[实用新型]过程变量变送器

说明书

技术领域

本发明涉及用于在过程控制和监测系统中测量温度的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及在数字化过程变量的测量时监测测量电路内的噪声电平。 

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，如，压力、流量、pH等。因此，虽然关于温度传感器进行当前讨论，将意识到：关于其他传感器，可以一样容易地继续该讨论。 

在传统测量电路中，在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。在许多温度测量应用中，用户在控制策略中使用温度测量前了解温度测量何时不管出于什么原因而降级可能是非常重要的。恶化情形可以是由于各种不同的原因，包括：引线/传感器破损、过大的线路电阻、腐蚀或松动的连接等。 

已在温度变送器中实现了若干诊断，以评估静态情形，如，引线电阻、过大的DC电压、或传感器破损。然而，这些静态情形中的任一个可能变为在处理测量期间发生的瞬态、动态、或非永久状态。这可 能导致若干测量误差源。 

例如，在数字化过程期间，对输入至测量模数(A/D)转换器的电压进行平均，并且不提供与数字化过程期间的噪声有关的信息。非对称噪声可能在提供至控制系统的输出中引起测量误差。 

此外，噪声当前可能是以变送器的更新率在变送器内逐采样估计的，但在某些情况下，这样可能太慢。因此，以比更新率高的频率发生的测量噪声也可能引起误差。 

此外，(传感器线路上或变送器内部)过大的线路电阻或测量电容可能影响测量电路的稳定时间(settling time)。如果稳定时间未设置得足够长，可能发生超过变送器精度规范的测量误差。然而，直接增加稳定时间降低了测量更新率。因此，在测量更新率和由于稳定稳定时间过短而发生的测量误差之间可能存在折中。 

实用新型内容

本发明意在解决的技术问题在于，如何对过程变量变送器的测量期间改变的噪声进行检测。 

根据本发明的一方面，提供了一种过程变量变送器，其特征在于包括：模数(A/D)转换器，接收由感测过程变量的传感器提供的传感器信号，并将传感器信号转换为数字信号。处理器接收数字信号，并提供指示数字信号的测量输出。噪声检测器接收传感器信号，并产生第一值和第二值，所述第一值指示相对于正阈值的正噪声事件的数目，所述第二值指示相对于负阈值的负噪声事件的数目。处理器估计噪声计数，并基于第一和第二值产生指示检测到的噪声的噪声输出。 

优选地，所述噪声检测器包括：正噪声阈值发生器，接收所述传感器信号，并产生正阈值作为正电压阈值；以及负噪声阈值发生器，接收所述传感器信号，并产生负阈值作为负电压阈值。 

优选地，所述噪声检测器还包括：正噪声计数器，接收所述传感器信号、时钟输入和正电压阈值，并在所述传感器信号沿正向超过所述正电压阈值时，随时钟信号上的每个时钟脉冲累积正计数。 

优选地，所述噪声检测器还包括：负噪声计数器，接收所述传感 器信号、时钟输入和负电压阈值，并在所述传感器信号沿负向超过所述负电压阈值时，随时钟信号上的每个时钟脉冲累积负噪声计数。 

优选地，所述处理器基于来自正噪声计数器的正噪声计数和来自负噪声计数器的负噪声计数来产生噪声输出。 

优选地，所述处理器基于来自正噪声计数器的正噪声计数和来自负噪声计数器的负噪声计数将噪声输出产生为对噪声的表征。 

优选地，所述处理器在所述A/D转换器正将来自所述传感器的所述传感器信号转换为所述数字信号时产生对噪声的表征。 

优选地，所述处理器通过分析来自正噪声计数器的正噪声计数和来自负噪声计数器的负噪声计数来产生噪声输出，以识别噪声对称、噪声频率和噪声电平。 

优选地，所述A/D转换器在稳定时间内将来自所述传感器的所述传感器信号转换为所述数字信号；并且，所述处理器产生噪声输出，以标识稳定时间是否对测量误差做出贡献。