[发明专利]具有真空电介质的电容性表压传感器

说明书

背景技术

现场设备(如，过程变量变送器)被用于过程控制工业，以远程感测过程变量。一种现场设备或过程变量变送器包括用于监控过程压力的电容性压力传感器。

在这些电容性压力传感器了采用了各种电介质材料。例如，有时采用流体填充构造，在流体填充构造中，使用油或其他流体作为电介质材料。在其他构造中，期望使用真空作为电介质材料。真空电介质可以具有较低复杂度的构造，可以降低成本，是非充油式的，可以更加精确，和/或可以更加稳定。然而，由于真空电介质构造的缘故，典型地，这些传感器仅测量绝对压力，而不测量过程的表压(例如，相对于局部压力(如周围的大气压力)的过程压力)。表压有时又称“计示”压力。

用于测量过程的表压的现有压力传感器构造采用了大量不同的方式。例如，高压传感器被出售为密封封装，其中内置了校准压力偏移，用以逼近表压。其他构造添加了第二传感器用于测量大气压力，并使用电子设备或软件来调整该测量压力，以提供表压估计。这增加了压力传感器的成本。其他构造允许大气(空气)变为电介质材料，这会导致温度不稳定性误差，并会限制传感器在腐蚀性环境中被使用的能力。由于这些尝试均对精度、成本、稳定性或可靠性具有不利影响，能够精确测量过程的表压而不承受这些不利影响的新的压力传感器配置将是非常有益的。

发明内容

一种现场设备，包括：电容性表压传感器，被配置为测量过程介质的表压。压力传感器的传感器主体包括第一和第二腔。第二腔处于真空状态下并形成压力传感器的真空电介质。在传感器主体中形成大气参考口，并且大气参考口使第一腔与环境大气压力保持平衡。传感器的过程介质入口被配置为耦接至过程介质源。传感器包括位于第二腔和介质入口之间的导电的可弯曲隔膜。电容性板与隔膜相关地被部署在第二腔中，从而隔膜的弯曲产生电容的改变。现场设备还包括传感器电路和变送器电路，所述传感器电路产生传感器信号，所述传感器信号指示过程介质的表压，以及所述变送器电路通过过程通信环发送与传感器信号有关的信息。

附图说明

图1是包括所公开的构思和实施例在内的过程表压变送器或现场设备的概略视图。

图2是图1中所示的变送器的一部分的概略视图。

图3是图1中所示的变送器的一部分的概略视图，示出了响应于过程压力、改变了电容性板电极和传感隔膜之间间隙的传感隔膜弯曲。

图4是示出了作为过程压力的函数的、图3所示的电容性板电极和传感隔膜之间间隙的曲线图。

图5是图1中所示的变送器的第二实施例的概略视图，其中，在传感器主体中形成排出口。

图6是图1中所示的变送器的第三实施例的概略视图，其中，提供了排出管。

具体实施方式

所公开的实施例解决了测量过程的表压的现有电容性压力传感器配置的困难。表压以环境空气压力为零基准。换言之，过程的表压等于从过程中测量的绝对压力减去周围区域内的大气压力。

所公开的实施例在不使用辅助大气压力传感器的情况下提供了对表压的测量，同时仍使用真空电介质以降低温度不稳定性和/或提供相对于现有电容性表压传感器设计的其他优势。

图1示出了示例电容性表压变送器或现场设备100，使用了该电容性表压变送器或现场设备100的所公开的实施例是有用的。图2更详细地示出了压力变送器100的一部分。一般地，压力变送器100包括耦接至传感器主体110的变送器主体105。变送器主体105作为电子设备外壳，容纳变送器的处理和通信电路。

传感器主体110中形成有主腔111。主腔111包括第一和第二部分112和113，第一和第二部分112和113本身是形成在传感器主体内的第一和第二腔。传感器主体110容纳有根据所公开的实施例的电容性表压传感器。可选地，变送器主体105和传感器主体110可以形成为完整的仪器。

传感器主体110被配置为耦接至过程容器或通道，以测量过程流体或介质120的表压。在示例实施例中，传感器主体110具有或被耦接至配件115，配件115提供对过程介质120的源的访问。配件115与入口125相邻，入口125中置有传感隔膜130，从而过程介质与传感隔膜接触。传感隔膜130是导电的可弯曲隔膜，部署在第二部分或腔113和过程介质入口125之间。