[发明专利]可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可靠检测多个模拟输入信号的方法，该输入信号利用第一和第二模数转换器被转换为相应的数字的单次测量值。

本发明涉及一种模拟输入电路，具有：用于多个模拟输入信号的电输入端；用于输出对应一致的测量值的测量值输出端；以及用于输出信息、特别是错误信息或报警信息的信息输出端。模拟输入电路具有：一个上一级控制单元；两个模数转换器以及至少一个在前接入的、可控制的多路复用器，该多路复用器用于利用控制单元将输入信号的至少一部分连接于各个模数转换器。

最后，本发明涉及一种测量传感器以及一种特别是用于在双线电流回路上运行的测量变换器。测量传感器以及测量变换器分别具有：多个用于检测如压力、力、温度或类似值的物理测量值的传感器单元；以及至少一个这样的模拟输入电路，该模拟输入电路用于检测相应的、来自于各个传感器单元的模拟输入信号。

背景技术

模拟输入信号理论上可以来自于任意的信号源，例如来自于测量传感器或来自于音频源或视频源。

本申请的重点是那些在其中检测作为测量值的物理值的方法，这些值例如为压力、温度、力、流量或类似值。测量值典型地来自于传感器单元，例如来自于压力传感器、温度传感器、力传感器或流量传感器。传感器单元例如可以集成在测量传感器或测量变换器中，或者连接在其上。测量变换器可以是现场设备，该设备典型地使用于系统技术和自动化技术中，例如使用于化学工业、石油化学中和井下开采中。这样的测量变换器，例如西门子公司(Fa.Siemens)的型号为SITRANS P的测量变换器，在双线电流回路上运行以用于传输测量值。通过同一个双线电流回路，测量变换器也被供给了用于为电子电路馈电的电能。

通常这样的测量传感器和测量变换器具有一个或多个模拟输入电路，这些电路利用相应的测量方法实现测量。对此，模拟输入电路具有一个或多个所谓的模拟-/数字-转换器，缩写为模数转换器(A/D-Umsetzer)。该转换器将施加的模拟输入信号或测量信号转换为对应一致的数字的测量值。可以通过来自于多个单次测量值的平均值来提高需要检测的输入信号的准确性。如果设计为检测多个输入信号，那么可以在模数转换器之前接入模拟的多路复用器。这种多路复用器例如可以由上一级控制单元、例如由微控制器进行控制，以用于选择期望的测量通道。可替换的是，多路复用器可以已经被集成在模数转换器中。在此情况下，模数转换器具有多个用于模拟输入信号的信号输入端。

为了检测开头所述的测量值，在测量传感器和测量变换器中，特别是为了实现精确地调节工业的或化学的过程而需要高度精确的并且同时快速的测量，以便例如可以在压力下降的情况下能够以过程技术(prozesstechnisch)快速接入(eingreifen)。在其上还对运行安全性和可靠性提出了高要求的那些测量传感器和测量变换器也必须以更高的标准进行认证，例如根据所谓的按照IEC 61508的SIL标准(SIL表示安全完整性等级(Safety Integrity Level))。

为了满足该标准已知的是，冗余地装配测量传感器或测量变换器。在这种解决方案中不利的是由于两倍或甚至于多倍的设计而产生的大的空间需求量以及高费用。也已知了测量设备，该设备满足以上所述标准，并且同时不冗余地设计。然而这样的测量设备很昂贵，这是因为所需要的模数转换器必须是快速的、安全的并且同时也还必须是高精度的。这种特殊的模数转换器与常规的模数转换器相比贵许多倍，常规的模数转换器相比较而言或者是快速但精度低，或者是精度高但速度慢。特殊的模数转换器的价格经常高于被大批量生产的商业的模数转换器多个价格等级。此外也要考虑的是，采样率通过模拟输入信号的多路复用而被大大降低。在通常应用的希格马-德尔塔转换器(Sigma-Deltal-Umsetzern)中，即使当例如两个或三个输入信号被“多路复用(gemultiplext)”时，采样率甚至降低了6个系数(Faktor)。其原因在于模数转换器的输入电路中滤波器的必需的起振时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于可靠检测多个模拟输入信号的方法，以及一种用于实施该方法的模拟输入电路。

本发明的另一个目的在于，提出具有这种类型的模拟输入电路的一种合适的测量传感器以及一种合适的测量变换器。