[发明专利]测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量过程变量的测量装置，其中该测量装置包括线对，即可连接至上级单元的供电线和返回线。在操作期间，经过线对发生向测量装置的能量供应和测量装置和上级单元之间的信号传输，尤其是代表过程变量的输出信号的信号传输。在操作期间，通过线对将输入电压施加至测量装置。该测量装置还包括：输入电路，其具有被安装在供电线中以控制流经线对的电流的串联调节器、被连接在该串联调节器后并被安装在连接供电线和返回线的并联支路中的分路调节器；以及测量传感器，该测量传感器被连接至输入电路且通过输入电路向该测量传感器供应能量，以测量过程变量。

背景技术

这种测量装置尤其应用在工业测量和控制技术中，以及应用在测量过程变量的自动化和过程控制技术中。

现在，根据待测量的过程变量，应用用于该目的的许多不同测量装置，诸如压力、温度、流量和/或料位测量装置。

这些测量装置发出输出信号，其对应于所记录的过程变量的测量值。在工业设施中将该输出信号传输至上级单元，例如中央控制单元，诸如被连接至测量装置的控制室或过程控制系统。通常，对在工业设施中运行的制造和/或处理过程的整体过程控制通过上级单元发生，在上级单元处评估各种测量装置的输出信号，并基于该评估，产生用于控制工艺流程的致动器的控制信号。

优选地，应用可通过单个线对连接至上级单元的测量装置，通过该单个线对发生对测量装置的能量供应以及测量装置和上级单元之间的信号传输。

优选地，通常也被称为2线测量装置的这些装置的信号传输根据工业中的常用标准发生。

根据这些标准中的一个标准，信号传输通过下列方式发生，即将流经线对的来自测量装置的电流设置为代表被测过程变量的电流值，然后由上级单元评估和相应地解释该电流值。出于该目的，现在通常根据被测过程变量将电流控制为4mA至20mA之间的值。另外，能够将通信信号叠加在代表被测过程变量的该电流上。因而，根据预定通信协议，关于由过程变量确定的值对电流进行调制。现在广泛用于该目的的是HART标准定义的通信协议，在该情况下，在4mA至20mA之间的电流上叠加载有通信信号信息的+/-0.5mA的高频振荡。

形成另一组的是可连接至数字数据总线的测量装置。在这些测量装置的情况下，将流经线对的电流设置成独立于被测过程变量的预定电流值，并在该电流上叠加高频振荡形式的通信信号。用于该目的的已知标准为PROFIBUS、FOUNDATION FIELDBUS和CAN-BUS标准。

这种测量装置通常具有包括线对的输入电路，该线对由也可连接至上级单元的供电线和返回线组成。在操作期间，在测量装置和上级单元之间在该线对上发生测量装置的能量供应和信号传输，尤其是代表过程变量的输出信号的信号传输。

被连接至输入电路的是测量传感器，通过输入电路向测量传感器供应能量，该测量传感器用于确定过程变量并产生代表过程变量的测量信号。

例如，输入电路包括被安装在供电线中以控制流经线对的电流的串联调节器，和被连接在串联调节器之后的并被安装在连接供电线和返回线的并联支路中的分路调节器。测量传感器在与分路调节器并联的并联支路之后被连接至输入电路。在最简单的情况下，该分路调节器是齐纳二极管，通过该齐纳二极管预定被施加至测量传感器的输入端的电压。

通常，通过线对，对于测量装置而言仅有非常有限的能量是可用的，该能量由施加的输入电压和串联调节器设置的电流确定。

因此，现在应用尤其是结合具有高能量需求的测量装置（诸如通过微波或以超声波工作的料位测量装置的测量换能器）的方法以高效使用可用的能量。

为了该目的，DE 10 2006 046 243 A1公开了一种方法，在该情况下，视需要运行测量传感器，当不需要时，将测量传感器关闭或将其置于待机模式。

在WO 02/07124 A1中，描述了一种测量过程变量的测量装置，在该情况下，测量换能器的测量活动性匹配于通过线对可用的功率。

测量装置包括线对，该线对由可连接至上级单元的供电线和返回线组成。在操作期间，经由线对发生测量装置的能量供应和测量装置和上级单元之间的信号传输，尤其是测量信号的信号传输，并向测量装置施加输入电压。描述了一种测量装置变形，其具有输入电路，该输入电路具有被安装在供电线中以控制流经线对的电流的电流级，以及具有被连接在该电流级后并位于连接供电线和返回线的并联支路中的电路。该电路用于精确地获取足够的电流，以便电流级两端的电压降尽可能地小，以减少功率损耗。相应地，电流级两端的电压降被降低至运行该电流级所需的最小值。