[发明专利]具有改进的温度计算的过程温度变送器

说明书

背景技术

过程工业使用过程变量变送器来监视与诸如化学工厂、制浆厂、石油工厂、药品工厂、食品工厂和其他流体处理工厂中的固体、浆体、液体、蒸汽和气体等物质有关的过程变量。过程变量包括：压力、温度、流量、电平、浑浊度、密度、浓度、化学成分以及其他特性。过程温度变送器提供与所感测到的过程温度有关的输出。一般在过程通信环路上将温度变送器输出传送到控制室或者其他过程设备，以使得可以监视和/或控制该过程。为了监视过程温度，温度变送器一般地包括温度传感器(例如电阻式温度设备(RTD))或者与温度传感器相耦合。

RTD响应于温度的改变来改变电阻。通过测量RTD的电阻，可以计算温度。一般通过将已知的电流流经RTD，并测量在RTD上产生的相关电压来完成这种电阻测量。

在典型的温度变送器中，RTD测量使用内置的电阻固定的电阻器作为参考。参考电阻用于测量流经测量电路的电流，以计算传感器电阻。这要求两个测量点，或者针对每次更新进行扫描，以得到与传感器温度相对应的高精度的电阻性测量。每次扫描一般要求建立时间(settling time)，并且一般在与设置的线路抑制频率(rejection frequency)相对应的多个电源线路循环上被变换。针对包括内在偏置测量在内的测量，平均RTD更新可以花费大致250毫秒。如果温度变送器耦合到单一温度传感器上，该时间一般不是非常长。然而，由于更新的过程温度变送器(例如以贸易名称Model 848T Fieldbus销售的高密度温度变送器设备，可以从Chanhassen，Minnesota的Emerson Process Management买到)，可以使用8个RTD传感器。使用8个RTD传感器将导致该大致250毫秒乘以8。在某些环境下，该更新速率可能太慢而使得用户难以接受。虽然如果省略参考扫描就可以极大地提高更新速率，然而可能过度地降低温度测量的精确度。

提供能够在不增加扫描时间的情况下感测RTD电阻并提供高质量温度输出的温度变送器将代表过程工业温度变送器的进步。虽然可以将该进步应用到任何的过程工业温度变送器，然而对于耦合到相对大数量的RTD的温度变送器，将特别有利。

发明内容

描述了在过程温度变送器中用于提供过程温度输出的方法。该方法包括：提供流经包括参考电阻器和电阻式温度设备(RTD)在内的电路的测量电流。当测量电流流经参考电阻时，测量参考电阻上的第一电压。当测量电流流经RTD时，还测量RTD上的第一电压。基于测量到的参考电阻器上的电压和测量到的第一电压，计算RTD的第一电阻。基于RTD的第一电阻，提供第一过程温度输出。随后当测量电流流经RTD时，在RTD上测量第二电压。然后，基于测量到的RTD上的第二电压和测量到的参考电阻器上的第一电压，估计参考电阻器上的第二电压。基于测量到的第二电压和所估计的第二电压，计算RTD上的第二电阻。基于第二电阻，提供第二过程温度输出。

附图说明

图1是过程温度变送器的图解视图，对于该过程温度变送器，本发明的实施例特别有用。

图2是依照本发明的实施例，提供过程温度的方法的流程图。

具体实施方式

图1是过程温度变送器的图解视图，对于该过程温度变送器，本发明的实施例特别有用。过程温度变送器12包括：环路通信器20、多个传感器端子22、电流源24、电压测量器件26、控制器28和开关/复用器30。

环路通信器20耦合到过程控制环路16(以虚线示出)，并适于在过程控制环路16上进行通信。过程控制环路16是能够传递与过程信息有关的信号的任何物理配置。例如，过程通信环路16可以是双线4-20mA过程通信环路。耦合到这种过程通信环路的过程变量变送器控制流经环路的电流量，以使得该电流对应于过程变量。在一些过程通信环路实施例中，通电等级足够低，以符合本质安全规范，该本质安全规范例如在1998年10月出版的题为“Intrinsically Safe Apparatus and Associated Apparatus for Use in Class I，II，and III Division 1Hazardous(Classified)Locations”，分类号3610的Factory Mutual Approval Standard中阐述的本质安全规范。一些过程变量变送器可以在如此低的能量等级上操作，以使得其可以从4-20mA过程通信环路接收所有需要的电功率。