān)的數(shù)字信息。變送器40包括實(shí)現(xiàn)與溫度傳感器工作有關(guān)的高級(jí)診斷的電路，對(duì)此還將進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明的一個(gè)方面包括對(duì)閉合相關(guān)進(jìn)行的識(shí)別，在一些情況下是自熱(SH)系數(shù)與傳感器的α和/或R0的線性關(guān)系。已知，傳感器的α和/或R0與傳感器的校準(zhǔn)并因此與傳感器的壽命相關(guān)。因此，一旦測(cè)出自熱系數(shù)，即可推定出傳感器的壽命。另外，可以實(shí)時(shí)對(duì)衰變量度的函數(shù)(即預(yù)選定的自熱系數(shù)值與自熱系數(shù)的真正的現(xiàn)時(shí)值之間的差)的傳感器的輸出進(jìn)行校正。以此可實(shí)現(xiàn)對(duì)變送器輸出的自動(dòng)校正。
本發(fā)明的另一方面包括一種對(duì)電阻式溫度計(jì)傳感器的自熱(SH)系數(shù)進(jìn)行確定的新方法。通常已有技術(shù)是通過對(duì)所加電流導(dǎo)致的電阻式溫度計(jì)的溫度變化的監(jiān)視實(shí)施對(duì)自熱系數(shù)的測(cè)量。但是在一個(gè)變送器中由于功率的限制和必須單獨(dú)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，因而實(shí)施這種測(cè)量是不可能的。本發(fā)明中的自熱系數(shù)系指在對(duì)電阻式溫度計(jì)傳感器的功率輸入的變化給定的情況下的傳感器電阻的變化。由于本方法不需要對(duì)電阻式溫度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，所以優(yōu)選適用于溫度變送器。另外，不需要將電阻式溫度計(jì)由工藝流程上拆卸下來，因而可以實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，沒有任何麻煩并且也不必為中斷過程付出代價(jià)。在一個(gè)變送器中可以通過加入兩個(gè)不同的輸入電流，例如5mA和15mA，計(jì)算出自熱系數(shù)。對(duì)在電阻式溫度計(jì)上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測(cè)量并利用公式R=V/I在兩個(gè)不同電流的情況下計(jì)算出傳感器的電阻。在兩個(gè)不同電流的情況下確定出作為P=I·V的加在電阻式溫度計(jì)上的功率。根據(jù)式1計(jì)算出自熱系數(shù)自熱系數(shù)(SHI)=(R1-R2)/(P1-P2)(式1)可以在過程控制系統(tǒng)中的幾個(gè)位置中的任何一個(gè)位置實(shí)施本發(fā)明。具體地說，以軟件和微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明如圖1所示可以位于中央控制器上或甚至在諸如閥門、電機(jī)或開關(guān)等執(zhí)行件12上。另外現(xiàn)代的諸如Fieldbus、Profibus等數(shù)字協(xié)議都可以使實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的軟件在過程控制系統(tǒng)中的通聯(lián)，而且還可以用于在一變送器中檢測(cè)出的并接著發(fā)送給軟件的過程變量。
圖2為本發(fā)明的與電阻式溫度計(jì)溫度傳感器10連接的溫度變送器的方框簡圖。變送器40包括一端子板44、電流源45、乘法器46、微分放大器48、高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50、微處理機(jī)52、時(shí)鐘電路54、存儲(chǔ)器56和輸入-輸出電路58。
端子板44包括用于例如與電阻式溫度計(jì)溫度傳感器連接的端子1至5。傳感器10可以是變送器40內(nèi)設(shè)的或外置的。傳感器10包括電阻式溫度計(jì)傳感器件61，該件具有電阻R1，該電阻隨環(huán)境溫度的變化而變化。引線16包括四根件引線62、64、66和68。引線62接在傳感器件61與端子4之間，引線64接在傳感器件61與端子3之間，引線66接在傳感器件61與端子2之間，并且引線68接在傳感器件61與端子1之間。
電流源45與端子板44連接并饋送流經(jīng)端子4、傳感器件61、端子1、基準(zhǔn)電阻RREF、拉曳電阻R2和接地端子72的測(cè)量電流。
乘法器46被分成兩部分，即一有效乘法器，該乘法器具有一個(gè)與微分放大器48的非反向輸入端連接的輸出端；和一基準(zhǔn)乘法器，該基準(zhǔn)乘法器具有一與微分放大器48的反向輸入端連接的輸出端。微處理機(jī)52對(duì)乘法器46進(jìn)行控制，對(duì)相應(yīng)的模擬信號(hào)組進(jìn)行倍增，包括來自端子1至3的信號(hào)加到微分放大器48的非反向和反向輸入端。微分放大器48具有一個(gè)與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50連接的輸出端。在一個(gè)實(shí)施例中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50的精確度為17比特并且轉(zhuǎn)換速率為14個(gè)取樣/秒。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50將微分放大器48輸出端上的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值并將該值饋送給微處理機(jī)52用于分析或經(jīng)輸入/輸出電路58在過程控制環(huán)路6上的通聯(lián)。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，輸入/輸出電路58包括用于以已知的方式根據(jù)選定的協(xié)議在環(huán)路6上進(jìn)行模擬或雙向數(shù)字通信的一哈特(HART)通信段、一FIELDBUS通信段和一4-20mA模擬環(huán)路段。但也可以應(yīng)用其它的協(xié)議，例如應(yīng)用四線配置，其中接收來自單獨(dú)一個(gè)源的功率。環(huán)路6也可以通過輸入/輸出電路58向變送器40的不同器件饋送功率。優(yōu)選對(duì)變送器40完全由兩線環(huán)路6供電。
存儲(chǔ)器56用于對(duì)微處理機(jī)52的指令和信息進(jìn)行存儲(chǔ)，所述微處理機(jī)以由時(shí)鐘電路60確定的速度進(jìn)行運(yùn)算。時(shí)鐘電路60包括一實(shí)時(shí)時(shí)鐘和一精密的高速時(shí)鐘，所述時(shí)鐘用于對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50的運(yùn)算排序。微處理機(jī)52實(shí)施數(shù)項(xiàng)任務(wù)，包括對(duì)乘法器46和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器50的控制、對(duì)環(huán)路6上的通信進(jìn)行控制、溫度補(bǔ)償、存儲(chǔ)變送器配置參數(shù)和實(shí)施傳感器診斷。
微處理機(jī)52應(yīng)用下述公式計(jì)算電阻式溫度計(jì)傳感器件61的溫度R1=VR1/VRREF(RREFNOM)(式2)式中R1=電阻式溫度計(jì)傳感器件61的電阻；VR1=電阻式溫度計(jì)傳感器件61上的壓降；VRREF=電阻RREF上的壓降；和RREFNOM=以歐姆為單位的和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器56內(nèi)的基準(zhǔn)電阻RREF的標(biāo)稱電阻。
微處理機(jī)52與乘法器46配合對(duì)位于端子2和3之間的電阻式溫度計(jì)傳感器件61上的壓降VR1和基準(zhǔn)電阻RREF上的壓降(VRREF)進(jìn)行測(cè)量。在如圖2所示的四線電阻測(cè)量時(shí)，由于基本所有的電流IS在端子1和4之間流動(dòng)，因而在很大程度上忽略對(duì)與端子2和3連接上的壓降，并且該壓降對(duì)測(cè)量精度不會(huì)造成太大的影響。微處理機(jī)52利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器30中的檢索表或適用的公式將測(cè)出的電阻R1轉(zhuǎn)換成溫度單位。例如這樣的一個(gè)公式是如下的卡倫德-范·迪森(Callender-Van Dusen)公式
R(t)=R0{1+α(t-δ(t/100)(t/100-1)-β(t/100-1)(t/100)3)} (式3)式中R(t)=在溫度t時(shí)的電阻(單位歐姆)R0=在溫度0時(shí)的電阻(單位歐姆)t=溫度℃α、δ、β=校準(zhǔn)常數(shù)β=0，當(dāng)t＞0℃時(shí)。
但必須針對(duì)具體的電阻式溫度計(jì)溫度傳感器對(duì)存儲(chǔ)的檢索表或公式2都要進(jìn)行校準(zhǔn)。另外該校準(zhǔn)很容易在作為α的傳感器漂移時(shí)間上變化。對(duì)電阻式溫度計(jì)的校準(zhǔn)需要一個(gè)精確的溫度計(jì)基準(zhǔn)，以便獲得一定數(shù)量的正確的溫度值，從而精確地確定出常數(shù)α和δ。在羅斯蒙特公司1985年2月出版的程序參考表手冊(cè)簡報(bào)1042中對(duì)公式3和變送器校準(zhǔn)進(jìn)行了討論并且公式3和變送器校準(zhǔn)作為參考資料被包含在本申請(qǐng)中。
當(dāng)微處理機(jī)52激勵(lì)開關(guān)器138將電流源140與傳感器61連接時(shí)，對(duì)自熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。用來自源140流過傳感器61的電流ISH計(jì)算出公式的P1和R1。微處理機(jī)52根據(jù)來自源45的電流IS確定出P2和R2。應(yīng)用公式1計(jì)算出自熱系數(shù)。如果變送器40完全由環(huán)路6供電，則電流ISH和IS被限制在環(huán)路6的電流I上，小于任何運(yùn)行變送器40中的電路需要的電流。
微處理機(jī)52應(yīng)用自熱系數(shù)實(shí)施與變送器40工作有關(guān)的診斷。下面將對(duì)用于實(shí)現(xiàn)變送器40中的診斷電路的幾個(gè)實(shí)施例加以說明。這些診斷包括對(duì)傳感器完好狀況的確定、對(duì)剩余壽命推定的實(shí)施，該推定可能是傳感器即將失效的征兆、或?qū)囟葴y(cè)量實(shí)施的自動(dòng)校正。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括應(yīng)用自熱系數(shù)校正溫度測(cè)量，以減少由于α和/或R0的漂移引起的誤差。隨著電阻式溫度計(jì)傳感器的老化，傳感器的常數(shù)α和/或R0(在公式3中給出)將發(fā)生變化，導(dǎo)致溫度測(cè)量的不精確性。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在自熱系數(shù)和由于α和/或R0的漂移造成的溫度測(cè)量的誤差之間存在一基本線性的關(guān)系。應(yīng)用下述公式可對(duì)溫度進(jìn)行校正T校正-T測(cè)量K(Δ自熱系數(shù)(SHI))(式4)式中T測(cè)量是測(cè)出的溫度；K是比例常數(shù)，該比例是自熱系數(shù)變化的函數(shù)；和T校正是自動(dòng)校正溫度。可以用實(shí)驗(yàn)的方法確定出K與自熱系數(shù)間的關(guān)系?？梢酝ㄟ^公式或根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器56中的作為自熱系數(shù)的函數(shù)的檢索表對(duì)K進(jìn)行確定。同樣可根據(jù)α和R0對(duì)自熱系數(shù)，或自熱系數(shù)的變化進(jìn)行校正，或改變這些常數(shù)。另外。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以根據(jù)公式3中的其它限定對(duì)自熱系數(shù)或Δ自熱系數(shù)進(jìn)行校正。
圖3為說明涉及對(duì)作為自熱系數(shù)的函數(shù)的溫度輸出的自動(dòng)校正的本發(fā)明的框圖150。框圖150對(duì)運(yùn)算做了說明，該運(yùn)算通常由圖2中所示的微處理機(jī)52實(shí)施。在方框152中例如由存儲(chǔ)器56中獲得自熱系數(shù)(SHI1)的在先值。該值可以是在制造時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中、在變送器使用期間或甚至在變送器40工作時(shí)的預(yù)定時(shí)刻預(yù)先由微處理機(jī)52產(chǎn)生或確定和存儲(chǔ)的。在方框154中，由微處理機(jī)52確定自熱系數(shù)(SHI2)的現(xiàn)時(shí)值。當(dāng)變化率m大于或等于最大容許變化率(mMAX)時(shí)，判決方框158產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警輸出。通常在方框156中對(duì)表示SHI1和SHI2的差進(jìn)行評(píng)估。一實(shí)施該減功能的優(yōu)選方法是計(jì)算兩個(gè)自熱系數(shù)值的時(shí)間上的斜率。但可以實(shí)施其它的評(píng)估差量的方法，例如簡單地將SHI2與門限值進(jìn)行比較，而不必采用方框156。例如可以通過環(huán)路6發(fā)送出輸出，表明傳感器品質(zhì)已下降到即將失效并且必須更換的程度。也可以實(shí)施其它的諸如在申請(qǐng)日為1996年11月7日的基礎(chǔ)專利申請(qǐng)US 08/744,980中所述的診斷。mMAX值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器56中并且也可以是根據(jù)為具體過程所需精度的用戶專用配置。方框158中的報(bào)警功能是選用功能，但對(duì)本發(fā)明是優(yōu)選的。
如果不存在報(bào)警條件，檢測(cè)到達(dá)判決方框160，在該方框中測(cè)出的自熱系數(shù)(SHI2)與存儲(chǔ)的自熱系數(shù)(SHI1)進(jìn)行比較。如果它們大致相同，則檢測(cè)到達(dá)方框162并確定出溫度。反之，如果在兩個(gè)值之間存在差時(shí)，則在方框164中由微處理機(jī)52為公式4中Δ自熱系數(shù)計(jì)算出新的值。另外也可以應(yīng)用其它較為復(fù)雜的曲線擬合方法結(jié)合傳感器校準(zhǔn)對(duì)自熱系數(shù)進(jìn)行校正。這時(shí)檢測(cè)到達(dá)方框162并且公式4中的Δ自熱系數(shù)的新的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，取代在先值。
對(duì)在圖3中所示的各種功能可以用控制室中的過程控制設(shè)備、用一臺(tái)位于現(xiàn)場以外的計(jì)算機(jī)或與這些位置結(jié)合在一起遠(yuǎn)程實(shí)施。通常可以在過程控制系統(tǒng)中的任何一個(gè)位置實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。具體地說，作為用軟件和微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明可以設(shè)置在中央控制器或甚至在諸如圖1所示的閥門、電動(dòng)機(jī)或開關(guān)器等最終執(zhí)行部件上。另外諸如Fieldbus、Profibus等最新數(shù)字協(xié)議可使實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的軟件實(shí)現(xiàn)在過程控制系統(tǒng)中部件間的聯(lián)通，并且也可以適用于在變送器中檢測(cè)出的并接著發(fā)送給軟件的過程變量。
本發(fā)明中的診斷電路的一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蜃鳛樽詿嵯禂?shù)的函數(shù)的多項(xiàng)曲線擬合。例如應(yīng)用作為自熱系數(shù)的函數(shù)的多項(xiàng)式計(jì)算出剩余壽命推定值?？梢酝ㄟ^兩線環(huán)路向變送器40發(fā)送常數(shù)和/或公式。也可以利用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)另外的診斷電路。而且可以應(yīng)用幾個(gè)訓(xùn)練算法提出一個(gè)用于不同目的的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，一個(gè)實(shí)施例包括已知的反向傳播網(wǎng)絡(luò)(BPN)，用于提出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，所述模塊將對(duì)一組輸入和輸出的非線性的關(guān)系進(jìn)行采集。
診斷電路52的另一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用一組如果-否則規(guī)則，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器電阻式溫度計(jì)61的溫度狀況的計(jì)算。對(duì)自熱系數(shù)進(jìn)行監(jiān)視并將其實(shí)時(shí)值與上邊界和下邊界進(jìn)行比較。通過對(duì)多個(gè)電阻式溫度計(jì)傳感器的試驗(yàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置上邊界和下邊界。根據(jù)比較做出判決。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，采用傳感器61的壽命預(yù)期值對(duì)自熱系數(shù)的變化率進(jìn)行校正。自熱系數(shù)的變化率被提供給在微處理機(jī)52中實(shí)現(xiàn)的診斷電路，該診斷電路產(chǎn)生一個(gè)表示預(yù)期壽命的輸出，其中也包括當(dāng)預(yù)期的剩余傳感器壽命低于最小值時(shí)的報(bào)警。
盡管上面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了說明，但本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)本發(fā)明的在形式和細(xì)節(jié)上的改動(dòng)都不會(huì)偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1．一種在過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的變送器，包含一個(gè)對(duì)過程變量進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生傳感器輸出的電阻溫度傳感器；與傳感器耦合并產(chǎn)生一個(gè)與傳感器自熱系數(shù)相關(guān)的自熱信號(hào)的自熱電路；與傳感器輸出和傳感器監(jiān)視電路耦合的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于產(chǎn)生數(shù)字傳感器輸出和數(shù)字自熱信號(hào)；與過程控制環(huán)路耦合的用于發(fā)送與傳感器溫度相關(guān)的信號(hào)的輸出電路；和與數(shù)字自熱信號(hào)耦合的用于產(chǎn)生與作為數(shù)字自熱信號(hào)函數(shù)的傳感器校準(zhǔn)相關(guān)的診斷輸出的診斷電路。
2．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于，該變送器包括一存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)與自熱信號(hào)相關(guān)的一組預(yù)期的結(jié)果。
3．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中診斷電路包含一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
4．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中診斷電路包含模糊邏輯。
5．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中診斷電路產(chǎn)生一剩余壽命推定值輸出。
6．按照權(quán)利要求5所述的變送器，其中診斷電路對(duì)作為數(shù)字自熱信號(hào)的變化率(ROC)的函數(shù)的剩余壽命的推定值進(jìn)行確定。
7．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中自熱電路包括一電流源和電壓測(cè)量電路。
8．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中自熱電路對(duì)作為對(duì)提供給傳感器的功率的變化的響應(yīng)的傳感器電阻的變化的函數(shù)的自熱系數(shù)進(jìn)行確定。
9．按照權(quán)利要求8所述的變送器，其中計(jì)算出作為(R1-R2)/(P1-P2)的自熱系數(shù)。
10．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中輸出電路對(duì)根據(jù)診斷輸出的傳感器溫度信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。
11．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中定標(biāo)是自熱信號(hào)的函數(shù)。
12．按照權(quán)利要求1所述的變送器，其中診斷輸出表示傳感器壽命預(yù)期值。
13．一種在一過程控制變送器中對(duì)電阻基溫度傳感器進(jìn)行診斷的方法，包含對(duì)傳感器的電阻進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)字化，以便產(chǎn)生一數(shù)字傳感器輸出；求出傳感器的自熱系數(shù)(SHI)；產(chǎn)生一作為自熱系數(shù)的函數(shù)的診斷輸出。
14．按照權(quán)利要求13所述的方法，其中求出自熱系數(shù)(SHI)的過程包含對(duì)根據(jù)加在傳感器上的功率的變化的傳感器電阻變化進(jìn)行的測(cè)量。
15．按照權(quán)利要求14所述的方法，其中計(jì)算出作為(R1-R2)/(P1-P2)的自熱系數(shù)。
16．按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法包括對(duì)根據(jù)自熱系數(shù)的變化率的傳感器剩余壽命的推定。
17．按照權(quán)利要求13所述的方法，其中求自熱系數(shù)的過程包括對(duì)傳感器順序注入至少兩個(gè)不同的電流并測(cè)量傳感器上的合成壓降。
18．按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法包括對(duì)作為診斷輸出的傳感器預(yù)期值的確定。
19．按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法包括對(duì)作為傳感器輸出和自熱系數(shù)的函數(shù)的傳感器溫度的確定。
20．一種在過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的溫度變送器，包含輸入/輸出環(huán)路，用于與過程控制環(huán)路耦合；一電阻基的溫度傳感器；一個(gè)與傳感器耦合的并用于向傳感器注入電流的電流源；與傳感器耦合的并用于產(chǎn)生與傳感器上的壓降相關(guān)的輸出的電壓測(cè)量電路；和用于產(chǎn)生作為注入電流和在傳感器上的壓降的函數(shù)的自熱系數(shù)輸出的診斷電路。
21．按照權(quán)利要求20所述的變送器，其中診斷電路提供一個(gè)作為自熱系數(shù)的函數(shù)的壽命預(yù)期值輸出。
22．按照權(quán)利要求20所述的變送器，其特征在于，該變送器包括溫度測(cè)量電路，該溫度測(cè)量電路用于產(chǎn)生作為傳感器電阻和自熱系數(shù)函數(shù)的傳感器溫度相關(guān)的輸出。
23．按照權(quán)利要求20所述的變送器，其中確定作為根據(jù)加在傳感器上的功率的變化的傳感器電阻的函數(shù)的自熱系數(shù)。
24．按照權(quán)利要求21所述的變送器，其中計(jì)算出作為(R1-R2)/(P1-P2)的自熱系數(shù)。
25．一種在過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的變送器，包含一個(gè)對(duì)過程變量進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生傳感器輸出的電阻溫度傳感器；與傳感器耦合并產(chǎn)生一個(gè)與傳感器自熱系數(shù)相關(guān)的自熱信號(hào)的自熱電路；與傳感器輸出和傳感器監(jiān)視電路耦合的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于產(chǎn)生數(shù)字傳感器輸出和數(shù)字自熱信號(hào)；用于計(jì)算作為數(shù)字傳感器輸出和數(shù)字自熱信號(hào)的函數(shù)的溫度傳感器的測(cè)量溫度的測(cè)量電路；和與過程控制環(huán)路耦合的用于發(fā)送環(huán)路上的測(cè)量溫度的輸出電路。
26．按照權(quán)利要求25所述的溫度變送器，其中溫度傳感器的常數(shù)R0作為自熱信號(hào)變化的函數(shù)變化。
27．按照權(quán)利要求25所述的溫度變送器，其中溫度傳感器的常數(shù)(α)作為自熱信號(hào)變化的函數(shù)變化。
28．按照權(quán)利要求25所述的溫度變送器，其中測(cè)量溫度是傳感器信號(hào)乘以常數(shù)(K)的積的函數(shù)。
29．按照權(quán)利要求28所述的溫度變送器，其中測(cè)量溫度與(K)線性相關(guān)，其中(K)是自熱系數(shù)的函數(shù)。
30．按照權(quán)利要求28所述的溫度變送器，其特征在于，溫度變送器包括一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的檢索表，檢索表用于提供作為自熱信號(hào)函數(shù)的(K)。
31．按照權(quán)利要求25所述的溫度變送器，其特征在于，該溫度變送器包括與數(shù)字自熱信號(hào)耦合的診斷電路，該診斷電路用于產(chǎn)生與傳感器定標(biāo)相關(guān)的作為數(shù)字自熱信號(hào)函數(shù)的診斷輸出。
32．按照權(quán)利要求25所述的溫度變送器，其特征在于，該溫度變送器包括一與傳感器耦合的用于將電流注入傳感器的電流源；與傳感器耦合的用于產(chǎn)生與傳感器上的壓降相關(guān)的輸出的電壓測(cè)量電路；和用于產(chǎn)生作為注入電流和傳感器上的壓降的函數(shù)的自熱系數(shù)輸出的診斷電路。
全文摘要
一種在過程控制系統(tǒng)(2)中應(yīng)用的變送器(40)包括一用于對(duì)過程變量進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生傳感器輸出的電阻基傳感器(10)。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(50)與傳感器輸出耦合,用于產(chǎn)生一數(shù)字傳感器輸出,和變送器輸出診斷校正電路(52)用于產(chǎn)生一作為自熱信號(hào)輸出函數(shù)的自動(dòng)校正輸出,或在另一實(shí)施例中變送器(40)輸出一作為自熱信號(hào)系數(shù)函數(shù)的傳感器(10)的剩余壽命推定值。
文檔編號(hào)G07C3/00GK1323389SQ99812319
公開日2001年11月21日 申請(qǐng)日期1999年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者伊夫倫·埃呂萊克, 喬格施·沃里奧爾 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司