專利名稱：使用雙發(fā)送器的差壓測(cè)量配置的制作方法
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背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種現(xiàn)場(chǎng)安裝的測(cè)量發(fā)送器，用來測(cè)量一個(gè)代表一種過程的過程變量，更詳細(xì)地說，涉及那些具有一個(gè)微處理器的發(fā)送器。
已知一些測(cè)量發(fā)送器可感測(cè)兩個(gè)過程變量，例如在管子中流動(dòng)的流體的差壓和線路壓力。在關(guān)心其動(dòng)力消耗的過程控制工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域通常安裝這種發(fā)送器。測(cè)量發(fā)送器提供了一個(gè)代表其所感測(cè)變量的電流輸出，該電流強(qiáng)度作為被感測(cè)的過程變量的函數(shù)而在4—20mA內(nèi)變化。操作測(cè)量發(fā)送器所需的電流必須小于4mA，以便使發(fā)送器符合此過程控制工業(yè)的通信標(biāo)準(zhǔn)。一些其他的測(cè)量發(fā)送器感測(cè)流體的過程分段(grade)溫度。每個(gè)發(fā)送器都要耗費(fèi)大且可能不安全的插入管子中，另外每個(gè)發(fā)送器在12V下消耗最大達(dá)20mA的電流。
氣流計(jì)算機(jī)有時(shí)包括壓力測(cè)量發(fā)送器通用的壓力感測(cè)裝置?，F(xiàn)有的氣流計(jì)算機(jī)裝在用于精密過程控制的過程控制工業(yè)廠房中，并置于監(jiān)視轉(zhuǎn)移應(yīng)用中來監(jiān)測(cè)所轉(zhuǎn)移的碳?xì)浠衔飻?shù)量，并且有時(shí)放在井口處以監(jiān)測(cè)井的天然氣或碳?xì)浠衔锂a(chǎn)量。上述流體計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)作為三個(gè)過程變量函數(shù)且代表質(zhì)量流的輸出。這三個(gè)過程變量是跨過一個(gè)位于輸送流體的管子中的孔板兩端的差壓，管子中流體的線路壓力，以及流體的過程溫度。許多流體計(jì)算機(jī)從分開的發(fā)送器接收所需的這三個(gè)過程變量，因此只包含計(jì)算能力。一種現(xiàn)有的流體計(jì)算機(jī)具有兩個(gè)外殼一個(gè)包含差壓和線路壓力傳感器的第一外殼和一個(gè)接收代表流體溫度的RTD(電阻式溫度檢測(cè)器)輸入的類似發(fā)送器的第二外殼。溫度測(cè)量在第二外殼內(nèi)經(jīng)過信號(hào)調(diào)節(jié)后發(fā)送到計(jì)算氣體流量的第一外殼。
測(cè)量天然氣流動(dòng)的方法詳述于“天然氣和其他相關(guān)碳?xì)錃怏w的孔板測(cè)量”，1—4部分之中，它們公知為AGA報(bào)告No.3。計(jì)算質(zhì)量流速需要計(jì)算氣體的壓縮性系數(shù)和孔板排放系數(shù)。壓縮性系數(shù)是決定所做計(jì)算方式的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主題。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算壓縮性系數(shù)花費(fèi)了許多指令周期，從而造成每次質(zhì)量流計(jì)算所需的大量計(jì)算時(shí)間以及大的能量消耗。因此，如果每次更新都從新計(jì)算出的壓縮性系數(shù)來得到，則質(zhì)量流速輸出的隨后更新之間的時(shí)間將不希望地變長(zhǎng)，從而延緩了過程環(huán)路。即使壓縮性系數(shù)在后臺(tái)計(jì)算，以便防止更新速度的加長(zhǎng)，但是從舊的壓縮性系數(shù)來計(jì)算質(zhì)量流速的輸出就在過程變化快時(shí)，導(dǎo)致了差的控制。而且，壓縮性系數(shù)的計(jì)算需要存儲(chǔ)大量的輔助常數(shù)，這也消耗了大量能量。AGA報(bào)告No.3，部分4要求0.005％的質(zhì)量流速精度，這就導(dǎo)致在計(jì)算質(zhì)量流速時(shí)慢的更新時(shí)間、舊的壓縮性系數(shù)的使用，或者大于4mA的能量消耗。同樣地，直接計(jì)算孔板排放系數(shù)需要將許多數(shù)字提高至非整數(shù)的能力，這對(duì)于低能量應(yīng)用來說計(jì)算強(qiáng)度大。同時(shí)也造成更新之間不希望的長(zhǎng)時(shí)間或者大于4—20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的能量消耗。
因此對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝的測(cè)量發(fā)送器存在著這樣一種需求，這種發(fā)送器適于用作氣體流動(dòng)發(fā)送器，它具有改善的更新時(shí)間，但在12V下消耗小于4mA的能量，從而不必犧牲計(jì)算精度。
本發(fā)明的另一方面涉及壓力測(cè)量裝置，具體地說涉及壓力發(fā)送器系統(tǒng)，該系統(tǒng)響應(yīng)至少兩個(gè)分離位置處的壓力，并通過一個(gè)雙線鏈路與單獨(dú)的控制器進(jìn)行通信。
已知一些具有發(fā)送器外殼的壓力發(fā)送器，它包括在流體上連接于壓力外殼內(nèi)的兩個(gè)壓力端口上的一個(gè)差壓(“ΔP”)傳感器。這種發(fā)送器在發(fā)送器外殼內(nèi)還包含連于傳感器并通過雙線鏈路將測(cè)量的ΔP傳送給遠(yuǎn)處控制器的電路系統(tǒng)?？刂破魍ㄟ^雙線鏈路來激活該電路系統(tǒng)。例如管子和歧管的流體導(dǎo)管將過程流體送至發(fā)送器壓力端口。一般說來，緊靠孔板上下游的過程流體流過各自端口，這樣由傳感器測(cè)量的ΔP就代表穿過孔板的過程流體的流速。
在一些應(yīng)用中，需要在彼此分開一個(gè)遠(yuǎn)大于發(fā)送器外殼尺度大小的多個(gè)位置處測(cè)量過程流體的差壓。為了進(jìn)行這種測(cè)量，已知將柔性的充油毛細(xì)管或脈沖管道連到上述的ΔP發(fā)送器，以便將過程液體的壓力通過液體傳到外殼的壓力端口。但是，這種配置受到充油毛細(xì)管的高度和溫度差所引起的誤差的影響。
也已知在兩個(gè)過程流體測(cè)量位置處分別提供一個(gè)獨(dú)立的壓力發(fā)送器，并將每個(gè)壓力發(fā)送器電連接到一個(gè)“穩(wěn)態(tài)流體接口單元”(HIU)。該HIU通過一個(gè)雙線鏈路與遠(yuǎn)處的控制器進(jìn)行通信，并由一個(gè)獨(dú)立單元通過一個(gè)不同的電氣鏈路來供電。該HIU反過來對(duì)壓力發(fā)送器供電并與它通信，而且對(duì)測(cè)量的壓力執(zhí)行多種算術(shù)運(yùn)算。例如，當(dāng)壓力發(fā)送器裝在過程流體的儲(chǔ)藏罐上，該HIU能夠通過雙線鏈路收發(fā)一個(gè)4—20mA的信號(hào)，此信號(hào)代表過程流體的密度ρρ=ΔP×(1z×g),]]>其中ΔP是發(fā)送器之間的過程流體壓力差，g是重力加速度，以及z是(用戶設(shè)置的)流體測(cè)量位置的垂向分隔。這種系統(tǒng)避免了與發(fā)送器外殼外邊的充油毛細(xì)管相關(guān)的問題，但也有其自身的缺點(diǎn)，比如需要在測(cè)量位置附近安裝附加的電子設(shè)備，并且在部分上由于HIU所進(jìn)行的大量計(jì)算而需要對(duì)HIU單獨(dú)供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種發(fā)送器，用于在一個(gè)單獨(dú)的單元中計(jì)算過程流體的質(zhì)量流速并具有降低的能耗。對(duì)代表過程的過程變量進(jìn)行感知的雙線發(fā)送器包括一個(gè)連接于傳感器模塊外殼的電子器件模塊外殼。傳感器模塊外殼具有一個(gè)用于感測(cè)一個(gè)代表過程的壓力過程變量的壓力傳感器和一個(gè)用于接受一個(gè)代表第二過程變量的信號(hào)，如溫度信號(hào)的軸套(boss)。發(fā)送器包括用于被感測(cè)的過程變量的數(shù)字化電路。電子設(shè)備外殼包括一個(gè)電子設(shè)備電路板，該板具有一個(gè)用于計(jì)算管中流體的質(zhì)量流的微處理器，該板還包括一個(gè)用于格式化過程變量并將該過程變量耦合到雙線電路上的電子設(shè)備。電子設(shè)備外殼內(nèi)的微處理器還根據(jù)特定格式的多項(xiàng)式來計(jì)算壓縮性系數(shù)和排放系數(shù)。軸套位于傳感器模塊外殼上并調(diào)整于與屏蔽的雙絞線或?qū)Ч芟嗯浜稀?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓力測(cè)量系統(tǒng)包括一個(gè)帶內(nèi)部壓力端口的發(fā)送器外殼。外殼的壓力傳感器連接于該壓力端口并向發(fā)送器內(nèi)的電路系統(tǒng)提供一個(gè)有關(guān)壓力的信號(hào)。電路系統(tǒng)也從外部壓力傳感器接收一個(gè)非流體信號(hào)；該外部壓力傳感器連到一個(gè)在發(fā)送器外殼外邊的遠(yuǎn)程壓力端口。外殼內(nèi)的電子設(shè)備處理信號(hào)并提供一個(gè)有關(guān)內(nèi)端口和外端口處壓力的輸出。
附圖概述


圖1是與一個(gè)管子相連的本發(fā)明的示圖，它用于感測(cè)管中的壓力和溫度；圖2是本發(fā)明電子設(shè)備的方塊圖。
圖3A—B是兩種流體在不同溫度下，作為壓力函數(shù)的壓縮性系數(shù)的曲線圖。
圖4是顯示了有關(guān)區(qū)域的本發(fā)明的改進(jìn)剖視圖；圖4A是延4A一4A線對(duì)軸圈和孔板的剖視；以及圖5是以適用于導(dǎo)管的連接器所示出的本發(fā)明的剖視圖。
圖6是對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量差壓的配置所做的正視圖，部分以框圖表示，部分以剖視圖表示；圖7是本發(fā)明的主壓力發(fā)送器的剖面圖，其中部分以框圖表示；圖8是本發(fā)明的另一種主壓力發(fā)送器的剖面圖，其中部分以框圖表示；圖9A和9B是本發(fā)明的輔壓力發(fā)送器的剖面圖，其中部分以框圖表示；以及
圖10是圖6的差壓測(cè)量系統(tǒng)的電路框圖。
為了簡(jiǎn)明并方便討論，一些圖中的元件采用與之前的圖中相同的參考數(shù)字。這些采用相同參考數(shù)字的元件具有相同或相似的功能。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式
圖1示出一個(gè)多變量發(fā)送器2，它通過一個(gè)法蘭6機(jī)械地連接于管子4。天然氣流過管子4。在本發(fā)明中，發(fā)送器2接收差壓、絕對(duì)壓力和溫度，并提供一個(gè)包括質(zhì)量流速在內(nèi)的多變量輸出，而且它具有較低的能耗。
一個(gè)100歐姆RTD(電阻式溫度檢測(cè)器)溫度傳感器8感測(cè)在流量發(fā)送器2下游的過程分段溫度。感測(cè)到的是模擬量的溫度通過電纜10得以發(fā)送，并且通過發(fā)送器基體上的一個(gè)防爆軸套(boss)12進(jìn)入發(fā)送器2。發(fā)送器2感測(cè)差壓和絕對(duì)壓力，并且接收一個(gè)是模擬量的過程溫度輸入，它們?nèi)刻幱谕煌鈿?nèi)。發(fā)送器基體包含一個(gè)電子設(shè)備外殼14，它延著螺紋向下擰到一個(gè)傳感器模塊外殼16上。發(fā)送器2通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三閥或五閥歧管連接于管子4。當(dāng)發(fā)送器2作為一個(gè)氣流計(jì)算機(jī)而連接在一個(gè)遠(yuǎn)處的場(chǎng)地時(shí)，包含雙絞線電纜的布線導(dǎo)管20把來自發(fā)送器2的輸出連接于電池箱22。電池箱22可以由一個(gè)太陽能陣列24充電。在作為一個(gè)數(shù)據(jù)記錄氣流計(jì)算機(jī)而操作時(shí)，發(fā)送器2在12V下消耗約8mA的電流，即96mW。當(dāng)發(fā)送器2使用一個(gè)合適的開關(guān)電源以作為一個(gè)高性能多變量發(fā)送器而配置時(shí)，它僅工作在4—20mA的電流上，而不需要備用電池。這是通過下面討論的減低技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。開關(guān)調(diào)節(jié)器電路系統(tǒng)(未示出)保證了發(fā)送器2消耗小于4mA的電流。
在圖2中，一個(gè)基于金屬元件電容的差壓傳感器50感測(cè)跨過管子4中的一個(gè)孔板兩端的差壓。一個(gè)硅基的應(yīng)變儀式壓力傳感器52感測(cè)管子4中流體的線路壓力，而一個(gè)100歐姆RTD傳感器8在差壓測(cè)量裝置下游的一個(gè)典型部位處對(duì)管子4中流體的過程溫度進(jìn)行感測(cè)。一個(gè)位于傳感器模擬板68上的低成本硅基PRT 56感測(cè)壓力感測(cè)器50、52附近的溫度，而且來自傳感器56的數(shù)字化輸出可以補(bǔ)償差壓與線路壓力。模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)57過濾來自傳感器8、50和52的輸出而且過濾A/D電路58—64的供應(yīng)線路。4個(gè)低功率的模擬—數(shù)字(A/D)電路58—64適宜地?cái)?shù)字化未補(bǔ)償?shù)谋桓袦y(cè)的過程變量并且以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔向一個(gè)共用的串行外圍設(shè)備接口總線(SPI)66提供4個(gè)獨(dú)立的16位寬輸出。A/D電路58—64是電壓或電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，適用于要被數(shù)字化的輸入信號(hào)，并且按照美國專利4 878 012，5 083 091，5 119 033和5 155 455構(gòu)造，這些專利轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人。電路系統(tǒng)57、PRT56和A/D電路58—64實(shí)際上都裝在位于傳感器外殼16內(nèi)的模擬傳感器板68上。
微處理器72補(bǔ)償這些被感測(cè)的且已數(shù)字化的過程變量。一個(gè)單總線76在傳感器外殼與電子設(shè)備外殼之間對(duì)已補(bǔ)償?shù)倪^程變量進(jìn)行通信。在電子設(shè)備外殼14內(nèi)的一個(gè)第二微處理器80計(jì)算設(shè)備專用(installation specific)的參數(shù)并仲載與一個(gè)主板(master)單元(未示出)的通信。發(fā)送器2的雙微處理器結(jié)構(gòu)要比具有相同計(jì)算功能的單微處理器裝置提高一倍的工作能力，并且減少混淆(aliasing)現(xiàn)象的可能性。在雙微處理器結(jié)構(gòu)中減少了混淆，因?yàn)樗试S過程變量以兩倍于采用相同更新速率的單微處理器發(fā)送器而得以轉(zhuǎn)換。換句話說，因?yàn)榉珠_了補(bǔ)償與計(jì)算，所以處理器80無須同時(shí)進(jìn)行需要高強(qiáng)計(jì)算的補(bǔ)償任務(wù)與應(yīng)用及通信任務(wù)。在發(fā)送器2中，傳感器微處理器72提供了補(bǔ)償?shù)倪^程變量，而與此同時(shí)電子設(shè)備微處理器80則利用來自前一更新周期的已補(bǔ)償?shù)倪^程變量對(duì)質(zhì)量流進(jìn)行計(jì)算。例如，當(dāng)發(fā)送器2作為氣流發(fā)送器配置時(shí)，一個(gè)裝置特定的物理參數(shù)是質(zhì)量流。或者，當(dāng)作為分析發(fā)送器配置時(shí)，發(fā)送器2則包括用于濁度和液位測(cè)量的適當(dāng)傳感器與軟件。最后，來自渦度或旋度計(jì)的脈沖輸入可代替RTD輸入(并適當(dāng)調(diào)整數(shù)字化電路)并且用在質(zhì)量流的計(jì)算中。在本發(fā)明的多種實(shí)施例中，多種傳感器(差壓、儀式壓力、絕對(duì)壓力、過程溫度和分析過程變量，如氣體感測(cè)、pH和液體的元素含量)都位于傳感器模塊外殼16中并在其中得以補(bǔ)償在制作發(fā)送器2時(shí)，壓力傳感器50、52是通過溫度和壓力而單獨(dú)進(jìn)行特征化的，并且將適當(dāng)?shù)男Ｕ?shù)存儲(chǔ)于一個(gè)電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)70中。微處理器72檢索存于EEPROM 70中的這些特征化常數(shù)，并且計(jì)算多項(xiàng)式曲線來補(bǔ)償數(shù)字化的差壓、相對(duì)壓力和過程溫度。微處理器72是一個(gè)為了節(jié)省電力而在3.5伏工作的摩托羅拉68HC05C8處理器。傳感器數(shù)字板76位于傳感器外殼16內(nèi)并包括EEPROM70、微處理器72和時(shí)鐘電路74?？梢酝ㄟ^ASIC技術(shù)將板67和68上的功能性結(jié)合到一個(gè)單獨(dú)的傳感器電子設(shè)備板?？偩€76包括電源信號(hào)、2個(gè)信號(hào)交換信號(hào)和發(fā)出SPI信號(hào)所需的三個(gè)信號(hào)。一個(gè)在傳感器數(shù)字板67上的時(shí)鐘電路74向微處理器72和A/D電路58—64提供時(shí)鐘信號(hào)。
一個(gè)在輸出電路板78上的摩托羅拉68HC11F1微處理器80對(duì)發(fā)送器2通過一個(gè)雙線電路82接收的通信請(qǐng)求進(jìn)行仲裁。當(dāng)按照一種流量計(jì)算機(jī)配置時(shí)，發(fā)送器2連續(xù)地更新所計(jì)算的質(zhì)量流。全部的質(zhì)量流數(shù)據(jù)都記錄在存儲(chǔ)器81中，它含有多至35天的數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)器81存滿時(shí)，用戶把氣流計(jì)算機(jī)連接于分析數(shù)據(jù)用的另一個(gè)存儲(chǔ)媒體。當(dāng)按照一個(gè)多變量發(fā)送器進(jìn)行配置時(shí)，發(fā)送器2提供所感測(cè)的過程變量，它們包括適當(dāng)?shù)牟顗骸⒔^對(duì)壓力和過程溫度。
如上所述，計(jì)算質(zhì)量流速的現(xiàn)有技術(shù)由于微處理器和存儲(chǔ)器需求而非常復(fù)雜且具有較大的能量需求。以前，降低功率就意味著降低質(zhì)量流速的計(jì)算精度。本發(fā)明通過將這些復(fù)雜方程特征化為多項(xiàng)式并把多項(xiàng)式的系數(shù)存儲(chǔ)于非易失存儲(chǔ)器中而克服了這一限制。微處理器檢索流體在其溫度下的系數(shù)并使用較簡(jiǎn)單(從而較少功耗)的多項(xiàng)式來計(jì)算質(zhì)量流。
微處理器80計(jì)算用于質(zhì)量流的需較強(qiáng)計(jì)算的方程，給出如下qv=7709.61CdEvY1d2Pf1ZshwGrZf1Tf]]>其中Cd＝帶法蘭接頭的孔板流量計(jì)的排放系數(shù)，d＝在流動(dòng)溫度(Tf)下計(jì)算出的孔板孔徑(以英寸計(jì))，Ev＝行進(jìn)系數(shù)的速度，Gr＝在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的實(shí)際氣體相對(duì)密度(比重)，hw＝孔板差壓，以60F°下的英寸水柱計(jì)，Pf1＝在上流閥門處的流動(dòng)壓力，以磅/每平方英寸的絕對(duì)壓力計(jì)，qv＝質(zhì)量流速，以標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)計(jì)，Tf＝流動(dòng)溫度，以蘭氏溫標(biāo)計(jì)，Y1＝膨脹系數(shù)(上游閥門)，
Zs＝在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(Ps，Ts)下的壓縮性系數(shù)，以及Zf1＝在上游流動(dòng)狀態(tài)(Pf1，Tf)下的壓縮性系數(shù)。有許多用于計(jì)算壓縮性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。American Gas Association(AGA)在1963年公布了一種標(biāo)準(zhǔn)，詳見于“測(cè)定天然氣超壓縮性系數(shù)的手冊(cè)”，PAR研究項(xiàng)目NX—19。在1985年，AGA引入了計(jì)算壓縮性系數(shù)的另一規(guī)范，即“天然氣和其它碳?xì)錃怏w的壓縮性和超壓縮性”，AGA傳導(dǎo)測(cè)量委員會(huì)報(bào)告No.8，并在1992，出于同樣目的公布了“天然氣和其它相關(guān)碳?xì)錃怏w的壓縮性系數(shù)”，AGA報(bào)告No.8。在AGA報(bào)告No.8(1992)中，壓縮性因數(shù)Zs和Zf1如下定義Z=1-DBK3-DΣCn*T-u+ΣCn*T-un(bn-cnknDkn)Dbnexp(-cnDkn)]]>其中，B是第二維里系數(shù)，K是混合物尺寸參數(shù)，D是減小的密度，Cn是作為組合物函數(shù)的系數(shù)，T是絕對(duì)溫度，以及每一常數(shù)包括AGA報(bào)告No.8中所定義的輔助常數(shù)。在圖3A—B中給出了作為不同溫度下壓力函數(shù)的壓縮性系數(shù)，它們分別對(duì)于100％的甲烷氣和有高濃度二氧化碳的天然氣。當(dāng)流體含多種組成成份時(shí)，對(duì)壓縮性系數(shù)Zs和Zf1的直接計(jì)算強(qiáng)度很大。微處理器80使用從最小二乘法得到的系數(shù)來計(jì)算壓縮性系數(shù)。由于可用于本發(fā)明的流體種類很多，所以壓縮性系數(shù)的幅值變化巨大，最好采用多項(xiàng)式的形式Z=ΣiΣjAijPiTj]]>其中，Aij是存儲(chǔ)在EEPROM70中由曲線擬合所得到的常數(shù)，T是過程溫度且P是絕對(duì)壓力，其中i和j取-9和9之間的整數(shù)值，這有賴于計(jì)算壓縮性系數(shù)的AGA標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)63項(xiàng)的多項(xiàng)式對(duì)于大部分應(yīng)用足夠了。這一形式的多項(xiàng)式和項(xiàng)數(shù)比直接計(jì)算方法減少了計(jì)算量，從而減小了質(zhì)量流輸出的更新之間的時(shí)間而且降低了發(fā)送器2的運(yùn)行功率需求。而且，這樣一種技術(shù)避免了使用存儲(chǔ)大量輔助常數(shù)的大規(guī)模存儲(chǔ)器，這也節(jié)約了能量。
排放系數(shù)Cd也是需要高強(qiáng)度計(jì)算的，并對(duì)于直徑小于2.8英寸的管道給出該值Cd＝0.5961＋0.0291β2－0.2290β8＋0.003(1－β)(2.8－D)-(0.0433+0.0712e-8.5/D-0.1145e-6.0/D)[1-0.23(19000βRd)0.8]β1-]]>-0.0116[2D(1-β)-0.52(2D(1-β))1.3]β1.1[1-0.14(19000βRD)0.8]]]>+0.000511(106βRD)0.7+
β4(106RD)0.35]]>對(duì)于直徑大于2.8英寸的管道，排放系數(shù)給出如下Cd＝0.5961＋0.0291β2－0.2290β8+(0.0433+0.0712e-8.5/D-0.1145e-6.0/D)[1-0.23(19000βRd)0.8]β1-]]>-0.0116[2D(1-β)-0.52(2D(1-β))1.3]β1.1[1-0.14(19000βRD)0.8]]]>+0.000511(106βRD)0.7+
β4(106RD)0.35]]>其中β＝d/D，d是孔板的孔直徑，D是管內(nèi)徑，RD是雷諾數(shù)，由RD＝ρ.VD/μ給出，其中ρ是流體密度，V是管中的平均流速，以及μ是流體粘度。與壓縮性系數(shù)一樣，排放系數(shù)最好用曲線擬合，但卻使用如下形式CD=Σi=07aif(RD)i+Σj=03bjβjRD]]>其中bj是實(shí)際計(jì)算的而β如前述所定義的。這種形式的多項(xiàng)式比直接計(jì)算法減少了計(jì)算量，從而減少了質(zhì)量流輸出更新之間的時(shí)間而且降低了發(fā)送器2的運(yùn)行功率需求。
發(fā)送器2具有一個(gè)正的端子84和一個(gè)負(fù)的端子86，并且當(dāng)作流動(dòng)計(jì)算機(jī)配置時(shí)，在存儲(chǔ)35天的質(zhì)量流數(shù)據(jù)的同時(shí)，或者由電池或者由傳統(tǒng)DC電源供電。當(dāng)發(fā)送器2作為高性能多變量發(fā)送器配置時(shí)，端子84、86連接到DCS控制器88(由一個(gè)電阻器和一個(gè)電源模擬)的兩個(gè)端子上。在這種模式，發(fā)送器2根據(jù)HART通信協(xié)議進(jìn)行通信，其中控制器88為主而發(fā)送器2為輔。也可以使用過程控制工業(yè)中通用的其它通信協(xié)議，但需對(duì)微處理器碼和編碼電路做適當(dāng)調(diào)整。模擬環(huán)路電流控制電路100從ASIC104中的數(shù)—模轉(zhuǎn)換器接收一個(gè)模擬的電壓信號(hào)并提供一個(gè)代表任一過程變量的4—20mA的電流輸出。HART接收電路提取從控制器88通過雙線電路82所接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)，并向ASIC104提供一個(gè)數(shù)字信號(hào)，該ASIC104根據(jù)HART協(xié)議解調(diào)這些數(shù)字信號(hào)并為了在雙線電路88上傳輸而調(diào)制這些數(shù)字信號(hào)。電路104包括一個(gè)與Bell202兼容的調(diào)制解調(diào)器。
時(shí)鐘電路96提供一個(gè)實(shí)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)以便對(duì)應(yīng)被記錄的質(zhì)量流值記錄絕對(duì)時(shí)間。備用電池98為實(shí)時(shí)時(shí)鐘96提供后備電力。當(dāng)發(fā)送器2作為多變量發(fā)送器而配置時(shí)，就不再需要十分耗能的存儲(chǔ)器81，并且避免了使用開關(guān)調(diào)節(jié)器電源。二極管90、92為發(fā)送器2內(nèi)的電路系統(tǒng)提供反向保護(hù)和隔離。開關(guān)調(diào)節(jié)器電源電路94或者快速(flying)充電電容器電源的設(shè)計(jì)，為輸出板78、傳感器數(shù)字板67和傳感器模擬板68上的電路系統(tǒng)提供3.5V和其它參考電壓。
在圖4中，測(cè)量發(fā)送器2的傳感器外殼16以軸套12詳細(xì)地示出，并與六角形電纜固定器一起表示出來。軸套12適于與傳載代表過程變量的模擬與數(shù)字信號(hào)所用的電纜一起使用。即使示出了從傳感器外殼16伸出的圓柱形隔板，但本發(fā)明采用齊平(flush)信號(hào)輸入也是可行的。另外，軸套12示作外殼16的一整裝部分，但也可以擰入、激光焊接或以其它方式得以連接。鎧裝電纜152包括用于4個(gè)線路電阻測(cè)量用的4個(gè)信號(hào)電線154，但也可包括其它適當(dāng)數(shù)目的信號(hào)電線。鎧裝電纜152具有保護(hù)信號(hào)線154免受EMI干擾的電屏蔽155以及在橡皮插頭156內(nèi)的端子，該插頭具有帶接地銅板157的接地墊圈158。屏蔽155通過銅板157電連接到接地墊圈158上。兩個(gè)導(dǎo)向插座163和四個(gè)信號(hào)連接器插座167連接到焊入軸套12內(nèi)接地板160中的導(dǎo)銷165和饋通164上。板160優(yōu)選由不銹鋼模注，以抵抗腐蝕性環(huán)境。包括鎧裝電纜152、橡膠插頭156、墊圈158、插座167和163、以及銅板157在內(nèi)的鎧裝電纜組件連接到隔板12中的接地板160，隨后帶螺紋的六角形固定件150延電纜組件滑動(dòng)并擰入到隔板12的直內(nèi)徑螺紋。軸套12上的直螺紋借助1/2″NPT導(dǎo)管產(chǎn)生的壓力來擠壓獨(dú)立的外殼16，這令人不希望地影響了被感測(cè)的壓力過程變量的精度。
在板160后面，饋通銷164連接到備選的靜電和EMI過濾器166，其目的在于減小來自電學(xué)噪聲場(chǎng)位置處的干擾。饋通銷164包上玻璃以使接地板160將發(fā)送器2的內(nèi)部從環(huán)境中密封起來。由于發(fā)送器2可能裝在存在有害和/或爆炸性氣體的地方，所以一個(gè)防爆夾168裝配在軸套2的槽170與六角形固定件150的螺絲孔172之間。螺釘174將防爆夾168牢固地定位。當(dāng)本發(fā)明用在防爆設(shè)備中時(shí)，六角形固定件150由圖5所示的導(dǎo)管連接器180代替。連接器180具有適用于配合過程控制工業(yè)中通用的1/2英寸導(dǎo)管的內(nèi)徑螺紋。防爆夾168也可以使用本發(fā)明的這一改進(jìn)。最好是，軸套12作為傳感器組件外殼16的一個(gè)整體部分，因?yàn)樾盘?hào)并不通過噪聲數(shù)字信號(hào)存在的電子設(shè)備外殼。而且，這樣一種位置減小了未補(bǔ)償溫度信號(hào)在由傳感器微處理器72數(shù)字化之前所行進(jìn)的距離。另外，直接連到電子設(shè)備外殼上可能導(dǎo)致補(bǔ)償進(jìn)入殼體內(nèi)。通過傳感器組件的這種進(jìn)入提供了單元之間的模塊化，因?yàn)檠a(bǔ)償和信號(hào)調(diào)節(jié)是在同一傳感器模塊中進(jìn)行的。與傳感器模塊16上的軸套12相連的雙微處理器結(jié)構(gòu)為三個(gè)過程變量的測(cè)量提供了降低的能耗，減小了三個(gè)變量中每一個(gè)的補(bǔ)償誤差，并且與設(shè)計(jì)有質(zhì)量流速輸出的現(xiàn)有發(fā)送器相比，提供了一個(gè)具有較輕重量的較小外殼。
在圖6中，差壓測(cè)量系統(tǒng)210包括一個(gè)“主”壓力發(fā)送器212和一個(gè)“輔”壓力發(fā)送器214。壓力發(fā)送器212、214分別在貯藏罐224的端口220、222處栓于法蘭216、218。罐224內(nèi)盛有過程液體(未示出)。系統(tǒng)210測(cè)量過程液體在端口220、222之間的水力靜差壓。端口220、222之間的距離處在發(fā)送器212、214之中一個(gè)尺寸的級(jí)別上或者大于它，這樣除非使用充油毛細(xì)管伸出件或脈沖管，否則采用單一發(fā)送器就無法進(jìn)行測(cè)量。每一個(gè)發(fā)送器212、214包括一個(gè)壓力傳感器，并最好還包括一個(gè)預(yù)調(diào)節(jié)電子設(shè)備，該設(shè)備提供一個(gè)代表在各自端口220、222處的過程流體壓力的電輸出。發(fā)送器212、21 4可以測(cè)量在各自端口220、222處的過程流體的絕對(duì)壓力、差壓或(所示的)儀式壓力，但最好是它們進(jìn)行同樣類型的測(cè)量以減小大氣壓的效應(yīng)。
輔發(fā)送器214通過電連接件226向主發(fā)送器212傳送一個(gè)代表端口222處過程流體壓力的電信號(hào)。電連接件226可以包括一個(gè)在其兩端帶有標(biāo)準(zhǔn)多針電連接器的受屏蔽的多導(dǎo)體電纜，或者它可以包括一條或多條電線在其中通過的可彎筒狀導(dǎo)管。這樣的導(dǎo)管保護(hù)了電線，并且如果它導(dǎo)電還將電線從電磁干擾中屏蔽起來。
主發(fā)送器212，除了測(cè)量端口220處的過程流體壓力外，還通過計(jì)算發(fā)送器212、214所做的壓力測(cè)量值之差來計(jì)算端口220和222之間的過程液體壓力差。如果壓力發(fā)送器212、214為儀式壓力測(cè)量而配置時(shí)，則它們輸出之間的計(jì)算差將包括一個(gè)由于兩壓力發(fā)送器位置之間大氣壓力差所引起的因素。這一大氣壓的因素可以通過一個(gè)在主發(fā)送器212內(nèi)的偏置調(diào)整而得以校正，或者根據(jù)所希望的系統(tǒng)精確度而忽略發(fā)送器212、214的垂向分布。
控制系統(tǒng)230通過雙線鏈路228(最好是HART格式，可購自Rosemount公司，Eden Prairie，Minnesota，USA)向主發(fā)送器212發(fā)送指令并從它接收信號(hào)，而且如果需要，主發(fā)送器212可以與通信。發(fā)送器214采用相同的方式通信。輔控制系統(tǒng)230通過鏈路228對(duì)主發(fā)送器212供能，而主發(fā)送器212反過來通過連接件226對(duì)輔發(fā)送器214供能。最好是，主發(fā)送器212對(duì)介于4mA和20mA之間的流過鏈路228的電流進(jìn)行調(diào)整，其電流值代表所計(jì)算出的過程流體壓差。
主壓力發(fā)送器212在圖7中得以更詳細(xì)地顯示出。為了清楚起見，圖中所示的線段213—213以上的發(fā)送器外殼部分相對(duì)于線213—213以下的發(fā)送器外殼部分旋轉(zhuǎn)了90°。壓力傳感器232(最好是美國專利No.4 370 890和4 612 812所述的電容性元件)響應(yīng)壓力端口234處的過程流體與壓力端口236處的周圍大氣之間的壓力差。如圖所示，傳感器232通過隔離器薄膜238、240以及充有，例如硅油的通路242、244而連到壓力端口。壓力傳感器232可以交替地測(cè)量端口234處過程流體的絕對(duì)壓力，在此情況下可以省去端口236、薄膜240和通路244。測(cè)量電路系統(tǒng)246通過電線245連于傳感器232，并在鏈路248上提供一個(gè)響應(yīng)端口234處相對(duì)或絕對(duì)壓力的第一壓力輸出P1。鏈路248和圖中其它電連接件以粗線畫出以表明它們可以包括多個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)體。最好是，電路系統(tǒng)246包括一個(gè)熱敏電阻或其它的溫度傳感器(見
圖10)，這些溫度傳感器與傳感器232處于緊密的熱量傳遞關(guān)系，并用于電路系統(tǒng)246以補(bǔ)償傳感器232的熱特性。因此，對(duì)主發(fā)送器212處的溫度變化，鏈路248上的第一壓力輸出P1具有減小的敏感性。
最好是，主發(fā)送器212包括ΔP計(jì)算電路系統(tǒng)250，它通過鏈路248接收第一壓力輸出P2并通過鏈路248′接收第二壓力輸出P2，并且從其計(jì)算出壓力差ΔP＝P2－P1。測(cè)量值P2代表端口234′處的相對(duì)或絕對(duì)壓力，同樣地P1是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)摹ｋ娐废到y(tǒng)250隨后通過鏈路228并穿過發(fā)送器212中的通信端口252向控制單元230傳送壓差ΔP。在圖6和圖7的實(shí)施例中，P1和P2其自身都是差壓測(cè)量值，因?yàn)樗鼈兇韮x式壓力。電路系統(tǒng)250也用于分別通過鏈路248向電路系統(tǒng)246，以及通過鏈路248′向輔發(fā)送器214(見圖9a)中的對(duì)應(yīng)電路系統(tǒng)246′供應(yīng)電力。使用雙發(fā)送器212、214以及在主壓力發(fā)送器212中包括ΔP的計(jì)算，消除了對(duì)外置充油毛細(xì)管的需求，以及對(duì)獨(dú)立計(jì)算單元的需求或?qū)?zhí)行這種計(jì)算的控制單元230的需要。
圖8示出了與圖7中的主發(fā)送器212相似的另一主發(fā)送器260，其中相似的部件標(biāo)以相同的參考數(shù)字。在發(fā)送器260中去掉了靠近發(fā)送器212底座的軸套262，在發(fā)送器212中包括一個(gè)用于接收代表壓力的電信號(hào)的專用通信端口。取而代之，電路系統(tǒng)250通過電線264連于輔發(fā)送器214，這些電線通過發(fā)送器頂部?jī)蓚€(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信端口(見圖6中發(fā)送器212的端口252、253)之一進(jìn)入發(fā)送器外殼。電線228、264通過端子盒266與穿透發(fā)送器外殼壁的饋通連到電路系統(tǒng)250。通過消除對(duì)軸套262和專用電纜連接件226的需要，可以通過低成本來制造使用了發(fā)送器260而非發(fā)送器212的差壓系統(tǒng)。
圖9a更詳細(xì)地顯示了圖6中的輔壓力發(fā)送器214。標(biāo)以加撇號(hào)數(shù)字的組件與帶有未加撇號(hào)的對(duì)應(yīng)數(shù)字的前述組件具有相同的功能。加上撇號(hào)(′)以使標(biāo)號(hào)的組件與輔壓力發(fā)送器214有關(guān)。最好是，輔發(fā)送器214使用壓力發(fā)送器232′和測(cè)量電路系統(tǒng)246′，它們與主發(fā)送器212或260的對(duì)應(yīng)發(fā)送器232和電路系統(tǒng)246基本相同。這些部件的復(fù)制減少了制造清單并降低了成本。連接件226通過一單獨(dú)的通信端口268進(jìn)入輔壓力發(fā)送器214。連接件226終止于附于其尾端的多針連接器以形成完整的電氣鏈路248′，且該多針連接器反向連到配合元件270。
圖9b示出了另一個(gè)輔發(fā)送器272，它使用端子盒274和通信端口276、278來代替發(fā)送器214的端口268與配合元件270。這種替代允許用戶使用帶有饋通電線的輔發(fā)送器來將輔發(fā)送器與主發(fā)送器相連。輔發(fā)送器272可以與主發(fā)送器260一起用作差壓測(cè)量系統(tǒng)。上述的測(cè)量電路系統(tǒng)246′示作一對(duì)彼此相連的電路板，該板通過帶狀電纜245′連到傳感器280。發(fā)送器272包括測(cè)量過程流體在壓力端口234′處絕對(duì)壓力的壓力傳感器280。
圖10是圖6、7和9a中所示的差壓測(cè)量系統(tǒng)的電路框圖。系統(tǒng)210包括連于傳感器232和232′的計(jì)算電路系統(tǒng)250。
圖10更詳細(xì)地顯示了測(cè)量電路246。電路系統(tǒng)246通過線路245連接于傳感器232中的電容器290和292上。電容器290和292可以配置成測(cè)量差壓。電路系統(tǒng)246包括一個(gè)電阻溫度設(shè)備(RTD)298，它連于測(cè)量輸入電路系統(tǒng)300，該電路系統(tǒng)也連于傳感器232中的電容器290和292。?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器304通過多路轉(zhuǎn)換器302和電路系統(tǒng)300有選擇性地連于傳感器232或RTD298。數(shù)—模轉(zhuǎn)換器304連于微處理器306，該微處理器也連于存儲(chǔ)器308。存儲(chǔ)器308存儲(chǔ)有多種信息，包括有關(guān)零和滿刻度的信息，以及對(duì)，例如采用壓力的傳感器232輸出的非線性和采用溫度的傳感器232輸出的變化，進(jìn)行校正的系數(shù)。微處理器306通過線路248與計(jì)算電路系統(tǒng)250進(jìn)行通信，提供一個(gè)壓力輸出P1，該壓力輸出作為由零和滿量值調(diào)整的并由校正系統(tǒng)與RTD298輸出進(jìn)行校正的傳感器232輸出的一個(gè)函數(shù)。電路系統(tǒng)250可以通過線路248對(duì)存儲(chǔ)器308的內(nèi)容進(jìn)行編程。
電路系統(tǒng)250包括差值電路312、微處理器314和存儲(chǔ)器316。微處理器314連接到電路系統(tǒng)246和246′、差值電路312、存儲(chǔ)器316、電流控制裝置318以及串行接口320。差值電路312也接收246和246′的輸出。微處理器314通過連接件248、248′與電路系統(tǒng)246和246′進(jìn)行通信。微處理器314控制微處理器306以設(shè)置電路系統(tǒng)246。另外，壓力信息直接提供給微處理器314以及壓差ΔP通過差值電路312提供給微處理器314。微處理器314通過雙線鏈路228進(jìn)行通信并使用電流控制電路系統(tǒng)318對(duì)測(cè)量出的壓力值做出響應(yīng)，以此來控制流過環(huán)路228的電流。串行接口320用于通過電流環(huán)路228的數(shù)字通信。
電路系統(tǒng)246和246′中的微處理器306和306′對(duì)壓力分別進(jìn)行校正和補(bǔ)償，這些壓力分別由傳感器232和232′感測(cè)出。微處理器306、306′使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器308、308′之中的校正系數(shù)。這樣，單元246、246′可方便地互換并能夠在制造時(shí)進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)。
從與發(fā)送器分開的遠(yuǎn)距離處對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量的典型先有技術(shù)方案使用一個(gè)充油的小毛細(xì)管，以便與遠(yuǎn)處的傳感器相聯(lián)系，如背景技術(shù)部分中所述。
比起先有技術(shù)，本發(fā)明提供了大量?jī)?yōu)點(diǎn)。來自遠(yuǎn)處的傳感器測(cè)量被馬上轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)供給發(fā)送器的信號(hào)具有高精度時(shí)，電信號(hào)可以在遠(yuǎn)處進(jìn)行補(bǔ)償。在操作中，
圖10所示的系統(tǒng)通過連接件248和248′與電路246和246′進(jìn)行通信。如圖7所示，電路系統(tǒng)246和傳感器232位于發(fā)送器212中。電路系統(tǒng)246′和傳感器232′位于與發(fā)送器21 2分開的單獨(dú)外殼內(nèi)。在圖6中所示的實(shí)施例中，電路系統(tǒng)246′位于輔發(fā)送器214中。注意到，即使將單元214描述成一個(gè)“發(fā)送器”，但是單元214可以包括任一類型的遠(yuǎn)程傳感裝置，它們向發(fā)送器212提供一個(gè)電的或其它非流體類型的輸出信號(hào)。
電路系統(tǒng)250也提供多種警報(bào)。通過使電線228上的信號(hào)超過正常值，電路系統(tǒng)250向控制單元230發(fā)出一個(gè)“HI”警報(bào)條件信號(hào)，并且通過使該信號(hào)降低到正常范圍以下時(shí)，發(fā)出一個(gè)“LO”警報(bào)條件信號(hào)。在多種條件下，都可由電路系統(tǒng)250來引發(fā)警報(bào)，這包括P1、P2或ΔP落在了預(yù)定范圍之外。通過將環(huán)路電流達(dá)到飽和的高或低值，以便使用這一信息來設(shè)定警告條件。其它參數(shù)也可用于警告條件，如密度。
另外，系統(tǒng)210的電路不僅能夠分別通過存儲(chǔ)器306和306′提供各自用于壓力P1和P2的零、滿量程和校正系數(shù)，而且也可以通過存儲(chǔ)器316提供用于輸出ΔP的零、滿量程和線性度與溫度校正系數(shù)。能耗降低可以通過對(duì)線路248、248′傳送的信號(hào)進(jìn)行多路轉(zhuǎn)換來得到，在一種典型操作中，整個(gè)系統(tǒng)可以用從電流環(huán)路228接收到的4mA信號(hào)和12伏來供電。即使示出了電容式壓力傳感器，也可使用其它類型的壓力傳感器，如應(yīng)變儀式。另外，可以采用光學(xué)連接件來代替所示的多種電連接件。例如電路系統(tǒng)250和電路系統(tǒng)246′之間的連接件可以是一條或多條光纖。
在圖6至10中所示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，主發(fā)送器212測(cè)量流體管道中孔板兩端的差壓，而輔發(fā)送器214在發(fā)送器212的上游或下游，延流體管道定位，并測(cè)量過程流體的絕對(duì)壓力。
即使已參照諸優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了介紹，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員將認(rèn)識(shí)到可以在形式和細(xì)節(jié)上做出改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。例如，除了溫度和壓力傳感器外，也可在本發(fā)明中使用其它的傳感器和傳感器輸入，比如pH、體積或質(zhì)量流、導(dǎo)電率和氣體組成。
權(quán)利要求
1一種雙線發(fā)送器，用于感測(cè)代表一種過程的過程變量，包括一個(gè)模塊外殼，包含一個(gè)用于感測(cè)一個(gè)代表過程的壓力過程變量的壓力傳感器，和用于接收一個(gè)代表第二過程變量的信號(hào)的裝置；一個(gè)用于使所感測(cè)的過程變量數(shù)字化的數(shù)字化裝置；一個(gè)連接于該模塊外殼和一個(gè)雙線電路的電子設(shè)備外殼，該電子設(shè)備外殼包含用于格式化過程變量的微型計(jì)算機(jī)裝置和用于使該過程變量耦合于雙線的輸出裝置。
2根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送器，其中用于接收信號(hào)的裝置是一個(gè)軸套。
3一種雙線發(fā)送器，用于提供一個(gè)與一種過程有關(guān)的物理參數(shù)，包括一個(gè)模塊外殼，包含一個(gè)用于感測(cè)一個(gè)代表過程的壓力過程變量的壓力傳感器，和用于接收一個(gè)代表第二過程變量的信號(hào)的裝置；一個(gè)用于使所感測(cè)的過程變量數(shù)字化的數(shù)字化裝置；一個(gè)連接于該模塊外殼和一個(gè)雙線電路的電子設(shè)備外殼，該電子設(shè)備外殼包含用于提供作為被感測(cè)過程變量函數(shù)的物理參數(shù)的微型計(jì)算機(jī)裝置和用于格式化物理參數(shù)并使該參數(shù)耦合于雙線的輸出裝置。
4根據(jù)權(quán)利要求3的的發(fā)送器，其中物理參數(shù)是質(zhì)量流速且壓力傳感器感測(cè)代表過程的差壓，且其中傳感器模塊外殼還包含一個(gè)感測(cè)一代表過程的線路壓力的第二傳感器和一個(gè)感測(cè)一代表過程的過程溫度的第三傳感器。
5根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)送器，其中接收信號(hào)的裝置是一個(gè)軸套。
6根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其中該軸套與傳感器模塊外殼是一個(gè)整體。
7根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其中該軸套焊接于傳感器模塊外殼。
8根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其中該軸套擰入傳感器模塊外殼。
9根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其中該軸套包含在其外徑上的溝槽。
10根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其中該軸套帶有直螺紋且一個(gè)適配器擰入該軸套。
11根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)送器，其中接地板焊接到該軸套。
12根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)送器，其中固定器擰入該接收裝置，且該固定器固定四條電纜。
13根據(jù)權(quán)利要求4的雙線發(fā)送器包括用于計(jì)算過程流體質(zhì)量流速的電子裝置，該質(zhì)量流速作為存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的系數(shù)的函數(shù)。
14根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)送器，其中固定器擰入該接收裝置而且該固定器具有用于連接到導(dǎo)管的帶螺紋內(nèi)徑。
15一種測(cè)量發(fā)送器，用于提供在管中流動(dòng)的流體的質(zhì)量流，該發(fā)送器通過一個(gè)雙線電路來進(jìn)行通信，該發(fā)送器包括傳感裝置，用于感測(cè)代表差壓和線路壓力的過程變量；用于接收代表管中流體溫度的輸入信號(hào)的裝置。用于使所感測(cè)的過程變量和輸入信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化裝置；以及電子裝置，用于提供作為數(shù)字化過程變量和數(shù)字化輸入信號(hào)之函數(shù)的流體的質(zhì)量流速，并用于格式化以及將質(zhì)量流耦合于雙線，其中該微型計(jì)算機(jī)裝置使用以下形式的壓縮性因數(shù)來計(jì)算質(zhì)量流，Z=ΣiΣjAijPjTi]]>
16根據(jù)權(quán)利要求15的測(cè)量發(fā)送器，包括用于格式化該過程變量并將該過程變量耦合到雙線電路上的裝置。
17一種測(cè)量發(fā)送器，用于提供在管中流動(dòng)的流體的質(zhì)量流，而且該發(fā)送器通過一個(gè)雙線電路來進(jìn)行通信，該發(fā)送器包括傳感裝置，用于感測(cè)代表差壓和線路壓力的過程變量；用于接收代表管中流體溫度的輸入信號(hào)的裝置。用于使所感測(cè)的過程變量和輸入信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化裝置；以及電子裝置，用于提供作為數(shù)字化過程變量和數(shù)字化輸入信號(hào)之函數(shù)的流體的質(zhì)量流速，并用于格式化以及將質(zhì)量流耦合于雙線，其中該微型計(jì)算機(jī)裝置使用以下形式的排放系數(shù)來計(jì)算質(zhì)量流，Cd=Σiai[f(RD)]i+ΣjbjβjRD]]>
18根據(jù)權(quán)利要求17的測(cè)量發(fā)送器，包括用于格式化該過程變量將該過程變量耦合到雙線電路上的裝置。
19一種通過控制單元進(jìn)行通信的壓力測(cè)量系統(tǒng)，包括一個(gè)在其中具有一個(gè)第一壓力端口的發(fā)送器；一個(gè)與該發(fā)送器外殼分開的遠(yuǎn)處的外殼，其中具有一個(gè)第二壓力端口；分別置于第一發(fā)送器外殼和遠(yuǎn)處外殼中的第一和第二壓力傳感器，并分別提供代表第一和第二壓力端口處壓力的第一和第二傳感器輸出；一個(gè)在發(fā)送器外殼與遠(yuǎn)處外殼之間的非流體聯(lián)系鏈路；以及連接于控制單元并放置在發(fā)送器外殼內(nèi)的電路系統(tǒng)，該電路系統(tǒng)通過非流體聯(lián)系鏈路接收第二傳感器輸出并接收第一傳感器輸出，該電路系統(tǒng)向控制單元提供一個(gè)作為第一和第二傳感器輸出函數(shù)的電路系統(tǒng)輸出。
20根據(jù)權(quán)利要求19的測(cè)量系統(tǒng)，其中電路系統(tǒng)輸出包括一個(gè)代表第一與第二壓力端口之間的壓力差的信號(hào)。
21根據(jù)權(quán)利要求19的測(cè)量系統(tǒng)，其中非流體聯(lián)系鏈路包括一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體。
22根據(jù)權(quán)利要求19的測(cè)量系統(tǒng)，其中電路系統(tǒng)將測(cè)量的壓力與編定好的限制進(jìn)行比較，并由此提供一個(gè)警報(bào)輸出。
23一種壓力測(cè)量系統(tǒng)，包括一個(gè)具有第一壓力端口和第一通信端口的傳感器外殼；一個(gè)具有第二壓力端口和第二與第三通信端口的發(fā)送器外殼；第一和第二壓力傳感器分別置于傳感器外殼與發(fā)送器外殼內(nèi)，并分別響應(yīng)第一和第二壓力端口處的壓力來提供第一和第二電輸出；以及放置于發(fā)送器外殼內(nèi)并連接于第一電輸出和第二電輸出的計(jì)算電路系統(tǒng)，該計(jì)算電路系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)與第一和第二壓力端口處的壓力有關(guān)的參數(shù)并提供一個(gè)代表該參數(shù)的第三電輸出。
24根據(jù)權(quán)利要求23的測(cè)量系統(tǒng)，其中計(jì)算電路系統(tǒng)通過該第一和第二通信端口連接于該第一電輸出，而且該計(jì)算電路系統(tǒng)通過第三通信端口提供一個(gè)第三電輸出。
25根據(jù)權(quán)利要求23的測(cè)量系統(tǒng)，還包括一個(gè)控制單元；以及一個(gè)雙線鏈路，它通過第三通信端口將控制單元連到該計(jì)算電路系統(tǒng)；其中，控制單元通過該雙線鏈路對(duì)該計(jì)算電路系統(tǒng)供電。
26根據(jù)權(quán)利要求23或25的測(cè)量系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)導(dǎo)體，它通過第一和第二通信端口將該計(jì)算電路系統(tǒng)連到該第一壓力傳感器。
27根據(jù)權(quán)利要求23的測(cè)量系統(tǒng)，還包括放置于傳感器外殼內(nèi)的測(cè)量電路系統(tǒng)；其中，計(jì)算電路系統(tǒng)通過測(cè)量電路系統(tǒng)連到第一電輸出，而且其中計(jì)算電路系統(tǒng)對(duì)測(cè)量電路系統(tǒng)供電。
28根據(jù)權(quán)利要求23的測(cè)量系統(tǒng)，還包括置于傳感器外殼內(nèi)的測(cè)量電路系統(tǒng)，包括將用于補(bǔ)償?shù)谝浑娸敵龅南禂?shù)進(jìn)行存儲(chǔ)的裝置。
29一種發(fā)送器，用于測(cè)量過程流體的壓力，包括一個(gè)具有壓力端口和第一與第二電端口的發(fā)送器外殼；一個(gè)置于發(fā)送器外殼內(nèi)并與該壓力端口進(jìn)行通信的壓力傳感器，該壓力傳感器提供一個(gè)作為壓力端口處的過程流體壓力函數(shù)的電輸出；置于發(fā)送器外殼內(nèi)的裝置，用于在第一電端口處接收一個(gè)代表在發(fā)送器外殼外面的遠(yuǎn)處壓力端口處的過程流體壓力的電輸出；以及置于發(fā)送器外殼內(nèi)并連接到接收裝置與電輸出的計(jì)算電子設(shè)備，該計(jì)算電子設(shè)備作為外部電輸入和該電輸入的函數(shù)來計(jì)算過程流體的另一個(gè)壓力。
30根據(jù)權(quán)利要求30的發(fā)送器，其中另一個(gè)該壓力代表壓力端口與外部壓力端口之間的ΔP。
全文摘要
雙線發(fā)送器(2)感測(cè)過程流體的差壓、絕對(duì)壓力和過程溫度。這些信息用于提供一個(gè)代表管(4)中質(zhì)量流的輸出。發(fā)送器(2)具有連于傳感器模塊外殼(16)的電子設(shè)備模塊外殼(14)。
文檔編號(hào)G01F23/18GK1131461SQ94193445
公開日1996年9月18日 申請(qǐng)日期1994年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月20日
發(fā)明者本尼特·L·洛瓦吉, 格里高里·S·穆桑, 戴維德·E·維克倫德, 米切爾·J·茲韋伯, 戴維德·A·布洛登, 布列思·J·比斯喬夫, 卡里·P·考普龍 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司