專利名稱：用于確定來自兩個(gè)分離的傳感器的壓力差的測量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于基于至少兩個(gè)輔助被測量變量的系列產(chǎn)生被測量變量的測量值的序列的測量設(shè)備。被測量變量可以特別地是壓力差，其中第一輔助被測量變量是第一壓力并且第二輔助被測量變量是第二壓力，并且其中經(jīng)由在第一壓力的測量值和第二壓力的測量值之間形成的差確定壓力差的值。
背景技術(shù)：
例如，在德國專利申請102008054913中描述了這種測量設(shè)備。對于這種類型的測量裝置的操作而言，第一輔助被測量變量和第二輔助被測量變量的測量值記錄的同步是重要的，因?yàn)?，例如在利用兩個(gè)壓力傳感器的、根據(jù)壓力差原理的流量測量的情形中，在非同步化測量值記錄的情形中靜態(tài)壓力的波動將會被解釋成流量的波動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的因此在于提供一種本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的測量設(shè)備，該測量設(shè)備減小了在輔助被測量變量的記錄之間的時(shí)間間隔。根據(jù)本發(fā)明通過如在獨(dú)立專利權(quán)利要求I中限定的測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)了該目的。本發(fā)明的測量設(shè)備用于產(chǎn)生被測量變量的測量值的序列，該被測量變量是第一輔助被測量變量和至少一個(gè)第二輔助被測量變量的函數(shù)，該測量設(shè)備包括第一測量換能器，其用于記錄并且用于發(fā)射第一輔助被測量變量的值的序列；至少第二測量換能器，其用于記錄并且用于發(fā)射第二輔助被測量變量的值的序列；評價(jià)單元，其用于基于第一輔助被測量變量和至少第二輔助被測量變量的值的序列計(jì)算被測量變量的測量值的序列；其中該測量設(shè)備進(jìn)而具有控制單元，該控制單元用于借助向第一測量換能器輸出的控制信號的第一序列，和向第二測量換能器輸出的控制信號的第二序列來同步化第一輔助被測量變量和至少第二輔助被測量變量的序列的記錄；其中至少控制信號的第一序列獨(dú)立于控制信號的第二序列可變化。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，從第一輔助被測量變量的當(dāng)前值的記錄直至第一參考信號的輸出來限定第一處理時(shí)間，并且從第二輔助被測量變量的當(dāng)前值的記錄直至第二參考信號的輸出來限定第二處理時(shí)間，其中控制單元被設(shè)計(jì)成記錄至少第一參考信號的輸出和第二參考信號的輸出的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)，并且考慮第一和第二處理時(shí)間或者在第一和第二處理時(shí)間之間的差，改變用于至少一個(gè)測量換能器的控制信號，從而減小在記錄第一輔助被測量變量的各個(gè)當(dāng)前值的時(shí)間點(diǎn)和至少記錄第二輔助被測量變量的各個(gè)當(dāng)前值的時(shí)間點(diǎn)之間的偏差。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一參考信號表示第一輔助被測量變量的當(dāng)前值或者第一校驗(yàn)和，其中特別地將在第一輔助被測量變量的當(dāng)前值之后輸出第一校驗(yàn)和，并且其中第二參考信號表示第二輔助被測量變量的當(dāng)前值或者第二校驗(yàn)和，其中特別地將在第二輔助被測量變量的當(dāng)前值之后輸出第二校驗(yàn)和。
在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一和/或第二測量換能器包括第一和/或第二 ASIC，該第一和/或第二 ASIC用于控制第一或者第二輔助被測量變量的記錄值分別地到將被輸出的數(shù)字值的轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，ASIC或者多個(gè)ASIC包括有限狀態(tài)機(jī)，該有限狀態(tài)機(jī)用于記錄值的轉(zhuǎn)換和用于第一和/或第二輔助被測量變量的數(shù)字化值的輸出。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，控制信號的第一序列包括時(shí)鐘信號的第一序列，和/或控制信號的第二序列包括時(shí)鐘信號的第二序列。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一處理時(shí)間達(dá)到時(shí)鐘信號的第一序列的時(shí)鐘脈沖的特定第一數(shù)目，和/或第二處理時(shí)間達(dá)到時(shí)鐘信號的第二序列的時(shí)鐘脈沖的特定第二數(shù) 目。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一有限狀態(tài)機(jī)要求時(shí)鐘信號的第一序列的時(shí)鐘脈沖的特定第一數(shù)目，和/或第二有限狀態(tài)機(jī)要求時(shí)鐘信號的第二序列的時(shí)鐘脈沖的特定第二數(shù)目。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一和/或第二測量換能器包括用于將各個(gè)輔助被測量變量的記錄值轉(zhuǎn)換成將由各個(gè)測量換能器輸出的數(shù)字值的SAR轉(zhuǎn)換器、快閃(flash)轉(zhuǎn)換器或者增量總和(delta sigma)轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一輔助被測量變量是第一壓力，其中第一測量換能器包括第一壓力傳感器，并且第二輔助被測量變量是第二壓力，其中第二測量換能器包括第二壓力傳感器，并且其中被測量變量被確定為在第一壓力和第二壓力之間的差。


現(xiàn)在將基于附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中的圖如下地示出圖I本發(fā)明的測量布置的示意性表示；和圖2在本發(fā)明的測量布置的初始化的情形中的數(shù)據(jù)流的圖表。
具體實(shí)施例方式圖I所示設(shè)備包括作為第一測量換能器的第一壓力測量換能器模塊I和作為第二測量換能器的第二壓力測量換能器模塊2，以及評價(jià)模塊3。第一壓力測量換能器模塊I包含第一壓力傳感器11，第一壓力傳感器11與第一介質(zhì)壓力Pi可接觸，并且具有用于輸出表示第一介質(zhì)壓力的第一原始信號的換能器，其中該換能器例如可以是電容性或者(壓電)電阻性換能器。進(jìn)而，該壓力測量換能器模塊包含第一溫度傳感器，第一溫度傳感器記錄第一壓力傳感器的溫度，并且輸出表示溫度的溫度信號。第一壓力測量換能器模塊進(jìn)而包含具有ASIC 12的第一信號調(diào)節(jié)電路，ASIC 12首先調(diào)節(jié)第一壓力傳感器的模擬原始信號和在給定情形中的溫度信號，并且然后數(shù)字化該兩個(gè)信號。第一壓力和第一溫度的數(shù)字信號經(jīng)由第一外部纜線連接14而被傳輸?shù)降诙毫y量換能器模塊2的傳輸單兀23。第一外部纜線連接14可以具有例如以下線路 直流電壓供應(yīng)V+，其用于供應(yīng)第一壓力測量換能器模塊， 地線，
時(shí)鐘信號線，其從第二傳感器模塊向第一傳感器模塊傳輸具有時(shí)鐘頻率fl的時(shí)鐘信號，和 數(shù)據(jù)線，其例如以第一傳輸速率傳輸?shù)谝粔毫偷谝粶囟鹊臄?shù)字信號。在這些由于EMC要求而有必要的程度上，除了時(shí)鐘信號線和數(shù)據(jù)線，可以在每一種情形中設(shè)置另外的線路以輸送具有相反符號的相應(yīng)的信號。第一壓力和第一溫度的數(shù)字信號從傳輸單元經(jīng)由第一內(nèi)部連接25而被傳輸?shù)降诙毫y量換能器模塊2中的映射單元24。除了已經(jīng)述及的傳輸單元23和映射單元24，第二壓力測量換能器模塊2包含第二壓力傳感器21，第二壓力傳感器21與第二介質(zhì)壓力p2可接觸，并且具有用于輸出表示第二介質(zhì)壓力的第二原始信號的換能器22，其中該換能器可以是例如電容性或者(壓電)電阻性換能器。進(jìn)而，該壓力測量換能器模塊包含第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器記錄第二壓力傳感器21的溫度，并且輸出表示溫度的第二溫度信號。該第二壓力測量換能器模塊進(jìn)而 包含第二信號調(diào)節(jié)電路22，該第二信號調(diào)節(jié)電路首先調(diào)節(jié)第二壓力傳感器的第二模擬原始信號和在給定情形中的第二溫度信號并且然后數(shù)字化該兩個(gè)信號。第二壓力和第二溫度的數(shù)字信號從第二信號調(diào)節(jié)電路經(jīng)由第二內(nèi)部纜線連接26而被傳輸?shù)接成鋯卧?4。在第一和第二內(nèi)部纜線連接25、26的情形中，由于短的傳輸路徑，可以省略時(shí)鐘信號和數(shù)據(jù)信號的反相線路的對稱化。這里，除了能量供應(yīng)，在每一種情形中，僅僅提供了具有第一傳輸速率的數(shù)據(jù)線和具有時(shí)鐘頻率Π的時(shí)鐘線。映射單元24包含微控制器或者FPGA (未示出)，其在一方面提供用于第一壓力測量換能器模塊I的時(shí)鐘信號并且在另一方面記錄第一壓力和第一溫度以及第二壓力和第二溫度的輸入數(shù)字信號，并且輸出包含關(guān)于第一壓力和第二壓力以及第一和第二溫度的信息的信號以傳輸?shù)皆u價(jià)模塊3。向評價(jià)模塊的傳輸經(jīng)由第二外部纜線連接28發(fā)生，第二外部纜線連接28例如包括以下線路 直流電壓供應(yīng)V+，其用于供應(yīng)第二壓力測量換能器模塊， 地線， 時(shí)鐘信號線，其從評價(jià)模塊向第二傳感器模塊傳輸具有頻率fl的時(shí)鐘信號，和 數(shù)據(jù)線，其以第一傳輸速率或者以減半的第一傳輸速率從映射單元24向評價(jià)模塊傳輸信號。評價(jià)模塊3包含具有用于計(jì)算在第一介質(zhì)壓力和第二介質(zhì)壓力之間的差的微控制器的主電子器件，以及用于連接到兩個(gè)線環(huán)的供應(yīng)電路，在該線環(huán)上將計(jì)算的壓力差輸出為4... 20mA電流信號。進(jìn)而，在形成該差之前，微控制器可以使用補(bǔ)償算法作為相關(guān)聯(lián)的溫度測量值的函數(shù)而對于第一壓力和第二壓力校正所接收的壓力測量值。供應(yīng)電路提供用于主電子器件和用于連接模塊的電源電壓。進(jìn)而，主電子器件包含HART調(diào)制解調(diào)器，從而調(diào)制到表示以下測量值中的一個(gè)或者多個(gè)的電流信號(在給定情形中數(shù)字)信號上第一壓力、第二壓力、壓力差、第一溫度和第二溫度。進(jìn)而，可以經(jīng)由HART調(diào)制解調(diào)器向評價(jià)模塊傳輸控制命令。第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的測量值記錄的同步化對于本發(fā)明而言是重要的。映射單元24用于這一點(diǎn)，該映射單元24作為一種控制單元，接收壓力測量換能器模塊1、2的兩個(gè)ASIC 12、22的被調(diào)節(jié)的信號。在第一 ASIC 12和映射單元24之間布置的傳輸單元23在從第一 ASIC 12到映射單元24的數(shù)據(jù)傳輸中至多引起對于實(shí)際意圖可忽略的延遲?，F(xiàn)在將基于圖2解釋與同步化有關(guān)的信號的時(shí)間演變。在初始化測量設(shè)備時(shí)，控制單元24首先向兩個(gè)ASIC中的一個(gè)、例如向第一 ASIC12發(fā)送例如幾十kHz的第一時(shí)鐘信號作為控制信號的第一序列。在例如幾十微秒的、未被精確地限定的公差時(shí)間之后，第一ASIC 12發(fā)送它的具有幾個(gè)100字節(jié)的長度的初始化代碼。在另外的未被精確地限定的公差時(shí)間之后，第一 ASIC 12開始測量值電報(bào)的傳輸，測量值電報(bào)然后被以規(guī)則的序列輸出，其中測量值電報(bào)的準(zhǔn)確的重復(fù)頻率是第一時(shí)鐘信號的函數(shù)。在第一 ASIC 12的、完整的初始化代碼的接收之后，控制單元24開始向第二 ASIC22傳輸?shù)诙r(shí)鐘信號作為控制信號的第二序列，其中第二時(shí)鐘信號初始地具有例如、諸如與第一時(shí)鐘信號相同的頻率。類似地，在例如幾十微秒的、未被精確地限定的公差時(shí)間之后，第二 ASIC 22發(fā)送它的具有幾個(gè)100字節(jié)的長度的初始化代碼。在另外的未被精確地 限定的公差時(shí)間之后，第二 ASIC 22也開始測量值電報(bào)的傳輸，測量值電報(bào)然后被以規(guī)則的序列輸出，其中這里測量值電報(bào)的準(zhǔn)確的重復(fù)頻率是第二時(shí)鐘信號的函數(shù)。在沒有測量值電報(bào)的進(jìn)一步同步化的情況下，如基于第二傳感器的第一測量值電報(bào)的接收時(shí)間與第一傳感器的測量值電報(bào)的接收時(shí)間的比較可認(rèn)識到地，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的各自的當(dāng)前測量值將會在時(shí)間方面以彼此間未被限定的關(guān)系存在。經(jīng)由例如達(dá)+/-1%或者達(dá)+/-0. 4%地改變時(shí)鐘信號中的一個(gè)的頻率、例如改變第二時(shí)鐘信號的頻率，測量值電報(bào)的同步化能夠快速地實(shí)現(xiàn)。作為用于在測量值電報(bào)之間的時(shí)間偏差的量度，測量值電報(bào)的上升沿或者它們的端部可以在每一種情形中均被相互比較。就測量值電報(bào)通常在端部處包含校驗(yàn)和而言，端部的比較是有利的，這實(shí)現(xiàn)了通過與校驗(yàn)和的端部同步化而同時(shí)獲得了與各自的測量值電報(bào)的確認(rèn)的同步化。當(dāng)然，僅當(dāng)測量值電報(bào)在時(shí)間方面與測量值記錄以固定的關(guān)系存在時(shí)，因此當(dāng)限定的處理時(shí)間存在時(shí)，經(jīng)由測量值電報(bào)的測量值記錄的同步化才是合理的。當(dāng)測量值的調(diào)節(jié)在限定數(shù)目的時(shí)鐘脈沖中經(jīng)由有限狀態(tài)機(jī)發(fā)生時(shí)，特別地是這種情形。在本情形中，第一壓力測量換能器和第二壓力測量換能器具有相同的處理時(shí)間。因此，測量值記錄的同步化在這里要求測量值電報(bào)的同步化。在非相等的但是盡管如此仍然限定的處理時(shí)間tp t2的情形中，其中例如，^H1，將提供相應(yīng)的延遲tdelay Ft^t1，將以該延遲在第一輔助被測量變量的測量值電報(bào)之后接收第二輔助被測量變量的測量值電報(bào)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生被測量變量的測量值的序列的測量設(shè)備，所述被測量變量是第一輔助被測量變量和至少第二輔助被測量變量的函數(shù)，所述測量設(shè)備包括 第一測量換能器(1)，所述第一測量換能器(I)用于記錄并且用于輸出所述第一輔助被測量變量的值的序列； 至少第二測量換能器(2)，所述第二測量換能器(2)用于記錄并且用于輸出所述第二輔助被測量變量的值的序列；和 評價(jià)單元(3)，所述評價(jià)單元(3)用于基于所述第一輔助被測量變量和至少所述第二輔助被測量變量的值的序列計(jì)算所述被測量變量的測量值的序列； 其特征在于，所述測量設(shè)備具有控制單元(24)，所述控制單元(24)用于借助向所述第一測量換能器(I)輸出的控制信號的第一序列和向所述第二測量換能器(2)輸出的控制信號的第二序列來同步化所述第一輔助被測量變量和至少所述第二輔助被測量變量的序列的記錄，其中至少所述控制信號的第一序列獨(dú)立于所述控制信號的第二序列可變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量設(shè)備，其中 從所述第一輔助被測量變量的當(dāng)前值的記錄直至第一參考信號的輸出來限定第一處理時(shí)間，其中從所述第二輔助被測量變量的當(dāng)前值的記錄直至第二參考信號的輸出來限定第二處理時(shí)間， 其特征在于， 所述控制單元被設(shè)計(jì)成記錄至少所述第一參考信號的輸出和所述第二參考信號的輸出的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)，并且考慮所述第一和第二處理時(shí)間或者在所述第一和第二處理時(shí)間之間的差，改變用于至少一個(gè)測量換能器的控制信號，從而減小在記錄所述第一輔助被測量變量的各個(gè)當(dāng)前值的時(shí)間點(diǎn)和至少記錄所述第二輔助被測量變量的各個(gè)當(dāng)前值的時(shí)間點(diǎn)之間的偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量設(shè)備，其中所述第一參考信號表示所述第一輔助被測量變量的當(dāng)前值或者第一校驗(yàn)和，其中特別地將在所述第一輔助被測量變量的當(dāng)前值之后輸出所述第一校驗(yàn)和，并且 其中所述第二參考信號表示所述第二輔助被測量變量的當(dāng)前值或者第二校驗(yàn)和，其中特別地將在所述第二輔助被測量變量的當(dāng)前值之后輸出所述第二校驗(yàn)和。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的測量設(shè)備，其中所述第一和/或所述第二測量換能器包括第一和/或第二 ASIC，所述第一和/或第二 ASIC用于控制所述第一或者第二輔助被測量變量的記錄值到將被輸出的數(shù)字值的轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量設(shè)備，其中所述ASIC或者多個(gè)ASIC具有有限狀態(tài)機(jī)，所述有限狀態(tài)機(jī)用于記錄值的轉(zhuǎn)換和用于所述第一和/或第二輔助被測量變量的數(shù)字化值的輸出。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的測量設(shè)備，其中所述控制信號的第一序列包括時(shí)鐘信號的第一序列，和/或其中所述控制信號的第二序列包括時(shí)鐘信號的第二序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6和權(quán)利要求2所述的測量設(shè)備，其中所述第一處理時(shí)間達(dá)到所述時(shí)鐘信號的第一序列的時(shí)鐘脈沖的特定第一數(shù)目，和/或其中所述第二處理時(shí)間達(dá)到所述時(shí)鐘信號的第二序列的時(shí)鐘脈沖的特定第二數(shù)目。
8.根據(jù)權(quán)利要求7和5所述的測量設(shè)備，其中第一有限狀態(tài)機(jī)要求所述時(shí)鐘信號的第一序列的時(shí)鐘脈沖的特定第一數(shù)目，和/或其中第二有限狀態(tài)機(jī)要求所述時(shí)鐘信號的第二序列的時(shí)鐘脈沖的特定第二數(shù)目。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的測量設(shè)備，其中所述第一和/或所述第二測量換能器具有用于將各個(gè)輔助被測量變量的記錄值轉(zhuǎn)換成將由各個(gè)測量換能器輸出的數(shù)字值的SAR轉(zhuǎn)換器、快閃轉(zhuǎn)換器或者增量總和轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的測量設(shè)備，其中所述第一輔助被測量變量是第一壓力，并且所述第一測量換能器包括第一壓力傳感器，其中所述第二輔助被測量變量是第二壓力并且所述第二測量換能器包括第二壓力傳感器，并且其中所述被測量變量被確定為在所述第一壓力和所述第二壓力之間的差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生被測量變量的測量值的序列的測量設(shè)備，該被測量變量是第一輔助被測量變量和至少一個(gè)第二輔助被測量變量的函數(shù)，該設(shè)備包括用于記錄并且輸出第一輔助被測量變量的值的序列的第一測量傳感器(1)、用于記錄并且輸出第二輔助被測量變量的值的序列的至少第二測量傳感器(2)、用于使用第一輔助被測量變量和至少第二輔助被測量變量的值的序列計(jì)算被測量變量的測量值的序列的評價(jià)單元(3)；該測量設(shè)備進(jìn)而包括控制單元(24)，該控制單元(24)用于借助向第一測量換能器(1)輸出的控制信號的第一序列和向第二測量換能器(2)輸出的控制信號的第二序列同步化第一輔助被測量變量和至少第二輔助被測量變量的序列的記錄，至少控制信號的第一序列獨(dú)立于控制信號的第二序列可變化。
文檔編號G01L13/00GK102656435SQ201080056984
公開日2012年9月5日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者羅穆亞爾德·吉拉爾迪, 馬克·施拉赫特爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司