[发明专利]用于采用石英晶体的压力测量的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程中的压力的测量。更具体地，本发明涉及采用石英晶体测量压力。

背景技术

工业过程用在多种类型的材料的制造和运输中。在这种系统中，通常要求测量过程内的不同类型的压力。经常测量的一种类型的压力是压差，其为过程中的一个点和过程中的另一点之间的压力差。例如，包含过程流体流的管道中的孔板上的压差与流体的流量相关。压差例如还可以用来测量储液箱或其它容器中的过程流体的高度。

在这种工业过程中，压力传感器通常包含在或连接至压力变送器，压力变送器位于远程位置并将压力信息回传至诸如控制室之类的中央位置。这种传输经常在过程控制回路上进行。例如，通常使用二线式过程控制回路，其中两条线用来将信息以及电力两者载送至变送器。也可以使用无线通信技术。

在多种过程设施中，还希望测量过程的绝对或表压力(本文中称为“管线压力”)。这种信息例如可以用来通过在流量计算中包括过程流体的密度变化而提供更精确的流量测量。典型地，额外的压力测量要求连接至过程流体的额外的压力传感器。例如，可以部署额外的压力变送器，其包括管线压力传感器并连接至二线式过程控制回路。

发明内容

一种压力传感器，包括设置为连接至过程压力的传感器本体。石英晶体连接至传感器本体并构造为测量传感器本体中的流体的压力。

附图说明

图1示出了具有根据本发明构造的压力变送器的过程测量系统。

图2为图1的变送器的示意图。

图3示出了图1的压力变送器的部分的剖视图。

图4为示出一种示例性配置中的管线压力测量的简化示意图。

图5为本发明的构造为采用石英传感器测量管线压力的实施方式的剖视图。

图6为构造为采用石英晶体传感器的测量压力的电路的简化示意图。

图7为图示传感器上的应力的示意图。

图8A为采用石英晶体的压力传感器的侧面正视图，图8B为侧面剖视图，图8C为正视图，图8D为侧面正视图，图8E为透视图。

图9为采用音叉配置的另一种示例性实施方式的侧面剖视图。

图10A为漂浮管的侧面剖视图，图10B为设置为测量压差的石英传感器的侧视图。

具体实施方式

在一种实施方式中，本发明提供了用于确定压差测量配置中的管线压力的设备和方法。更具体地，在一个方面中，本发明监测用来将压差传感器连接至过程流体的毛细管的变形。这些变形与过程流体的管线压力相关。在其它实施方式中，本发明提供了基于容器的变形测量压力的技术。在另一个实施方式中，本发明提供了用于测量管线压力的传感器。

图1大致示出了过程测量系统32的环境。图1示出了包含连接至用于测量过程压力的过程测量系统32的受压流体的过程管道30。过程测量系统32包括连接至管道30的脉冲管道34。脉冲管道34连接至过程压力变送器36。主元件33，诸如孔板、文丘里管、流量喷嘴等，在过程管道30中的在脉冲管道34的管道之间的位置处接触过程流体。在流体经过主元件33时，主元件33引起流体的压力变化。

变送器36为通过脉冲管道34接收过程压力的过程测量装置。变送器36感测过程压差并将它转化成为过程压力的函数的标准传输信号。

过程回路38提供双向通信和从控制室40到变送器36的电力信号，并且可以根据多种过程通信协议构建。在图示的实施例中，过程回路38为二线式回路。二线式回路用来在正常运行期间采用4-20mA信号传输至和来自变送器36的所有电力和所有通信。计算机42或其它信息处理系统用于通过调制解调器44或其它网络接口与变送器36通信。远程电压电源46向变送器36供电。在另一示例性配置中，回路38为无线连接，其中可以不需要在变送器36和控制室40延伸的导线而传送或接收数据。在其它示例性配置中，采用无线通信协议无线地传送和/或接收数据。

图2为压力变送器36的简化结构图。压力变送器36包括通过数据总线66连接在一起的传感器模块52和电子元件板72。传感器模块电子元件60连接接收施加的压差54的压力传感器56。数据连接58将传感器56连接至模数转换器62。任选的温度传感器63还与传感器模块存储器64一起图示。电子元件板72包括微计算机系统74、电子元件存储器模块76、数模信号转换装置78和数字通信块80。