[发明专利]利用传感器应力诊断的工业过程温度变送器

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制或者监测工业过程的工业过程控制或监测系统。更具体地，本发明涉及一种用于感测工业过程的温度的温度变送器。

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。温度变送器典型地包括：传感器；模数转换器，用于将来自传感器的输出转换为数字形式；微处理器，用于补偿数字化的输出；以及输出电路，用于发送补偿的输出。典型地，通过过程控制回路执行发送，例如4-20mA的电流回路。一个示例参数是可以通过测量RTD(电阻温度器件)的电阻来感测的温度，或者热电耦传感器的电压输出，RTD也称作PRT(铂电阻温度计)传感器。

随着过程变量变送器中的温度传感器的老化，其精度可能趋向于退化，尤其是如果所述传感器经历了高于或低于传感器标准温度范围的过度温度。这种退化可能导致完全失效，其中需要替换传感器或者变送器本身。另外，所述退化也可能导致温度读取时的错误。这可能是不引人注意的，并且导致在工业过程的监测或控制时的误差。

发明内容

一种用于感测工业过程的温度的温度变送器包括：温度传感器，配置用于提供与工业过程的温度有关的传感器输出。测量电路与所述温度传感器耦合，并且配置用于基于所述传感器输出来确定工业过程的温度。输出电路提供与所测量的温度有关的输出。存储器配置用于存储与温度传感器经历的过度温度事件有关的温度信息。诊断电路基于所存储的温度信息对所述温度传感器或其他部件的条件进行诊断。

附图说明

图1示出了包括配置用于感测过程流体温度的温度传感器在内的工业过程控制系统的简化图。

图2A是连接用于利用RTD传感器测量温度的温度变送器的框图。

图2B是连接用于利用热电耦传感器测量温度的温度变送器的框图。

图3是根据本发明的步骤的简化框图。

具体实施方式

如在背景技术中所讨论的，温度变送器的温度传感器随着时间老化并且退化。这可以导致温度测量时的误差以及传感器的最终失效。已经发现这种退化的一个来源是由于将温度传感器暴露到过度的温度，引起对于传感器的损坏。例如，可能将传感器暴露到超过用于构成所述传感器材料的限制的温度。过度的温度可以是过高的温度或过低的温度。

本发明监测过程变量变送器中的温度传感器经历的过度温度事件的次数。基于这种信息，可以执行诊断并进行与传感器退化概率有关的判定。过度温度的监测可以是传感器已经经历的过度温度事件的次数、过度温度事件的持续时间和/或过度温度事件期间的温度。可以将这种信息存储在过程变量变送器的存储器中，或者存储在与温度传感器本身相关联的存储器中。

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配置用于与过程管道7耦合。变送器10包括温度传感器18，例如，所述温度传感器18可以包括热电耦或RTD传感器。变送器10配置用于向例如过程控制室6的另一个位置发送信息。所述发送可以是通过过程控制回路，例如双线过程控制回路11。所述过程控制回路可以是根据任意所需形式，例如包括4-20mA过程控制回路、承载数字通信的过程控制回路、无线过程控制回路等等。在图1所示的示例中，所述过程变量由控制室6处的电源6A供电。通过过程控制回路11接收供电。感测电阻器6B可以用于感测流过回路11的电流，从而监测由变送器10发送的温度相关信息。应该理解的是可以使用向传感器供电并且对所述传感器信息进行传送的其他方法。

图2A是连接用于利用RTD传感器18测量温度的温度变送器10的框图。变送器10与过程控制回路11相连，所述过程控制回路向变送器10供电，并且在所述过程控制回路上发送和接收信息。变送器10包括具有端子1至4的端子模块14，用于与传感器耦合，所述传感器例如是RTD温度传感器(如图2A所示)或者热电耦温度传感器(如图2B所示)。传感器18可以在变送器10内部或外部。变送器10包括微处理器22，所述微处理器通过输入/输出(I/O)电路24与控制回路11相连。电路24也利用来自回路11的功率向变送器10供电。电流源50向传感器18施加电流I_S。差分放大器26的正输入和负输入与传感器18相连，并且向高精度A/D转换器28提供输出。存储器30存储用于微处理器22的指令和信息，所述微处理器按照由时钟32确定的速度操作。

在操作时，变送器10测量传感器18的温度，并且通过控制回路11发送温度的表示。变送器10采用以下等式来计算传感器18的温度的电阻值：