[发明专利]传感器诊断改进的过程温度变送器

说明书

技术领域

本发明涉及用来监测工业过程中的过程变量的类型的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及用来检测过程的温度的过程变量变送器。

背景技术

加工工业采用过程变量变送器检测与化学、泵、石油、制药、食品和其它加工工厂中的诸如固体、浆体、液体、蒸汽和气体之类的物质相关的过程变量。过程变量包括压力、温度、流量、液位、浊度、密度、浓度、化学成分和其它特性。过程流体温度变送器提供与检测到的过程物质温度相关的输出。到控制室的温度控制回路或其它输出可以被发送到另一个过程装置，以便可以监测和控制该过程。为了监测过程流体温度，变送包括温度传感器，如热电偶或电阻式温度装置(RTD)。

在温度测量应用中，重要的是确认温度测量何时是不正确的。这可能由引线/传感器破裂、过多的线路电阻或短路情况引起。在温度传感器和过程温度变送器之间通常存在可能出现故障或变成老化的大量连接点。一些商用过程温度变送器在提供读数之前验证温度传感器连接完整性。其中，包括诊断的温度变送器的示例包括Kirkpatrick等人(名称为“TWO-WIRE FLUID TEMPERATURE TRANSMITTER WITH THERMOCOUPLE DIAGNOSTICS”的美国专利No.6,556,145)，Castle(名称为“COMPUTERIZED REMOTE RESISTANCE MEASUREMENT SYSTEM WITH FAULT DETECTION”的美国专利No.5,317,520)、Kirkpatrick(名称为“OPEN SENSOR DIAGNO STIC SYSTEM FOR TEMPERATURE TRANSMITTER IN A PROCESS CONTROL SYSTEM”的美国专利No.5,703,575)。

已经用在温度变送器中的一种这样的诊断技术基于多个测量值的收集。这些测量值由过程温度变送器顺序地收集以独立地测试每个导体。对于断路传感器和过多的线路电阻测试，过程温度变送器可以将电流脉冲独立地施加至温度传感器引线中的每一根，并测量所产生的电压。如果测量到的电压超过阈值，则可以确认出现故障。如果引线或温度传感器元件断路，则电流脉冲将测量到的电压驱动到高至足以超过阈值。当引线合适地连接和传感器元件未损坏时，提供用于电流流动的路径，并且检测到的电压将保持低于阈值，指示正确的连接。对于四线式RTD，这需要三个断路传感器测量值以评估RTD的完整性(一根线总是连接至电流返回路径共用的电路)。

绕线式RTD温度传感器容易由于暴露至振动而变为断路。这种振动可以包括大振幅瞬态活动、持久的低振幅活动或二者。为了测试断路传感器状态，获得温度检测元件的电阻测量值。如果欧姆测量值低于由软件设定的阈值，则确定传感器被断路了。这个过程目前需要三个测量点来确认这种状态，并且可能花费200毫秒量级的时间。

存在对改进温度传感器诊断的不断需求。

发明内容

一种过程温度变送器，其能够与具有多根引线的至少一个温度传感器一起运行。该温度变送器包括测量电路，该测量电路能够可操作地连接至所述至少一个温度传感器以提供所述至少一个温度传感器的电参数的指示。控制器连接至测量电路以获得所述指示并提供过程温度输出。电流源将测试电流同时施加至所述多根引线。诊断电路测量每根引线上的电压响应以提供温度传感器的诊断指示。

附图说明

图1是过程流体温度变送器的环境的示意图。

图2是过程流体温度变送器12的示意图。

图3是过程流体温度变送器的系统框图。

图4是示出至温度传感器的电连接的示意图。

图5是示出诊断期间RTD的引线上的输入电压的信号曲线图。

图6A为根据本发明的实施例的测试温度传感器的方法的流程示意图。

图6B为根据本发明的实施例的用于产生用于诊断传感器退化的各种信息的配置的示意图。

图7为根据本发明的实施例的用于短路温度传感器的测试的配置的示意图。

具体实施方式