[发明专利]用于断线检测的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统和用于操作测量系统用于在测量系统中的断线的检测的方法，包括至少一个第一传感器，该传感器由至少两根导线连接到测量系统，该测量系统包括电流源，该电流源在导线中产生电流并且通过至少一个第一传感器，其电流在测量系统中被检测，该测量系统基于测量的电流或电压来测量至少第一传感器的阻抗，该测量系统将所述阻抗的测量的结果发送到连接的系统。

背景技术

在基于RTD或TC的基本温度测量中，一些用于确定RTD的阻抗或跨越TC的电压的导线，将是电流较少的，并且因此在断线的情况下促使错误的测量。

断线检测在温度变送器(temperaturetransmitter)行业内是已知的并且几个专利描述了不同的技术：

专利号JP55060828“Detectorforthermocouplefailure(用于热电偶故障的检测器)”描述了一种技术，其中差动电流和共模电流两者被馈送到TC传感器以分析绝缘恶化和断线。在测试期间，TC电压的测量，并由此温度是无效的。

专利号JP59065267“Apparatusfordetectingwirebreakageoftemperaturedetectingelement(用于检测温度检测元件的断线的装置)”描述了一种技术，其中两个RTD被用来估计两个RTD传感器之一内的断线的存在。并且该技术不支持补偿线电阻。

专利号JP2011242349“Resistancetemperaturedetectorcircuit(电阻温度检测器电路)”描述了一种用于3线RTD测量的技术，其包括基于馈送到RTD的电流中的变化的断线检测。如果在不同的RTD传感器电流的连续两次测量表示不同的RTD值，由于电流变化，所有电压电平将相应地发生变化，并由此也能够检测断线的指示。

基于通过非导电导线的测试电流的周期性注入，接着结果电压的测试，温度变送器通常实施于断线检测系统。断线将会导致电压增加。在测试电流的注入期间以及然后松弛时期，温度测量被禁止，因为该测量将被注入电流影响，从而无效。这个断线检测方法会导致温度测量相对慢(上升时间为0.5到1秒的范围)。

发明内容

本发明的目的是能够在使用2线、3线或4线RTD和TC温度测量的温度传感器系统中检测断线和传感器故障同时温度测量。此外本发明一般可以用于导线的监测以及高电阻电压测量。

本发明的另一个目的是部分地使用用于断线检测的温度测量信号路径，而不违反或影响温度测量。

该目的可以通过公开在权利要求1的前序部分的一种系统来实现，并进一步被修改使得测量系统包括AC电流源，该AC电流源产生AC电流，该AC电流被传输通过导线，并且通过至少第一传感器，该AC信号在测量系统中被分析，该测量系统分析AC信号的电压和电流之间的相位角的变化，测量系统通过相位角的分析检测至少一个导线的断线。

由此，如果在测量传感器上的阻抗的信号的频率和导线测试基本信号的频率中的足够差值是足够高的，则使得可能在接收信号的系统中在第一测量信号和下一第二线测试信号之间进行区分。在传感器被操作为低频传感器的情况下，然后高频导线检测是可能的。这里，可能测量在激活AC电流和AC电压的测量之间的相位差。取决于传感器的类型，只要导线正导通，电流和电压之间的相位角将具有相对恒定值。在导线被损坏的情况下，存在在产生电流的AC源和测量的AC电压之间的相位差中的变化。因此，可以立刻指示断线。通过在频率中的足够差值，在低频信号的分析被执行之前，可能通过简单的滤波来滤除AC信号。不同的测量方法是可能的，例如，其中注入交流电流信号的一些减少被执行的模拟滤波器，但更复杂的数字的滤波也是可能的，其中由交流电流的注入产生的所有信号都被移除。通过连续操作AC电流源，将有可能执行导线的连续分析。在一些应用中，以时间间隔执行断线的检测是可能的。导线的阻抗中的任何快速变化，也许还有在传感器中的任何快速变化可以被检测，因为它们将导致在电流和测量的电压之间的相位角的变化。如果系统具有有关从传感器预期的信号的最大频率的知识，则有可能简单地通过检测阻抗中的快速变化，通过指示相位角中的变化，以指示存在断线或者可能故障的传感器。

可以在交流源产生的AC信号的频率比从传感器接收的信号的频率高很多。传感器测量带宽和产生的AC信号之间的频率中的足够的距离必须存在。如果用来去除注入的断线检测信号的、传感器测量路径中的滤波器被实施为窄带陷波滤波器，则充足相对频率距离可以非常小。