[发明专利]用于工业定位的具有天线和天线屏蔽器的无线现场设备

说明书

背景技术

在工业装备中，控制系统用于监测和控制工业过程和化学过程等的总 量(inventory)。典型地，所述控制系统采用现场设备实现这些功能，所 述现场设备被分配在工业过程中的关键位置上并由过程控制环耦合到控 制室中的控制电路。术语“现场设备”表示实现在所分配的控制中或过程 监测系统中的功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和监测中所 使用的所有设备。

现场设备被过程控制和测量工业为多种目的所使用。通常，这种设备 具有现场强化(field-hardened)包壳，以使得它们可以安装在室外各种相 对恶劣的环境中，并能够抵抗温度、湿度、振荡、机械冲击等的极端的气 候条件。这些设备通常还可以在相对低的功率下操作。例如，现场设备目 前能够接受其全部工作电力来自已知的4-20mA循环。

一些现场设备包括换能器。换能器被理解为基于物理输入产生电输出 的设备，或者基于电输入信号产生物理输出的设备。典型地，换能器将输 入转换为具有不同形式的输出。不同类型的换能器包括各种分析装备、压 力传感器、热敏电阻、热电偶、应变计、流量变送器、定位器、致动器、 螺线管、指示灯及其它。

典型地，每个现场设备还包括通信电路或者在过程控制环上的其它电 路，所述通信电路用于与过程控制室通信。在一些装置中，所述过程控制 环还被用于将经过调整的电流和/或电压传送给所述现场设备以便为所述 现场设备提供电力。

传统地，模拟现场设备已经通过双线过程控制电流环耦合到控制室， 其中每个设备通过单个双线控制环耦合到控制室。典型地，在所述双线之 间维持压差，并对于模拟模式处于12-45伏特的电压范围内，而对于数字 模式处于9-50伏特的电压范围内。一些模拟现场设备通过将在电流环中流 过的电流调制为与所感测到的过程变量成正比的电流来将信号发送给控 制室。其它的模拟现场设备可以在所述控制室的控制下通过控制流经所述 环的电流的幅度来实现动作。另外地，或可选地，所述过程控制环可以携 带用于与现场设备通信的数字信号。数字通信允许通信程度比模拟通信大 得多。另外，数字设备也不需要针对每个现场设备而进行单独布线。进行 数字通信的现场设备可以响应于所述控制室和/或其它现场设备，并与所 述控制室和/或其它现场设备进行选择性地通信。此外，这种设备可以提 供额外的信号，例如诊断和/或警报。

在一些装置中，无线技术已经开始被用于与现场设备通信。无线操作 简化了现场设备的布线和设置。在工业定位中，一种特定形式的无线通信 被称为无线网格网络(wireless mesh networking)。这是一种相对新的通信 技术，其被证明在商业测量应用中能够实现低成本、电池供电和无线通信。 无线网格网络通常是短范围的无线通信系统，其采用低功率射频通信，且 通常不会以长距离、车间对车间、台对台或站对站的通信为目标。尽管本 发明的实施例主要参照无线网格网络通信进行描述，但是本发明的实施例 可普遍地应用于采用任意形式的射频通信的任何现场设备。

通常，无线射频通信需要采用天线。在这种苛刻的工业环境中，天线 是相对脆弱的物理部件。另外，如果天线被损坏，则可能削弱与现场设备 本身的通信。如果用于外壳的天线密封件被损坏或劣化(例如被紫外曝光 或水解劣化)，则环境密封将失效并使得所述设备受损。

提供与工业定位中的现场设备一起使用的结实的射频天线将提供更 具鲁棒性(robust)的无线现场设备通信，并对于工业过程测量和控制的 技术领域有益。

发明内容

公开了一种无线现场设备。所述无线现场设备包括包壳，在所述包壳 中设置有处理器。电源模块也可以位于所述包壳的内部，并被耦合到所述 处理器。无线通信模块以可操作的方式耦合到所述处理器，并配置用于采 用射频信号通信。天线被耦合到无线通信模块。天线屏蔽器(radome)被 安装到所述包壳，并由聚合材料制成。所述天线屏蔽器具有室，在所述室 内部包含所述天线。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的无线现场设备的框图；

图2是根据本发明的实施例的无线现场设备的示意图；

图3是根据本发明的实施例的天线和天线屏蔽器组件的分解轴测图；

图4是根据本发明的另一个实施例的天线和天线屏蔽器组件的分解轴 测图。

具体实施方式