专利名称：具有热电偶极性检测的过程变量变送器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在过程控制和监控系统中的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及采用热电偶感测工业过程流体的温度的过程变量变送器。
背景技术：
过程变量变送器用来在过程控制或监控系统中测量过程参数。典型地，变送器包括某种类型的过程变量传感器，其具有由模数转换器数字化并提供至微处理器的输出。一种类型的过程变量传感器是温度传感器，其用来感测过程流体的温度。感测的温度可以直接使用，或者可以用来补偿其它过程变量，如流量。过程变量通过过程控制回路从远程位置传递至本地位置。过程控制回路例如可以包括二线式过程控制回路或其它结构，包括无线结构。一种类型的温度传感器是热电偶，其在两种类型的金属被放置为接触时形成。在这两种金属之间产生电压，该电压与接合处的温度相关。该电压可以被测量，如果希望，可以由变送器中的电路数字化。热电偶具有构造为连接至变送器的第一和第二电连接器的两条线。然而，为了获得精确的温度测量值，必须知道热电偶相对于第一和第二电连接器的方位(即，极性)。
发明内容
一种用于测量工业过程的温度的过程变量变送器，包括构造为连接至热电偶的第一导线的第一电连接器，第一电连接器包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极由不同材料制成，并且构造为电连接至热电偶的第一导线。第二电连接器构造为连接至热电偶的第二导线，第二电连接器包括第三电极和第四电极。第三电极和第四电极由不同材料制成，并且构造为电连接至热电偶的第二导线。第二导线的材料不同于第一导线的材料。测量电路连接至第一连接器和第二连接器，该测量电路构造为提供与热电偶的温度相关的输出。该测量电路还构造为基于在第一、第二、第三和第四电极中的至少两个电极之间获得的至少一个测量值识别热电偶的极性。
图1为示出包括构造为感测过程流体的温度的热电偶温度传感器的工业过程控制系统的简化示意图。图2为示出连接至热电偶温度传感器的温度变送器的简化示意图。图3为示出热电偶和变送器的电连接器之间的电连接的透视图。图4为示出至热电偶的电连接的示意图。图5为用于连接至本发明的电连接的热电偶的计数(电压)与采样(时间)的图表。
具体实施例方式图1为工业过程控制系统5的简化示意图。在图1中，过程管道7载送过程流体。 过程变量变送器10构造为连接至过程管道7。变送器10包括过程变量传感器18，其例如包括热电偶，变送器10构造为将信息传递至远程位置，如过程控制室6。传递可以通过过程控制回路，如二线式过程控制回路11。过程控制回路可以与任何期望的格式一致，例如， 4-20mA过程控制回路、载送数字通信的过程控制回路、无线过程控制回路等。在图1中示出的例子中，过程控制回路11由控制室6的电源6A供电。这种电源用来将电力提供至过程变量变送器10。感测电阻器6B可以用来感测通过回路11的电流。本发明涉及一种过程变量变送器，其构造为识别连接至该装置的温度传感器的方位(即，极性)。图2为本发明的一种实施方式的简化结构图，其中过程变量变送器10连接至过程控制回路11。变送器10包括构造为连接至热电偶18的接线盒14。接线盒14图示为包括4个接线端，电连接器1、2、3和4。对于热电偶，仅要求两个电连接器。过程变量 10包括多路复用器20，其构造为将数据提供至模数转换器，模数转换器将数据数字化并将其提供至微处理器22，用于处理数据和/或采用输入/输出电路M在过程控制回路11上传输数据。在该例子中，输入/输出电路M还构造采用在二线式过程控制回路11上接收的电力将电力提供至过程变量变送器10。在无线结构中，电池可以用作电源。多路复用器 20由微处理器22控制，以在来自接线盒14的多种输入之间选择。如下文更详细地讨论的那样，在接线端1和2与多路复用器20之间存在两个电连接。差分放大器沈连接至多路复用器20，并构造向模数转换器观提供电压输出。所述电压输出与连接至多路复用器20 的如由微处理器22选择的任意两个输入之间的电压相关。微处理器22根据存储在存储器 30中的指令以由时钟32确定的速度运转。例如，微处理器22可以采用由模数转换器观提供的电压以确定来自热电偶18的与温度相关的信息。在操作期间，热电偶18的温度在接线端(电连接器)1和2之间产生电压VraNPUT。 参照电压Vtckef也连接至多路复用器20。变送器10通过采用下述等式确定热电偶温度Vrc 来测量热电偶传感器18的温度，其中
权利要求
1.一种用于测量工业过程的温度的过程变量变送器，包括第一电连接器，构造为连接至热电偶的第一导线，第一电连接器包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极构造为电连接至热电偶的第一导线；第二电连接器，构造为连接至热电偶的第二导线，第二电连接器包括第三电极和第四电极，第三电极和第四电极构造为电连接至热电偶的第二导线，第二导线的材料不同于第一导线的材料；和测量电路，连接至第一连接器和第二连接器，该测量电路构造为提供与热电偶的温度相关的输出，该测量电路还构造为基于在第一、第二、第三和第四电极中的至少两个电极之间获得的至少一个电压测量值识别热电偶的极性。
2.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中测量电路构造为基于所述至少一个电压测量值识别热电偶的类型。
3.根据权利要求2所述的过程变量变送器，其中测量电路构造为如果热电偶的被识别类型不同于存储在测量电路中的配置，则测量电路提供输出。
4.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中第一电极和第二电极包括不同的材料。
5.根据权利要求4所述的过程变量变送器，其中第三电极和第四电极包括不同的材料。
6.根据权利要求5所述的过程变量变送器，其中第二电极和第四电极包括相同的材料。
7.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中第二电极和第四电极包括热电偶材料。
8.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中测量电路构造为基于热电偶的反向极性的确认向操作人员提供输出。
9.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中测量电路构造为基于热电偶的极性补偿与热电偶的温度相关的所述输出。
10.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中在过程控制回路上提供来自测量电路的所述输出。
11.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中测量电路基于第一电连接器和第二电连接器之间测量的电压补偿在热电偶的第一导线和第二导线之间的接点处产生的温度测量，所述补偿基于在第一电极和第二电极中的至少一个与热电偶的第一导线之间测量的电压，并且由此对与温度相关的所述输出提供冷接点补偿。
12.根据权利要求1所述的过程变量变送器，包括多路复用器，该多路复用器构造为将来自第一、第二、第三和第四电极的电连接对选择性地连接至模数转换器。
13.—种过程变量变送器识别热电偶的极性的方法，所述热电偶连接至工业过程的过程变量变送器，包括下述步骤将第一电连接器连接至热电偶的第一导线，第一电连接器包括第一电极和第二电极； 将第二电连接器连接至热电偶的第二导线，第二电连接器包括第三电极和第四电极， 第二导线的材料与第一导线的材料不同；基于第一、第二、第三和第四电极中的至少两个电极之间测量的电压识别热电偶的极性。
14.根据权利要求13的方法，其中第一电极和第二电极包括不同的材料。
15.根据权利要求14的方法，其中第三电极和第四电极包括不同的材料。
16.根据权利要求15的方法，其中第二电极和第四电极包括相同的材料
17.根据权利要求13的方法，其中第二电极和第四电极包括热电偶材料。
18.根据权利要求13的方法，包括响应于识别热电偶的反向极性向操作人员发出警报。
19.根据权利要求13的方法，包括基于识别热电偶的极性补偿与热电偶的温度相关的输出。
20.根据权利要求13的方法，包括在过程控制回路上输出。
21.根据权利要求13的方法，包括补偿在热电偶的第一导线和第二导线之间的接点处产生的基于在第一电连接器和第二电连接器之间的电压测量的温度，所述补偿基于在第一电极和第二电极中的至少一个与热电偶的第一导线之间测量的电压，并且由此提供冷接点补偿。
全文摘要
本发明公开一种具有热电偶极性检测的过程变量变送器。一种用于测量工业过程的温度的过程变量变送器，包括构造为连接至热电偶的第一导线的第一电连接器，第一电连接器包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极构造为电连接至热电偶的第一导线。第二电连接器构造为连接至热电偶的第二导线，第二电连接器包括第三电极和第四电极。第三电极和第四电极构造为电连接至热电偶的第二导线。第二导线的材料不同于第一导线的材料。测量电路连接至第一连接器和第二连接器，该测量电路构造为提供与热电偶的温度相关的输出。该测量电路还构造为基于在第一、第二、第三和第四电极中的至少两个电极之间获得的至少一个测量值识别热电偶的极性。
文档编号G01K7/04GK102269630SQ201110097049
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年6月7日
发明者克拉伦斯·霍尔姆斯泰特, 杰森·H·霍德 申请人:罗斯蒙德公司