[发明专利]线路噪声分析和检测以及测量错误减少

说明书

背景技术

本发明涉及噪声管理，更具体地，涉及由于与传感器信号耦合的线路噪声的噪声特性(signature)而引起的传感器测量调节。

传感器在多种设置(例如工业过程设备中的监测过程)中使用以产生数据信号。这些数据信号可以被传输到执行数字化、分析、通信延迟或其它功能的电路。对于数据获取，一般地期望快速更新而又高度精确的过程测量。在工业过程测量领域，一般地，更新是指将信息传输到控制室或其它控制装置，指定的过程更新可以包括绑定在一起的多个离散传感器测量、在合起来平均的多个离散传感器测量等等。

但是，在操作期间，线路噪声常常可以与来自传感器的数据信号相耦合。例如，位于承载有传感器数据信号的导线附近的电源(或其它噪声源)可以将线路噪声耦合到数据信号。典型地，来自电源的线路噪声产生AC噪声信号，AC噪声信号在美国具有大约60Hz的频率，在欧洲具有大约50Hz的频率。对于特定类型的传感器(例如温度传感器)，线路噪声可能是特别成问题的，所述特定类型的传感器典型地位于远离过程电路的位置，并且具有将传感器连接到过程电路的导线。与传感器数据信号耦合的线路噪声是不令人期望的，并且存在测量错误的风险。

现有技术工业过程测量系统已经提供了50/60Hz的开关，允许在安装或维护期间手动选择50Hz或60Hz的传感器信号滤波，以在稍后的操作期间降低线路噪声的影响。对于很多应用来说，这个方法是有效果。然而，滤波选择受限于预定选择，不可预测的噪声源仍然可以存在测量错误的风险。此外，使用手动开关的滤波选择假设：在系统安装或维护期间，噪声源相对于操作者是明确和已知的。如果操作者进行了不正确的滤波选择，上述在安装期间存在操作者错误的风险，并且还会增加系统安装所需的时间和努力。

此外，具有滤波选择开关的现有技术工业过程测量系统使用恒定滤波。但是，恒定滤波(例如，抽取滤波器(decimation filter))会降低更新率，并且可以增大过程测量系统的功率消耗。一般地，与较快的更新率相比，较慢的更新率是不令人期望的。同样，工业过程测量系统(特别是那些无线通信的系统)可以由期望低功率消耗的电池组或能量采集系统供电。

发明内容

根据本发明的方法包括：感测过程参数以产生包括过程信号和线路噪声分量的传感器信号；以采样率数字化传感器信号，检测传感器信号中的线路噪声零交叉；根据检测到的线路噪声零交叉确定线路噪声频率；根据线路噪声频率调解率采样率，以降低线路噪声对数字化传感器信号的影响。

附图说明

图1是根据本发明的工业过程测量系统的框图。

图2是用于工业过程测量系统的噪声检测器电路的框图。

图3是示出了传感器信号和中断信号的电压对时间图。

图4是示出了传感器信号和中断信号的另一电压对时间图。

图5是示出了根据本发明的线路噪声控制方法的流程图。

图6是示出了根据本发明的另一线路噪声控制方法的流程图。

具体实施方式

一般来说，本发明提供了一种用于检测、分析和减小传感器信号中线路噪声的系统和方法。本发明可以帮助降低与实质上DC过程或数据信号相耦合的线路噪声的不期望影响，所述数据信号由模数(A/D)转换器数字化。上述可以包括调节A/D转换器的采样率，并且还可以包括调节与A/D转换器相关联的滤波器的抽取周期，以减少由于传感器信号的线路噪声分量而引起的传感器信号错误。根据本发明的系统可以包括被配置为自动执行多种关联噪声检测、分析和降低功能的电路。在本发明的一个方面中，一种方法包括：感测过程参数以产生包括过程信号和线路噪声分量的传感器信号；以采样率数字化传感器信号；检测传感器信号中的线路噪声零交叉；根据检测到的线路噪声零交叉确定线路噪声频率；根据线路噪声频率调解采样率，以降低线路噪声对数字化传感器信号的影响。在本发明的另一方面中，一种线路噪声管理方法包括：建立噪声幅度阈值；感测过程参数以产生包括过程信号和线路噪声分量的传感器信号；以采样率数字化传感器信号；将传感器信号与噪声幅度阈值进行比较；产生对传感器信号何时与噪声幅度阈值交叉加以指示的中断信号；以及当传感器信号的幅度大于或等于噪声幅度阈值时，根据中断信号降低采样率。