[发明专利]适用于无线通信的处理测量仪器

说明书

技术领域

本发明涉及适用于无线通信的处理测量仪器。 

背景技术

在处理工业中，当前存在对于现场设备的无线连接性的工业推动，这带来了一些额外的挑战。 

适用于无线通信的处理测量仪器通常包括：测量单元，负责获取处理变量的测量值，例如，储罐中的产品的高度；以及无线通信单元，负责外部通信。仪器典型地由具有通常为几年的最小寿命要求的内部电力储备装置(例如电池)来驱动。 

为了在这种电池操作的装置中节约电力，从而延长它们的寿命，测量单元通常遵循激活和睡眠模式的独立工作周期。同时，无线通信单元通常间歇地操作，这通常是遵从基于例如TDMA的无线协议的结果。这可能导致在操作期间两个单元中没有任何一个单元、两个单元之一或两个单元同时激活的随机重叠。 

其结果是，综合的功耗可能呈现出多个功耗极低的时段和多个功耗极高的时段，在功耗极低的时段中测量单元和通信单元都未激活，在功耗极高的时段中测量单元和通信单元都激活。这样的急剧变化的功耗对于实现长的电池寿命是不理想的，并且要求非常高的最大电源电流。 

在依赖于RF和/或微波传输来进行测量处理的仪器中存在其它问题。这种测量仪器的例子是雷达液位计(radar level gauge，RLG)。在这种仪器中，当它们同时操作时，在RF模块(或微波模块)和无线通信模块之间存在相互电磁干扰(EMI)的电势。干扰可以在装置的封装/外壳内部传送，或者如果储罐不屏蔽辐射(例如， 塑料储罐)的话通过环境来传送。 

即使模块在不同的频率下运行，它们也通常必须彼此邻近地被集成，以便最小化形状因子，例如减小板面积或电子板的数量。这可能导致不合理的高模块化规格，所述规格要求使用非常昂贵的离散RF滤波器，所述离散RF滤波器也通过插入损耗和噪声因子使接收机性能劣化(它们通常被布置在任何增益级之前，并且因此对噪声因子具有较大影响)。 

解决相互干扰问题的一个选择是配置根据公共时分方案来发射/接收的模块，在所述公共时分方案中一次仅激活一个模块。然而，这将需要通过公共控制应用对两个模块的操作进行某种同步控制。从集成的角度来看，这不是一个希望的要求，因为两个模块的发展步伐和起点遵循不同的设计路径。例如，雷达液位计模块是高度专门化的测量仪器，而无线通信模块却遵循快速但有时不确定的演化标准路径。 

因此，优选的是以其单独的控制应用来操作各个模块，遵循分别优化的操作方案或协议。这需要在尝试解决上述问题时的不同方法。 

此外，模块需要一些彼此通信的方式，因为由测量单元获得的测量结果要通过无线信道进行发射。这意味着至少当从测量单元向无线通信单元、例如串行链路传送当前测量值时的至少一些同步操作。 

发明内容

因此，本发明的一个目的是减轻上述问题中的至少一些，并提供具有减小的功耗峰值，以及减少或消除电磁干扰(EMI)的无线处理测量仪器。 

根据本发明的第一方面，这个目的和其它目的通过适用于无线通信的处理测量仪器来实现，所述处理测量仪器包括：测量单元，被配置为确定处理变量的测量值，所述测量单元具有包括激活时段和未激活时段的操作，所述激活时段具有比未激活时段更高的功耗。该仪器还包括：存储器，被配置为存储处理变量的当前测量值；无线通信单元，被配置为访问当前测量值，并根据用于间歇激活通信的协议，通 过无线通信信道来传送当前测量值；仲裁逻辑，与测量单元和无线通信单元通信，并被配置为确保测量单元的激活时段在无线通信未激活时出现。 

根据本发明的第二方面，这个目的和其它目的是通过用于传送来自测量单元的处理变量的测量值的方法实现的，所述测量单元被配置为确定测量值。测量单元具有包括激活时段和未激活时段的操作周期，所述激活时段具有比未激活时段更高的功耗。所述方法包括下述步骤：存储处理变量的当前测量值；访问存储的当前测量值；根据用于间歇激活通信的协议，通过无线通信信道来传送当前测量值；以及控制测量单元和无线通信，以确保测量单元的激活时段在无线通信未激活时出现。 

因此，测量单元和通信单元能够例如通过顺序读取/写入访问，经由共用存储器来共享信息。这避免了对于同时激活的需要。仲裁逻辑确保了测量单元和无线单元的活动不重合，由此避免功耗尖峰和干扰。 

通过避免通信单元和测量单元同时激活，可避免由电流-电压尖峰引起的信号干扰和电源噪声。这也要求来自电源的较低的最大电流。 

当仪器由例如电池的内部电力储备装置供电时本发明尤其有利，并且延长了这种电力储备装置的寿命。