[发明专利]在过程变送器中的压力传感器探测装置

说明书

本发明涉及工业的过程控制，尤其是涉及在工业过程控制中测量流体压力所使用的一种压力传感器的探测装置。

压力变送器是用在过程压力的遥测以及把压力信息通过双线过程控制回路，传输到过程控制的控制室。变送器包括有一测量传感器，该传感器用于测出一过程的绝对压力或差分压力，差分压力是例如，用于在通过收缩管道时监视过程流量的变化。

当压力传感器处在恶劣的工作环境时，其精度是随着时间的推移而降低，因此，为了保持压力测量，就需要定期地更换或标定传感器，标定工作就需要工作人员进入现场，卸下传感器再加上测试压力，这是耗时、危险的以及可能需将过程关闭，一种对压力传感器有能力进行探测的压力变送器就不要求将变送器从管线上取下和同过程分离，这是对工业过程控制的有用贡献。

本发明的一个方面是：一变送器有能力在一过程控制系统中对压力传感器进行探测诊断。该变送器包括一具有一用于接收过程压力的压力敏感结构的压力传感器，在一实施例中，一电容器耦合于压力敏感结构而其电容相应于过程压力而变化。测量电路测试出该电容，并使用输出电路通过过程控制回路而将该电容发送出来。探测电路是耦合于压力传感路以及对压力传感器提供一探测输入而完成对压力传感器的探测，探测电路监测由测量电路响应于探测输入而确定的电容量的变化，根据电容的变化，确定关于压力传感器的条件。

图1为本发明的包含有探测电路的变送器的剖视图。

图2为本发明中所使用的传感器的剖面透视图。

图3为本发明在图1中包含有探测电路的变送器所使用电路的方块图。

图4为一实施例中电容对时间的曲线图。

图5为另一实施例的电容对时间的曲线图。

本发明提供一对压力传感器有能力进行探测的过程控制变送器，本发明对易碎材料制成的传感器特别有用，适合的材料包括陶瓷、兰宝石、硅、石英、红宝石和金刚石。

图1显示具有变送器主体52、传感器主体54、和法兰盘55的压力变送器50，传感器主体54包括压力传感器70A和70B，该传感器分别测量过程流体的绝对压力P₁和绝对压力P₂，变送器主体52包括变送器(I/O)电路60，它把压力P₁和P₂的信息通过双金属连线的过程控制环路，例如-4-20mA的电流环路而传送出来，线路板57，将传感线路板58耦合到传感器70A和70B上以及接收有关电感P₁和P₂的电压信号，传感器电路板58上的电路系统将这些信号作数字化处理及使用数据总线62把压力信息送到变送器电路60，在插件67A和67B上固定传感器70A和70B，过程障板71形成空腔75用以防止压力P₁和P₂从传感器主体54的插件67A或67B上消失。空腔75可以是真空或用惰性气体充满，电路板57和58之间横跨障板71提供了电学上的通路73A、73B和73C，图2是附有传感器70A的插板67A的剖切透视图，在一实施例中，插板70A包含有氧化铝。

本发明是使用易碎材料制成的压力传感器，一实施例采用了单晶体材料制成的压力传感结构，并以熔接方式加以接合以免引入异质材料而影响精确度。该结构可以被对结构施压的过程液体所环绕的，这是可能的，因为结构是由抗蚀材料所制成的，包含有易碎材料的传感器，由压缩产生了变形，该压缩所产生的工作应力对误差应力的比值较高，因此有一个较高的信噪比，这是由于易碎材料的受压强度比拉伸强度大所致，这种构造轮廓对腐蚀敏感度较低。因为将该结构直接放在过程液体中，从而省去了隔离膜及光油并改善了可靠性。一由同样单晶体材料所制成的长杆使应力得以隔离并有助于减少应力传递的误差。电学上的引线也通过长杆提供，并同过程液体相隔离，通过长杆件的路径也能被作用一基准压力。