[实用新型]过程变量变送器

说明书

技术领域

本实用新型涉及在过程控制和监测系统中使用的过程变量变送器。更具体地，本实用新型涉及改变时钟频率以除去时钟同步噪声。 

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、用于将来自传感器的输出转换成数字形式的模-数转换器、用于补偿数字化输出的微处理器、和用于发送补偿输出的输出电路。当前，这种传送通常经由诸如4-20mA控制回路的过程控制回路或无线地进行。 

由这种系统测量的一个示例性参数是通过测量基于电容的差压传感器的电容而感测到的压力。当然，这些类型的压力传感器仅是示例性的并且可以也可以使用其它压力传感器。类似地，压力仅是一个示例性过程变量，并且也可以测量多种其它过程控制参数，例如流量、pH、温度、液面等。因此，虽然相对于压力传感器进行本论述，但是将要认识的是可以相对于其它传感器容易地进行该论述。 

过程变量变送器通常受到各种类型的噪声，所述噪声可能会影响测量电路的精度。模-数(A/D)转换器中的显著噪声源是同步噪声。同步噪声是在重复转换中在A/D转换过程中在相同的相对时间出现的噪声。这类干扰的一个示例是由微处理器产生的总线噪声。如果A/D转换器与处理器总线同步，这类噪声可以在A/D转换器输出中产生偏移误差。 

各种类型的过程变量变送器要进行电磁相容性(EMC)测试程序，所述测试程序寻找在实施射频(RF)辐射测试中产生的干扰的敏感性。同步噪声是响应于收到这类干扰的过程变量变送器的一种机理。 

在这类EMC测试程序中，共模电压噪声相对于变送器的模块壳体被施 加到回路接线。这种电压作为壳体与传感器之间的电容偏差而在测量电路显露出来。当A/D转换器对传感器信号进行采样时，A/D转换器还对通过偏离耦合的噪声进行采样，使得在采样频率的谐波处或附近的噪声在基带中被显露出来，并且显露为测量误差。过程变量变送器对这类噪声输入的系统响应以两种不同的类型出现。第一是宽带误差，第二是窄带误差。当干扰在传感器采样频率或谐波处或附近供给到传感器采样电路时产生窄带误差。这在非常低的频率下(接近直流电流或DC)在基带中产生重叠误差。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题：现有技术中的过程变量变送器通常受到各种类型的噪声影响，这些噪声会影响测量电路的精度。 

在过程变量变送器中，使用时钟信号以传感器采样频率对传感器信号进行采样。还以传感器采样频率对干扰进行采样。进行比较以确定在传感器采样频率或传感器采样频率的谐波处的干扰是否超过阈值水平。如果超过阈值水平，则改变时钟信号以调节传感器采样频率使之远离干扰频率。 

根据本实用新型的一个方面，提供一种过程变量变送器，包括：测量电路，所述测量电路以第一采样频率接收采样时钟信号并以第一采样频率对指示感测到的过程变量的模拟传感器信号进行采样，并将采样到的模拟传感器信号转换成数字信号；谐波能量检测器，所述谐波能量检测器接收采样时钟信号并以第一采样频率对干扰进行采样，并且在所述干扰满足阈值干扰值的情况下产生触发信号；变频时钟电路，所述变频时钟电路接收所述触发信号，并响应于所述触发信号将采样时钟信号的频率改变成替换采样频率，所述替换采样频率不同于第一采样频率；以及处理器，所述处理器接收所述数字信号并提供指示感测到的过程变量的输出。 

在一个实施例中，所述变频时钟电路被构造成将采样时钟信号的频率改变成替换采样频率，所述替换采样频率与第一采样频率相差阈值频率量。 

在另一个实施例中，所述阈值频率量超过对应于第一采样频率的敏感度窄带。 

在另一个实施例中，所述谐波能量检测器被构造成确定采样到的干扰在第一采样频率或第一采样频率的谐波的阈值距离内的频率处是否满足所述阈值干扰值。 

在另一个实施例中，所述谐波能量检测器还包括：比较器，在采样到的干扰具有在第一采样频率的谐波的敏感度窄带内的阈值能量水平的情况下，所述比较器产生所述触发信号。 

在另一个实施例中，所述变频时钟电路被构造成响应于所述触发信号将采样时钟信号的频率改变成多个替换采样频率中的一个。 

在另一个实施例中，所述变频时钟电路包括：电压受控振荡器，所述电压受控振荡器接收电压输入信号并提供作为电压输入信号的函数的振荡器输出信号，所述采样时钟信号由振荡器输出信号产生；具有一组开关的电阻网，所述一组开关构造成控制电压输入信号的值；以及逻辑电路，所述逻辑电路接收触发信号并控制所述一组开关以改变电压输入信号。