[发明专利]动态调整的A/D分辨率

说明书

技术领域

本发明涉及在过程控制和监视系统中使用的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及在操作期间对在这种系统中对模数转换器的输入进行动态调整，以改进A/D测量的分辨率。

背景技术

过程变量变送器用于测量过程控制或监视系统中的过程参数。基于微处理器的变送器经常包括：传感器；模数转换器，用于将来自传感器的输出转换为数字形式；微处理器，用于补偿数字化的输出；以及输出电路，用于发送补偿后的输出。当前，一般通过过程控制环路(比如，4-20mA控制环路)或无线地进行该传输。

由这种系统所测量的一个示例参数是温度，通过测量阻性温度器件(RTD，有时也被称为铂电阻温度计，即PRT)的电阻，或通过测量热电偶输出的电压，来感测温度。当然，温度仅是示例性的，且也可以测量广泛的各种其他过程控制参数。

某些典型的A/D转换器配置有固定的电压基准和可配置的分辨率增益调整。针对可配置的分辨率增益调整的每个增益设置对应于基准点，该基准点是所附电压基准的标量。A/D转换器使用该电压基准来设置A/D转换器的分辨率(以伏特每计数(volts per count)为单位)。从而可以基于测量的模拟输入信号的期望信号电平，来改变A/D转换器的分辨率。

在实现了A/D转换器的常规监视系统中，通常将可配置分辨率增益调整设置为使得A/D转换器可以测量指定传感器的完整范围。即，针对可以容纳整个传感器范围的单一固定的分辨率，来设置可配置分辨率增益调整。然而，实际的输入信号通常可以具有值(或在值的范围中变化)，针对该值，A/D转换器可以设置为更高得多的分辨率。从而，将增益调整设置为设置固定分辨率导致了测量电路不能被调谐为使用A/D转换器的全部能力。

发明内容

一种过程变量变送器，用于测量过程变量，以及在测量过程变量时，基于模拟输入信号的测量值来动态改变A/D转换器的分辨率。可以通过以下方式来完成上述操作：基于测量的模拟信号的值来自动调整可配置分辨率增益调整，通过对测量的输入信号进行规范化，使得其中心位于A/D转换器的最优分辨率窗口，或通过调整提供给A/D转换器的电压基准。

附图说明

图1是耦合到传感器的过程变量变送器的简化框图。

图2是输入电压对分辨率的图。

图3是图1所示的系统的简化框图，其中，A/D转换器具有可配置的分辨率设置。

图4是对输入信号进行规范化的一个实施例的简化框图。

图5A和5B是用于对输入信号进行规范化的一个实现的示意图。

图6是通过改变对A/D转换器的电压基准来动态改变A/D分辨率的一个实施例的简化框图。

图7是示出了系统的操作的一个实施例的简化流程图。

具体实施方式

图1是根据一个实施例的变送器10的简化框图。在图1所示的实施例中，变送器10包括模数(A/D)转换器18、处理器20和可编程分辨率组件22。变送器10被示出为连接到传感器12，传感器12感测由箭头14指示的过程控制参数。变送器10还被示出为连接到双线过程控制环路16，但是取而代之地或作为附加地，其也可以连接到无线变送连接。在一个实施例中，过程控制环路16向变送器10提供功率。处理器20通过过程控制环路16发送信息，并也通过过程控制环路16从其他电路或系统接收信息。作为示例，过程控制环路16可以示意性地是4-20mA过程控制环路，且可以使用合适的通信协议来进行操作。备选地，可以由无线连接来取代过程控制环路16，或除了使用无线连接之外还使用过程控制环路16，该无线连接采用各种无线技术或配置来无线地发送信息。

传感器12示意性地是过程变量传感器，过程变量传感器从正在感测的过程接收输入14。传感器12可以示意性地是用于感测压力、温度、pH、流量等等的传感器。传感器12示意性地向A/D转换器18提供指示感测到的参数的模拟输出24。

在本描述中，将传感器12描述为温度传感器。然而，也可以使用任何其他合适的传感器，且温度仅是可以感测的变量或参数的一个示例。