本发明专利技术公开一种具有远程压力传感器的过程流体压力变送器。所述变送器包括电子元件壳体和设置在电子元件壳体中并且被配置为按照过程通信协议进行通信回路通信装置。控制器，设置在电子元件壳体内并且连接到回路通信装置。传感器测量电路设置在电子元件壳体内并且连接到控制器。远程压力传感器壳体被配置为直接连接至过程并且与电子元件壳体分离。压力传感器设置在远程压力传感器壳体内。压力传感器形成具有随着过程流体压力变化的电特性的至少一个电子部件。所述电子部件的多个部分直接地连接到多芯电缆，多芯电缆将压力传感器可操作地连接到传感器测量电路。
【技术实现步骤摘要】
传感器和传感器电子元件分离的过程流体压力变送器
技术介绍
过程监测和控制系统用来监测和控制工业过程的操作。工业过程在生产中用来制 造各种产品，如成品油、医药、纸张、食品等等。在大规模生产中，这些过程必须被监测和控 制，以在所需参数范围内操作。“变送器”已成为一个术语，其用来描述连接到过程装置并且用于检测过程变量 的装置。过程变量的示例包括压力、温度、流量等。通常情况下，变送器位于远程位置(即 在“现场”中)，并且将感测到的过程变量传送回到位于中央的控制室。使用各种技术用 于传输过程变量，包括有线和无线通信两者。一种常见的有线通信技术采用所谓的二线 式过程控制回路，其中单一的一对电线用来同时传送信息以及提供电力到变送器。用于 传递信息的一种已为大家接受的技术是通过将通过过程控制回路的电流水平控制在4mA 和20mA之间。4-20mA范围内的电流值可以被映射到过程变量的相应值。其他通信协议 包括HART遛通信协议，其中除4-20mA通信电流模拟信号之外，对数字信号进行调制； FOUNDATION 现场总线(Fieldbus)协议，其中所有通信都是数字化地进行的；无线协议，诸 如无线HART(IEC62591)等等。变送器的一种类型是压力变送器。在一般情况下，压力变送器是测量过程的流体 的压力的任何类型的变送器。(术语流体包括气体和液体以及它们的组合。)压力变送器 可以用于直接测量压力，包括压差、绝对压力或表压。此外，使用已知的技术，压力变送器可 以用来基于在两个位置之间的过程流体中的压差测量过程流体的流量。通常情况下，压力变送器包括压力传感器，压力传感器通过隔离系统连接到过程 流体的压力。隔离系统可以包括例如物理接触过程流体的隔离膜片和以及在隔离膜片和压 力传感器之间延伸的隔离填充流体。填充流体一般地包括诸如油之类的基本不可压缩的流 体。在过程流体施加压力在隔离膜片上时，所施加的压力的变化在隔离膜片上传递，通过隔 离流体并且传递到压力传感器。这种隔离系统防止压力传感器的精密部件直接地暴露到过 程流体。大量市售的过程流体压力变送器可用于有效地测量过程流体压力。这些装置通 常凭借隔离系统或填充有过程流体的长管将压力带到变送器。这种结构的示例显示在图1A-1D0图1A显示典型蒸汽流装置。由于高温，过程流体压力变送器10远离过程12安 装。一对压力脉冲管线14、16与多个连接件一起使用，并提供开口以将过程压力带到变送 器10。图1B图示高温压力变送器。由于高温，通过使用用于传递压力的辅助油填充系 统，压力变送器20远离过程安装，。图1C是典型的远程密封系统30。在这种情况中，压力通过油填充的辅助系统34 被传送回到变送器32。图1D是流量计40的图解视图，其中主元件42产生压差。压差由管44内的两个 脉冲管线或引压管(impulse line)向上传递到共面变送器接口 46。关于图1A-1D图示的结构已经是成功的并且提供许多优点。模块化变送器设计已 经能够实现大批量生产和高度受控的过程，以提高性能。标准共面接口允许分配效率，并允 许用于校准和更换的分离点(separation point)。然而,这些结构确实存在某些限制。举 例来说，将压力带到变送器是昂贵的，因为它需要大量的金属和辅助加压系统。结构可能会 受到潜在的泄漏点、插塞式管线和其他脉冲管线问题的影响。此外，这些结构也可能易受到 机械振动的影响。提供可以测量在其源头上的压力而无需将这个压力传送到正常过程压力范围以 外的结构将推进过程流体压力测量和控制技术。
技术实现思路
一种过程流体压力变送器，具有远程压力传感器。所述变送器包括电子元件壳体 和设置在电子元件壳体中并且被配置为按照过程通信协议进行通信的回路通信装置。控制 器，设置在电子元件壳体内并且连接到回路通信装置。传感器测量电路，设置在电子元件壳 体内并且连接到控制器。远程压力传感器壳体被配置为直接地连接至过程并且与电子元件 壳体分离。压力传感器设置在远程压力传感器壳体内。压力传感器形成具有随着过程流体 压力变化的电特性的至少一个电子部件。所述电子部件的多个部分直接地连接到多芯电 缆，多芯电缆将压力传感器可操作地连接到传感器测量电路。附图说明图1A-1D说明本专利技术的实施例在其中特别有用的示例结构。图2和3是根据本专利技术实施例的远程安装的压力传感器系统的图解视图。图4是根据本专利技术的实施例的连接到单个电子元件壳体的多个远程压力传感器 的图解视图。图5是根据本专利技术实施例的连接至远程密封件或嵌入远程密封件内的远程传感 器的图解视图。图6是用于本专利技术实施例的柔性膜片、基于电容的差压传感器的剖视图。图7是根据本专利技术实施例的远程压力测量系统的系统框图。具体实施方式本专利技术的实施例大致源自压力传感器本身与传感器电子元件的物理分离。因此， 接近过程的唯一电子部件是压力传感器。虽然在过去已经尝试将压力传感器与检测电子元 件分离，但这些尝试一般地要求至少一些电子电路，如二极管，被连接到压力传感器并靠近 压力传感器安装。因此，在过程流体温度非常高的应用中，这些种技术将受限于电子部件的 工作温度范围。参见，例如，Dahlke的美国专利4，250，490。根据本专利技术的各个实施例，接 近过程的唯一电子部件是压力传感器本身。在一些实施例中，温度传感元件可以设置为压 力传感器的一部分或作为独立的传感器。因此，在本专利技术实施例中唯一的热限制是由压力 传感器和/或可选温度传感器的结构所引起的。将压力传感器与传感器电子部件分离在高性能系统中是有悖常理的。一般来说， 传感器是相当高阻抗、低信号装置。分离增加了增加错误到信号的机会。为了适应这种物理分离，本专利技术实施例主要包括传感器电子元件，其帮助减少错误，同时使得能够实现远程 传感器系统的优势。图2和3是远程安装的压力传感器系统的图解视图。图2说明连接到主元件102 的远程壳体100。远程壳体100包括差压传感器204 (见图6)和用于补偿的温度传感器(未 显示)。传感器204的每个压力相关元件,如每个电容板(capacitive plate),直接连接到 多芯电缆106中的各个单独的导体。不像现有技术中的尝试，没有电子部件(如二极管) 插入壳体100内的电容板和电缆106的每个导体之间。电缆106优选使用屏蔽电缆将电子 元件壳体104连接到远程传感器100。对比图2与图1D，优势是明显的，其中包括，节约成 本、减少潜在泄漏路径。优选地，远程壳体100完全与主元件102集成在一起。在另一个实 施例中，可以采用模块化设计，其将具有螺栓连接到主元件102的远程壳体100。同样可以 采用其他选择，包括排气阀/排水阀和利用集合管。此外，该结构还可以适应多变量应用。 在一个实施例中，远程壳体102通过刚性支架连接到电子元件壳体104，刚性支架有助于保 护其中的电互连。图3是连接过程流体管道108的远程传感器100的图解视图。凭借其直接连接， 壳体100内的压力传感器直接测量在管道108内流动或以其他方式存在的过程流体压力， 并且提供与过程流体压力有关的电特性，如电压、电阻、电容、电感等等。壳体104内的传感 器电路测量电特性并将该电特性的数字指示提供到壳体104内的处理器电路。已经发现本专利技术的实施例采用基于电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有远程压力传感器的过程流体压力变送器，所述变送器包括：电子元件壳体；回路通信装置，设置在电子元件壳体中并且被配置为按照过程通信协议进行通信；控制器，设置在电子元件壳体内并且连接到回路通信装置；传感器测量电路，设置在电子元件壳体内并且连接到控制器；远程压力传感器壳体，被配置为邻近过程连接并且与电子元件壳体分离；压力传感器，设置在远程压力传感器壳体内，压力传感器形成具有随着过程流体压力变化的电特性的至少一个电子部件；和其中所述电子部件的多个部分直接地连接到多芯电缆，多芯电缆将压力传感器可操作地连接到传感器测量电路。
【技术特征摘要】
2011.09.26 US 13/245,3061.一种具有远程压力传感器的过程流体压力变送器，所述变送器包括电子兀件壳体；回路通信装置，设置在电子元件壳体中并且被配置为按照过程通信协议进行通信； 控制器，设置在电子元件壳体内并且连接到回路通信装置；传感器测量电路，设置在电子元件壳体内并且连接到控制器；远程压力传感器壳体，被配置为邻近过程连接并且与电子元件壳体分离；压力传感器，设置在远程压力传感器壳体内，压力传感器形成具有随着过程流体压力变化的电特性的至少一个电子部件；和其中所述电子部件的多个部分直接地连接到多芯电缆，多芯电缆将压力传感器可操作地连接到传感器测量电路。2.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，其中所述电子部件包括至少一个电容器，并且其中所述电子部件的每个部分是电容板。3.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，其中远程压力传感器壳体包含至少一个隔离膜片，所述至少一个隔离膜片将过程流体与压力传感器隔离但将过程流体压力传递到压力传感器。4.根据权利要求3所述的过程流体压力变送器，其中，过程流体压力通过基本不可压缩的填充流体传递。5.根据权利要求4所述的过程流体压力变送器，其中，填充流体是单组分有机硅扩散泵用流体。6.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，其中，压力传感器被设置以直接地接触过程流体。7.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，其中，压力传感器壳体和电子元件壳体用刚性支架连接在一起。8.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，其中，多芯电缆是屏蔽多芯电缆。9.根据权利要求1所述的过程流体压力变送器，还包括温度传感器，该温度传感器设置在远程压力传感器壳体中，并且被配置以测量过程流体温度并且通过多芯电缆将过程流体温度的指示...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·C·海德克，约翰·舒尔特，戴维·A·布罗登，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：
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