专利名称：测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有权利要求1的前序部分所述特征的测压设备，一种带有权利要求11所述特征的、具有至少两个这样的测压设备的测量系统，及一种带有权利要求14所述特征的、操作这样的测压设备和测压系统的方法。
背景技术：
在大量的技术应用中都必须测量差压。通常已知的差压测量设备具有一个压力传感器。该压力传感器具有两个压力和分隔膜片，该两个膜片被相互隔开并且均位于一个传输线路上。一个压力平衡介质位于两个分离膜片之间的空间内。在分离膜片一侧背离该压力平衡介质的位置是一个独立的空间，其中第一压力在第一分离膜片侧占优势，第二压力在第二分离膜片侧占优势。另外，该差压测量设备具有集成的板式电容器，其电容取决于占优势的压力。对该板式电容器的电容值进行电容估值，通过测定电路微分，将相应的压力转换为一个如值域为4至20mA范围内的电流信号。
这种结构良好的实施例可以测量例如与该差压测量设备相连的管道中的气体的差压。具有沉淀的固体的液体的测量需要在每个差压测量设备中设置一个毛细管路，以避免传输线路区域发生阻塞。
这种类型的实施例需要更复杂的设计和更多的花费。当测量一个容器的底部和容器的顶盖之间的差压以确定叠加有压力的填充等级时，不断增加的毛细管也引起了静水柱，从而产生测量误差。
另一已知的差压测量设备实施例包括两个常规的标准测压设备，该设备具有正面嵌入式安装的传感器，每一传感器具有用于输出测量数据的电流输出端。该测量数据传输至一个分立的电子评估器，在其中得到电流差。此时，第一测压设备的电流信号和第二测压设备的电流信号间的差值通过一个模拟电路或一个微处理器得到。这种配置不需要毛细管路，因此消除了否则会产生的测量误差。但是，存在的缺点是由于需要两个单机测量设备和一个附加的连接至其中的电子评估器的评估设备，从而造成安装很复杂。提供独立的评估设备也导致了额外的花费。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够处理各种测量数据的测压设备，尤其是一种以简单的装置得到差压的测量系统。还具有优点地提供了一种操作这样的测量设备或这样的测量系统的方法。
该目的是通过一种具有如权利要求1所描述的特征的测压设备，具有如权利要求11所描述的特征的测量系统，和具有权利要求14所述的特征的操作这样的测量设备和测量系统的方法来实现的。
一个特别的优选测压设备具有控制器，用于控制该测压设备的操作；输出接口，用于输出测量设备；和传感器，用于测量一个物理变量作为第一测量数据。在这点上，该测压设备的功能是作为一个标准的测量设备，用以确定通过该传感器的一个压力值，其中通过该输出接口被输出一个相应的信号。为了能够确定差压，该测压设备具有一个与另外的第二测量设备通信的接口，该第二测量设备的装配与第一测压设备相同最有利。特别地，该第二测量设备也具有一个控制器，一个独立的输出接口，用于输出测量数据，和一个独立的传感器，用于测量一个物理变量并将其作为第二测量数据，以及一个通信接口。这两个测压设备通过该通信接口相连，以进行两个测压设备间的通信。除传输测量数据之外，最好也在两个测压设备尤其是在它们的控制器间交换控制数据。为了联合处理该测量数据，特别是得到差压，该两个测压设备中的一个通过该通信接口向另一测压设备发送测量数据。接收的测压设备或其控制器启动测量数据的接收及接收到并由其自己的传感器记录的测量数据的联合处理，之后联合处理的处理结果被作为联合测量数据被输出。除了控制器本身的联合处理接收的测量数据和自身的测量数据的能力之外，该控制器还能激活一个相应的附加数据处理器。
因此，一个相应的测量系统包括至少两个物理分离的测压设备，用于测量各个物理变量，其中该两个测量设备通过一个通信接口互相连接，该接口用于传送一个测压设备的至少测量数据至另一测压设备。接收该测量数据的测压设备相应的设计成处理该接收到的测量数据和自己本身测量的测量数据，特别是用于确定并输出一个差压值。
其他有利的实施方式在从属权利要求中进行了描述。
当该测压设备是一个标准的测压设备，并通过其输出接口输出通过自己的传感器测量的数据，并且当连接一个第二测压设备并从该第二测压设备接收第二测量数据时，得到该第一和第二测量数据的差压，并通过其输出接口输出该差压。有利的是，该测压设备当连接一个第二测压设备时，除了联合处理的测量数据，即特别是差压数据，还可以输出其自己的测量数据，而且必要的话，还可以输出接收的测量数据。该控制器最好具有一个程序，用于自动检测第二测量设备的连接，以自动从第一操作模式切换到第二操作模式，其中在第一操作模式中通过其自己的传感器测量一个压力并输出相应的测量数据，在第二操作模式中，产生差压数据，并提供用于替代或附加在自己的测量数据上的该差压数据输出。
该输出接口最好设计为传送由一个独立的传感器测量的测量数据和/或传送联合处理的测量数据。此时，该输出接口可被设计为一个单机接口，独立于该通信接口。例如，这使得来自一个独立的传感器的测量数据或联合处理的测量数据中的模拟的测量数据能够通过该通信接口输出。并且另一方面，数字的测量数据以及，必要的话，控制数据也能够通过该通信接口传输。也可以将输出接口设计成通信接口的一个元件的配置。这样的配置方式下，该通信接口用于当连接一个第二测量设备时，在两个测量设备间进行数据通信。同时该通信接口在作为单机测量设备运行期间还用于输出通过独立的传感器测量的测量数据。此时，该通信接口可以设计成模拟的或数字的，这取决于优选的预定应用。
在一个优选的不同于其他的实施例中，该测压设备包括一个控制器，特别是一个微处理器，用于处理测量数据和接收到的数据，除了控制该测量设备的基本操作之外，该测量设备还具有一个独立的测量数据处理器，特别是一个减法设备，用于处理由其自身的传感器测量的数据和接收到的测量数据。该控制器和这种测量数据处理器间的差是有利的，尤其在该控制器的数字操作和该测量数据处理器的模拟操作期间。
在最简单的实施例中，通信接口可以包括一个传送模拟测量数据的简单的电缆连接。但是，该优选的通信接接口包括一个标准的总线系统，为此，该测量设备的每一个具有一个相应配备的接口设备。除了基于电缆的接口外，这里还可以使用基于无线的接口。
在由通过通信接口进行互连的两个测量设备构成的测量系统中，一个测量设备或其中的控制器适宜作为主设备，而另一个测量设备作为从属设备。作为主设备的该测量设备最好还进行测量数据的联合处理。除了使用在理论上担当主设备或从设备的两个相同的测量设备外，也可以使用标准的测量设备来通过通信接口向一个特定的测量设备发送已记录的测量数据，该特定的测量设备处理接收到的测量数据及独立记录的测量数据。
该测量设备的优势在于其具有显示单元，用于显示其自身的传感器在单机操作期间测量的值。当该测量设备通过通信接口连接时，该测量设备联合处理接收到的测量数据和自己测量的数据，并在该显示单元上以替代或附加自己测量的数据的方式显示该处理的数据。在用作一个滤波器任一端的管道中的测压设备期间，一个测量设备的显示器可以从而显示管道内的主流电压，而另一个测量设备的显示器显示差压。特别是当两个测量设备彼此非常接近时，这避免了提供一个独立的显示器显示共同处理的测量数据的需求。
下面将结合附图对一个示例性实施例进行更详细的描述。
图1是一个具有两个通过一个通信接口互连的测压设备的示例性测量系统。
图2是在两个测量设备间没有双向通信链路的系统。
具体实施例方式
图1表示一个示例性的测量系统，该系统具有两个测量设备M1，M2，这两个设备均与管道L相连。介质G如液体或气体通过管道流动。该介质G，即液体或固体，流经管道。介质G流经一个滤波器设备F，该滤波器设备与管道L构成一体。在这样的系统中，典型的，第一压力p1在管道L的流入侧占优势，并且大于该滤波器设备的流出侧的第二压力p2。在所示的示例性实施例中，通过该滤波器设备F从示例性的第一压力p1 24.0Pa和第二压力p2 22.0Pa得到了一个压差Δp2.0Pa。当该滤波器设备F经过一段时间从介质G中滤出越来越多的颗粒及发生阻塞时，该压差Δp变大。因此，该压差Δp是一个滤波器设备F有必要保持的指示器。
第一测量设备M1具有一个第一传感器S1，设置在管道L的流入侧，用于检测和测量第一压力p1。第二测量设备M2也具有一个传感器S2，设置在管道L的流出侧，用于测量第二压力p2。
两个测量设备M1和M2均具有一个控制器C，即一个微处理器，用于控制该测量设备M1和M2。同时，该控制器C能够根据由传感器S1和S2提供的测量数据I1和I2来初始化赋值并进行处理。
由传感器S1和S2提供的测量数据I1和I2最好是模拟电压或电流信号。但是，也可以使用已经转换为数字信号的传感器S1和S2。该测量数据I1和I2被直接或通过控制器C传送至一个输出接口IA1，IA2；D1，D2。例如，最好输出接口IA1，IA2用于数字或最好是模拟输出4-20mA范围内的电流值的测量数据I1，I2。也可以输出连续的测量数据信号，或一系列离散的测量数据值。附加的或替换的，该输出接口可由一个显示器D1，D2构成，以可视的方式显示该测量数据。
另外，该测量设备M1，M2具有一个如图所示与两个测量设备M1和M2互连的通信接口ICI1，ICI2。该连接可以是已知的基于电缆或基于无线的传输链路的形式。通信信号可以模拟的或数字的形式进行传输，这取决于所选择的接口形式。特别地，通信接口I2C最好采用已知的由Philips在80年代早期发展的I2C总线形式。通信接口ICI1，I2C，ICI2用于传输控制数据和测量数据I2。控制数据的传输是为了使得两个测量设备同步，它们在各自的功能性方面协调一致，并确立其中之一的测量设备M1作为基本设备或主设备，另一测量设备M2作为第二或从属设备。相应的，最好将总线I2C设计成进行控制信号的双向传输。原则上，测量数据I1和I2的双向传输也是可以的。
根据替换实施例，一个通信接口用来从一个测量设备M2向另一测量设备M1传送测量数据I2就足够了。其中一个测量设备M2的输出接口IA2为此可用来代替一个独立的通信接口，在其中相应的另一测量设备M1作为主设备，具有至少一个作为通信接口接收测量数据I2的输入接口。原则上，每个测量设备M1，M2提供一个信号接口已足够。
在优选的实施例中，测量设备特别是测量设备M1的控制器C包含一个自动检测第二及主动测量设备M2被连接至通信接口ICI1的程序。此时，控制器C确定第一测量设备M1作为主设备，第二测量设备M2作为从设备。该信息最好通过通信接口ICI1，I2C，ICI2传给第二测量设备，这样第二测量设备就不必作为主设备工作。
测量设备M1和M2中哪个作为主设备由现有技术已知的方式来确定。特别的，测量设备M1，M2可在其中确定。
在一个特别的优选实施例中，主设备即第一测量设备M1，一起联合处理通过通信接口ICI1，I2C，ICI2，由独立的传感器S1提供的第一测量数据I1和第二测量设备M2收到的的第二测量数据I2。在一个测压设备系统的情况下，第一和第二测量数据I1和I2的联合处理最好包括减法处理。该减法操作得到测量数据差ΔI＝I1-I2，其代表差压Δp＝p1-p2。
在一个简单的实施例中，第二测量数据I2由第二测量设备M2通过输出接口IA2输出，并在显示器D2上显示。相比之下，第一测量设备M1通过其输出接口IA1输出测量数据差，并在显示器D1上显示该测量数据的差ΔI。当所述具有滤波器设备F的管道L被监视时，两个显示器D2和D1可用于一方面容易地读取管道L的流出部分的第二压力p2的压力值I2，另一方面读取通过该滤波器设备F的压力差Δp的差值ΔI。为了读出或远程传输的目的，这两个值也可以通过输出接口IA2和IA1和/或通过通信接口ICI1和ICI2得到。
在图1的实施例中，两个标准的测压设备互相连接，作为没有相应的通信链接I2C的单机测压设备，每个设备均提供有通过独立的传感器S2和S1测量的压力值p1和p2作为测量数据I1和I2，并通过输出接口IA1和IA2和/或显示器D1和D2输出。当两个测量设备M1和M2通过通信接口I2C连接时，其中一个测量设备在控制器C中的适当的控制程序的帮助下切换至主设备功能，同时另一测量设备M2切换至从属设备功能。该具有主设备功能的测量设备M1自动计算来自独立的测量数据I1和从另一测量设备M2接收的测量数据I2之间的测量数据差ΔI，然后输出和/或显示所述的测量数据差。通过通信接口I2C结束通信链接后，两个测量设备M1和M2特别是第一测量设备M1切换回单机测量设备的基本功能。
图1以结构和功能的形式绘出了这些实质上相同的元件，图2表示另一实施例，其中只有两个测量设备中的一个设备M1具有包括联合处理测量数据I1和I2的特殊功能，而另一测量设备M2是一个标准的测量设备，其通过一个适当的输出接口IA2输出已得的测量数据I2。具有联合处理相应的测量数据的第一测量设备M1显示了一个接口ICI1，用于接收第二测量设备M2的第二测量数据I2。这种情况可能特别涉及一个特定的通信接口ICI1或一个合并的输入和输出接口，用于接收外部的第二测量数据I2并输出其自身的数据，特别是其自身的测量数据I1和差压数据ΔI。
在所示的实施例中，第一测量设备具有一个放大显示器D1，显示除自身第一测量数据D1以外的联合处理测量数据ΔI＝I1-I2。自然，第一测量设备也可以具有一个交替的显示或仅显示测量数据差的显示器。也可以显示接收到的第二测量数据I2。仅输出和显示一种测量数据或处理后的测量数据或合并输出各种测量数据和处理后的测量数据自然也可以应用于该第一实施例。
具有一个独立的电子评估器而不具有特别的附加评估设备的测量系统也是可以的。也不必在两个测量设备的传感器间使用毛细管路，从而可能减少测量误差和一个合算的设计。
这里的接口可以提供一个合并的接口或独立的接口。特别是，一方面可以提供双绞线形式的电流输出以输出直接的测量数据I1和I2或处理后的测量数据ΔI，另一方面也可以提供一个数字接口作为通信接口I2C。
当一个具有相似的设计或提供合适的数据的附加的测量设备被连接至该总线接口I2C时，集成的程序进行自动的检测，并自动切换至程序模式来联合处理固有的和接收到的测量数据I1和I2。除了自动切换以外，显示器也能通过业务人员请求外部切换。
当连接两个设计相同的测量设备M1和M2时，例如第一测量设备内的集成程序确定测量设备M1作为主设备并执行减法处理。根据对应于第一压力p1或第一测量数据I1的数字值减去第二压力P2或第二测量数据I2的数字值计算出相应的差值，相应的正比于差压Δp的电流ΔI通过输出接口IA1输出和/或通过显示器D1显示。第二测量设备的集成程序确定测量设备M2作为从属设备，并计算和提供第二测量数据I2的数字值i2，以通过通信接口I2C将其传输到第一测量设备M1。另外，产生正比于第二测量数据I2的电流I2，并通过输出接口IA2输出和/或通过显示器D2显示。
在所示的测量系统中，测出的差压是为了监视滤波器设备F。通过滤波器设备F的不断增加的差压表明该滤波器设备F的污染越来越严重。这种测量系统还可用于其他应用系统。例如，差压测量可用于探知具有叠加的气压的容器中的填充程度。由第一测压设备获得的第一压力和由第二测压设备M2获得的第二压力之间的差值用于确定容器的填充程度，并通过输出接口IA1，利用一个成比例的电流值输出该差值。该测量值可被显示在可选的显示器上，或者直接以相应的压力值、电流值的形式，或者以给定的百分比差值的形式。
权利要求
1.测压设备(M1；M2)，具有控制器(C)，用于控制该测量设备(M1；M2)的操作和/或处理测量数据；传感器(S1)，用于测量一个变量(p1)，以提供第一测量数据(I1)；输出接口(IA1，D1)，用于输出该测量数据(I1)；其特征在于，该测量设备(M1)具有一个与另外一个第二测量设备(M2)进行通信的通信接口(I2C1，I2C)，所述第二测量设备(M2)具有另一个传感器(S2)，用于测量变量(p2)，以提供第二测量数据(I2)，并且当通过通信接口(I2C1，I2C，I2C2)连接第二测量设备或第二测量设备(M2)被激活时，该测量设备(M1)被设计为接收该第二测量数据(I2；i2)，联合处理第一和第二测量数据(I1，I2；i2；ΔI＝I1-I2)，并输出该联合处理的测量数据(ΔI)。
2.测量设备(M1；M2)，其中该控制器(C)设计为当第二测量设备(M2)的连接被激活时，控制联合处理的测量数据(ΔI)和第一测量数据(I1)的输出。
3.如权利要求1或2所述的测量设备(M1；M2)，其中该控制器(C)设计为当第二测量设备的连接不存在或未被激活时，控制第一测量数据(I1)的输出。
4.如前面权利要求中所述的测量设备(M1；M2)，其中该控制器(C)设计为自动检测第二测量设备(M2)的连接或激活。
5.如前面权利要求所述的测量设备(M1；M2)，其中输出接口(IA1；IA2)设计为物理输出测量数据(I1；I2)和/或联合处理的测量数据。
6.如前面权利要求所述的测量设备(M1；M2)，其中输出接口(IA1；IA2)设计为通信接口(ICI1，ICI2)的一个元件。
7.如权利要求1-5其一中所述的测量设备(M1；M2)，其中输出接口(IA1；IA2)设计为独立于通信接口(ICI1，ICI2)。
8.如前面权利要求所述的测量设备(M1；M2)，其中测量数据(I1，I2)的输出接口(IA1，ICI1；IA2，ICI2)及联合处理数据(ΔI)的输出设计为模拟数据输出。
9.如权利要求1-7其一中所述的测量设备(M1；M2)，其中测量数据(I1，I2)的输出接口(IA1，ICI1；IA2，ICI2)及联合处理数据(ΔI)的输出设计为数字数据输出，特别是作为I2C总线。
10.如前面权利要求所述的测量设备(M1；M2)，具有一个测量数据处理器(C)，特别是一个减法设备，用于处理第一和第二测量数据(I1，I2)并提供联合处理的测量数据(ΔI)。
11.测量系统，具有至少两个独立的测压设备(M1，M2)，每一个测压设备用于测量变量(p1，p2)，其中至少一个测量设备(M1)根据前面权利要求之一而设计，并且其中两个测量设备(M1，M2)通过通信接口(I2C)互相连接，以传输至少测量数据(I2；i2)。
12.如权利要求11所述的测量系统，其中第一测量设备(M1)，特别是第一测量设备(M1)的控制器(C)，作为主设备来通过通信接口(I2C)进行通信，并分配测量数据(I1，I2)的联合处理。第二测量设备(M2)，特别是第二测量设备(M2)的处理器(C)作为从属设备。
13.如权利要求11或12所述的测量设备，其中每一测量设备(M1，M2)分别设置有一个显示器(D1，D2)作为输出接口，并且在第一测量设备(M1)中对测量数据(I1，I2)进行联合处理期间，该联合处理的测量数据(ΔI)显示在第一测量设备(M1)的显示器(D1)上，第二测量数据(I2)显示在第二测量设备(M2)的显示器(D2)上。
14.操作权利要求11-13其一项中所述的测量系统和/或操作权利要求1-10其一项中所述的测压设备(M1)的方法，其中在第一测量设备(M1)中获得并提供测量数据(I1)，并且第一测量数据(I1)通过一个输出接口(I1，ICI1，D1)从该第一测量设备(M1)中输出，其特征在于，第二测量设备(M2)的第二测量数据(I2，i2)由第一测量设备(M1)接收到，所获得的第一测量数据(I1)和接收到的第二测量数据(I2，i2)在第一测量设备(M1)中被联合处理，并且当接收第二测量数据(I2，i2)以及联合处理第一和第二测量数据时，由第一测量设备处理的测量数据(ΔI)通过输出接口(I1，D1)被输出。
全文摘要
本发明涉及一种具有一个控制器(C)的测压设备(M1)，该控制器用于控制该测量设备(M1)的操作和/或测量数据的处理，一个传感器(S1)，用于测量一个变量(p1)以提供第一测量数据(I1)，以及一个输出接口(IA1，D1)，用于输出该测量数据(I1)。
文档编号G08C19/00GK1743822SQ20041006868
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者托马斯·科普 申请人:Vega格里沙贝两合公司