[发明专利]带有改进的幅度调节器的传感器

说明书

本发明涉及用来检测工作变量并提供表示该变量的双线输出的传感器。

现有技术中此类传感器的幅度范围小，分辩率低，为解决此问题，现有技术采用跨接线和开关，造成多种问题。

本发明的目的是提供一种宽幅度范围分辩率高的传感器，工作变量可包括压力，温度，流量和其它工作变量。传感器有一幅度调节器，用来调节传感器输出的幅度。传感器包括检测装置，该装置检测工艺变量和提供表示该工作变量的检测器输出。传感器还包括连接在幅度调节器和检测器输出端的幅度控制装置。幅度控制装置控制双线输出。幅度控制装置进一步包括用于调节幅度的第一阻抗装置。这一第一阻抗装置具有随幅度调节量的增加而增加的第一阻抗。滑线控制装置还包括用于调节幅度的第二阻抗装置。该装置具有随幅度调节量的增加而减少的第二阻抗。第一和第二阻抗都连接在检测器输出端，使双线输出得到一个提高了的为幅度调节量函数的分辩力。传感器还包括连接到幅度控制装置的输出装置。该输出装置提供上述双线输出。

在本发明较好的实施例中，传感器还包括用于接纳幅度调节器的调节装置。该调节装置连接幅度控制装置。幅度调节器是通过调节部件接在幅度控制装置上来控制第一阻抗和第二阻抗的大小。在另一个较佳实施方案中，幅度控制装置还包括用于放大检测器输出的，具有一输入和连接到第一和第二阻抗装置上的输出的放大器。第一阻抗装置连接在放大器的输出的输出装置之间来提供传感器幅度的前馈控制。第二阻抗装置连接在放大器的输入和输出之间提供放大器增益的反馈控制。幅度的前馈和反馈控制都影响输出分辩力。对输出分辩率的两种影响结合起来给出了选定的调节比的理想输出分辩力从而传感器可用来在较宽的调节比范围内进行检测并且基本上克服了第一和第二阻抗装置的不期望的分辩力极限。

在另一个较佳实施例中，第一阻抗和第二阻抗装置共同构成一个可变电阻，比如电位器。电位器有一个可调节的抽头，该抽头连接到放大器的输出来提供所要求的高分辩力。在另一个较佳实施例中，双线输出是用来激励传感器的4～20毫安电流。检测装置可包括一个电容压电检测器。

图1是表示带幅度调节器的传感器的先有技术的部分为线路、部分为框图的图示。

图2是分辩力系数线，以先有技术传感器和本发明的传感器的增益为函数的图示。

图3是按照本发明的传感器的部分为线路图，部分为框图的示意图。

图4是按照本发明的电容性压力传感器线路图。

图1中的线路部分10表示典型的先有技术传感器。工作压力P加在检测装置20上，该装置用于容性地检测工作压力P并在导线22上给出检测器输出Vs。导线22上的输出Vs的幅值表示检测到的压力P。运算放大器26的正向输入端24检测检测器输出。运算放大器26的输出28经由导线32连接到幅度调节电位器34的端子1上。幅度调节电位器34的端子2连到固定参考电位（直流公共点）36上。电位器的滑片;端子3，通过导线42接在运算放大器26的反相输入端38上。电位器34各有一个接在1端和3端之间的电阻R₁和接在3端和2端之间的电阻R₂。电位器的分辩力与电阻最小增量△R决定的值有关。△R可由电位器具体调节。电位器的分辨率（△R/（R₁+R₂））是电位器调节量△R的最小实际增量和电位器的总电阻（R₁+R₂）之比。

放大器26和电位器34构成接受检测器输出Vs并提供幅度调节输出Va的增益级44。输出级的增益是（△Va/△Vs）之比，由电位器按照如下公式进行调节来控制的增益

＝ (△Va)/(△Vs) ＝（R₁+R₂）/R₂……公式1

其中△Vs是检测器输出幅值的变化，Va表示幅度调节输出的相应变化。

幅度调节输出Va是加在输出电路46上，该输出电路向一个双线电流环路提供一个4～20毫安的输出信号48，该环路包括串联的电源52和负载阻抗54。传感器的幅度是输出电流变化与输入压力变化之比。在这类传感器中调节幅度使传感器适用于各种输入压力是是必要的。例如，当传感器应用于某一用途希望用一个16毫安输出电流变化，来表示10psi（每平方英寸10磅）的输入压力变化，而当同样的传感器用于另一用途时，必须进行调节以使16毫安输出电流变化表示每平方英寸100磅的输入压力变量。