[实用新型]利用EMF检测和校正的过程变量变送器

说明书

技术领域

本发明涉及在过程控制和监测系统中使用的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及监测传感器两端的EMF电压。 

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(A/D)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，包括例如pH、压力、流量等。因此，虽然关于温度传感器进行当前讨论，将意识到：关于其他参数的感测，可以一样容易地继续该讨论。 

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。当连接点或测量线路具有升高的电阻电平时，在这些连接点上引起影响传感器测量精度的较小的电流。由于导线磨损、腐蚀或者连接可能只是变松，传感器连接点和测量线路可能恶化，并且因此显示出这些升高的电阻电平。在这些情形中的任一情形下，有可能开始形成温度传感器两端或测量环路中较小的电压，并且该电压可能对温度改变敏感。这些电压可能引起测量误差。 

作为一个具体示例，通过在比率计计算中使用多达6个独立的电压点来产生电阻性温度检测器(或RTD)欧姆测量。所有这些测量花费 大约60毫秒来采集。在RTD计算的典型式中，可能重要的且馈入RTD计算的一项内容在变送器的最终输出中提供显著程度的精确度。该项是先于测量线路上的测量而存在的残留电压，称为V_emf。 

为了获得V_emf的值，当不通过RTD引起激励电流时，每个传感器执行多达两个60毫秒的电压测量。这些测量表示由于磨损、腐蚀或松动连接等在传感器导线上引起的热电压。当存在激励电流时，可以软件方式从在RTD两端测量的电压降中减去这些测量。美国专利No.6,356,191涉及该过程，并且该过程十分奏效。 

然而，采集V_emf的测量花费时间。例如，在一个传统系统中，采集V_emf测量的时间大约是每传感器120毫秒。这可能不利地影响温度变送器上的更新率。 

实用新型内容

使用差分电压来测量与过程变量有关的传感器的参数。在测量差分电压前，将传感器上预先存在的电压锁存至存储电容器。从传感器两端的差分电压中减去存储电容器上的锁存电压。在将测量转换为数字值前执行该减法。这降低了差分电压测量中的误差。 

根据本实用新型的一方面，提供了一种过程变量变送器，包括：模数A/D转换器，从传感器接收传感器信号，所述传感器信号指示感测到的过程变量，所述传感器能够被控制为接收控制信号并响应所述控制信号输出所述传感器信号，所述A/D转换器将所述传感器信号转换为数字信号；处理器，将所述控制信号提供给所述传感器，以及接收所述数字信号并提供指示所述数字信号的测量输出；以及检测组件，在控制器将所述控制信号提供给所述传感器前，从所述传感器接收预先存在的输入，并向所述处理器提供检测信号，所述检测信号指示所述预先存在的输入的电平。 

优选地，所述传感器信号包括：指示所述感测到的过程变量的电压；并且，所述检测组件检测所述预先存在的输入作为所述预先存在的输入中预先存在的电压。 

所述过程变量变送器还包括：电流源，可控地耦合至所述处理器， 以将所述控制信号作为控制电流提供给所述传感器。 

优选地，所述传感器包括电阻性温度器件；并且，所述控制电流包括激励电流，所述激励电流被施加于所述电阻性温度器件以获得指示感测到的温度的电压。 

优选地，所述检测组件存储所述预先存在的电压，并对来自传感器的传感器信号补偿预先存在的电压，以获得补偿后的传感器信号。 

优选地，所述检测组件在A/D转换器接收来自传感器的所述传感器信号前补偿所述预先存在的电压，从而A/D转换器从传感器的接收到的传感器信号包括补偿后的传感器信号。 

优选地，所述检测组件通过从来自传感器的所述传感器信号中减去所述预先存在的电压而对所述传感器信号进行补偿，以获得补偿后的传感器信号。 

优选地，减法是由硬件组件执行的。