[发明专利]过程变量测量噪声诊断

说明书

技术领域

本发明涉及用于在过程控制和监测系统中测量温度的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及在数字化过程变量的测量时监测测量电路内的噪声电平。

背景技术

过程变量变送器用于测量过程控制或监测系统中的过程参数。基于微处理器的变送器通常包括：传感器、用于将传感器的输出转换为数字形式的模数转换器、用于补偿数字化输出的微处理器、以及用于发送补偿输出的输出电路。当前，通常通过过程控制环(如，4-20毫安控制环)或以无线方式实现该发送。

这样的系统所测量的一个示例参数是温度。通过测量电阻性温度器件(RTD)的电阻或者热电耦输出的电压来感测温度，RTD有时也称为铂电阻温度计或(PRT)。当然，这些类型的温度传感器仅仅是示例，还可以使用其他温度传感器。类似地，温度仅仅是一个示例过程变量，还可以测量多种其他过程控制参数，如，压力、流量、pH等。因此，虽然关于温度传感器进行当前讨论，将意识到：关于其他传感器，可以一样容易地继续该讨论。

在传统测量电路中，在温度传感器和测量变送器之间存在可能发生故障或恶化的若干个连接点。在许多温度测量应用中，用户在控制策略中使用温度测量前了解温度测量何时不管出于什么原因而降级可能是非常重要的。恶化情形可以是由于各种不同的原因，包括：引线/传感器破损、过大的线路电阻、腐蚀或松动的连接等。

已在温度变送器中实现了若干诊断，以评估静态情形，如，引线电阻、过大的DC电压、或传感器破损。然而，这些静态情形中的任一个可能变为在处理测量期间发生的瞬态、动态、或非永久状态。这可能导致若干测量误差源。

例如，在数字化过程期间，对输入至测量模数(A/D)转换器的电压进行平均，并且不提供与数字化过程期间的噪声有关的信息。非对称噪声可能在提供至控制系统的输出中引起测量误差。

此外，噪声当前可能是以变送器的更新率在变送器内逐采样估计的，但在某些情况下，这样可能太慢。因此，以比更新率高的频率发生的测量噪声也可能引起误差。

此外，(传感器线路上或变送器内部)过大的线路电阻或测量电容可能影响测量电路的稳定时间(settling time)。如果稳定时间未设置得足够长，可能发生超过变送器精度规范的测量误差。然而，直接增加稳定时间降低了测量更新率。因此，在测量更新率和由于稳定稳定时间过短而发生的测量误差之间可能存在折中。

发明内容

一种过程变量变送器，包括：模数(A/D)转换器，接收由感测过程变量的传感器提供的传感器信号，并将传感器信号转换为数字信号。处理器接收数字信号，并提供指示数字信号的测量输出。噪声检测器接收传感器信号，并产生第一值和第二值，所述第一值指示相对于正阈值的正噪声事件的数目，所述第二值指示相对于负阈值的负噪声事件的数目。处理器估计噪声计数，并基于第一和第二值产生指示检测到的噪声的噪声输出。

附图说明

图1是示出了包括温度传感器在内的工业过程控制系统的简化图，所述温度传感器被配置为感测过程流体的温度。

图2是更详细地示出了图1的变送器的框图。

图3是示出了具有噪声检测器的模数转换器的部分框图、部分示意图。

图4是示出了图3所示的模数转换器的操作的一个实施例的流程图。

图5是噪声检测组件中的噪声计数累积器的图。

图6-8示出了计数相对于电压的图形曲线。

图9是除了多个传感器以外与图3所示框图类似的框图。

具体实施方式

噪声电平检测器检测过程变量变送器中的正和负噪声事件。即使当执行测量时检测器也进行该检测，使得能够检测到在测量期间改变的噪声事件。检测器向处理器输出噪声的指示，处理器可以表征噪声并建议维护。

图1是工业过程控制系统5的简化图。在图1中，过程管道7承载过程流体。过程变量变送器10被配置为耦合至过程管道7。变送器10包括过程变量传感器18，在一个实施例中，过程变量传感器18包括热电耦或其他温度传感器。然而，这仅仅是示例。变送器10向远程位置(如，过程控制室6)发送信息。该发送可以通过过程控制环(如，双线控制环11)。过程控制环可以根据任意期望格式，包括例如4-20mA过程控制环、承载数字通信的过程控制环、无线过程控制环等。在图1所示的示例中，过程控制环11由控制室6处的电源6A供电。该电源用于向过程变量变送器10供电。传感电阻器6B用于感测流经环路11的电流，虽然还可以使用其他机制。