[实用新型]使用图像采集装置进行过程变量测量的现场设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业过程控制或监视系统。更具体地，本实用新型涉及工业过程中的过程变量测量。

背景技术

在工业设置中，控制系统被用于监控和控制工业和化学过程等的存量。通常，执行这些功能的控制系统使用现场设备，所述现场设备分布在工业过程中的关键位置处并且通过过程控制回路连接到控制室中的控制

电路。术语“现场设备”指的是在分布式控制或过程监控系统中执行功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和监测中使用的所有设备。

一些现场设备包括用于检测过程变量的过程变量传感器。示例性的过程变量包括流量、压力、液位、温度、pH值、阀或马达的位置、马达转速、致动器位置等。

许多类型的过程变量传感器是基于侵入性技术的，其中传感器必须直接或间接地暴露到过程流体，以便获得过程变量测量值。

实用新型内容

在一个方面中，提供了一种现场设备，用于监测工业过程的过程变量，该现场设备包括：过程部件，该过程部件呈现作为过程变量的函数的相对运动；图像捕获装置，该图像捕获装置被配置以捕获由于过程部件的相对运动而变化的图像；连接到图像捕获装置的图像处理器，该图像处理器配置以检测过程部件的相对运动，和基于检测到的相对运动测量过程变量；和连接到图像处理器的输出电路，该输出电路被配置以提供与测量到的过程变量相关的输出。

在上述现场设备中，所述相对运动可以包括过程部件的位移。

在上述现场设备中，所述相对运动可以包括过程部件的变形。

在上述现场设备中，所述相对运动可以包括过程部件的重复运动。

在上述现场设备中，检测到的运动可以包括所述相对运动的频率。

在上述现场设备中，检测到的运动可以包括所述相对运动的振幅。

在上述现场设备中，过程变量可以选自由压力、温度、流量、液位、速度、质量和位置构成的过程变量组。

上述现场设备可以包括被配置以照射过程部件的辐射源，并且其中图像捕获装置接收由辐射源照射的过程部件的图像。

在上述现场设备中，图像捕获装置可以包括单像素传感器

在上述现场设备中，图像捕获装置可以包括行扫描传感器。

在上述现场设备中，图像捕获装置可以包括二维阵列。

在上述现场设备中，图像处理器可以进一步被配置以基于捕获的图像对工业过程进行诊断。

上述现场设备可以包括存储器，该存储器被配置以存储用于由图像处理器在检测过程部件的相对运动时使用的基准图像。

在上述现场设备中，图像捕获装置捕获过程部件的图像。可替换地，图像捕获装置可以随着过程部件移动并捕获参考元件的图像。

上述现场设备可以包括用于根据控制信号控制工业过程的控制元件，并且其中控制信号是与测量的过程变量相关的输出的函数。

附图说明

图1是示出了可以实施本实用新型的过程控制系统的简化框图。

图2是放置在过程流体流中的涡旋脱落杆的横截面透视图。

图3是图2的涡旋脱落杆的延伸部的位置随时间的变化的曲线图。

图4是示出了来自图1的过程现场设备的简化框图。

图5是示出了用于图4的现场设备的图像捕获装置的一个配置的简化电路图。

图6是示出了用于图4中显示的现场设备的处理电路的一个示例的简化示意图。

图7是示出了用于图4中显示的现场设备的图像捕获装置的另一个示例配置的简化示意图。

图8是显示其中图像捕获装置相对于参考点移动的配置的视图。

具体实施方式

使用图像捕获技术来测量工业过程的过程变量。更具体地讲，成像技术用于观察过程部件，该过程部件呈现作为过程变量的函数的相对运动。由于相对运动引起的捕获图像中的变化可以与过程变量中的变化相互关联并且用于测量过程变量。相关性可以通过曲线拟合或将相对运动与过程变量相关联的其他技术获得。相关性可以基于运动的任何属性，包括振幅、频率、运动频谱、特定运动图案、运动的存在或不存在等等。