专利名称：智能压力/差压传感器多点调校装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器调校装置，尤其是一种用于带数字转 换和存储单元的智能压力/差压传感器的调校装置。
背景技术：
压力/差压传感器是将压力/差压信号转换为电信号的器件或装 置，包括了压力/差压敏感部件及转换单元。压力/差压变送器将传感 器转换出来的电信号，经过信号的处理，将变成统一形式的电信号输
出，如4 20mA、广5V等。压力/差压传感器、信号处理电路及配套外 壳组成了压力/差压变送器。压力/差压变送器产品被广泛的应用在工 业过程控制系统中。
由传感器、信号处理电路组成的压力变送器，由于传感器、电路 部分的参数不可能完全相同，组装好的变送器整机的输出信号不是标 准信号，因此需要对传感器或变送器进行调校。调校过程是对传感器 /变送器施加标准信号，通过调整电路参数，使输出与标准相统一。 传感器/变送器的调校是变送器生产过程的重要环节，将决定整机的 性能。
随着电子技术的不断发展，信号处理电路由原来的模拟电路发展 到了今天以微处理器为核心的大规模集成电路，并实现了双向通信功能，压力变送器也从原来的模拟型升级到了智能型，符合各种现场总
线标准。目前广泛使用的是HART总线协议，通过在压力变送器标准 输出4 20raA的模拟信号上，采用FSK频移键控技术，将1200波特率 的Bell202数字信号叠加上去，实现数字信号的双向通信。由于微处 理器的存在，变送器信号处理是通过单片机软件技术得以实现。数字 技术和通信技术在智能仪表中的应用，方便了变送器整机的生产调校 过程。原来需要通过改变电路参数进行整机调校的过程，变成了改变 微处理器内部参数的过程，参数的改变将利用通信实现。
随着数字技术和压力传感器/变送器小型化的发展，现在已将部分 信号调理电路和参数存储模块放置到了压力/差压传感器组件中，组 装成为智能压力/差压传感器部件，如图1所示。其特征是
1. 传感器输出的电信号被信号调理电路转换为数字信号，可以直接 被包括有微处理器的通信和转换输出模块读取；
2. 因为增加了存储模块，与压力传感器特性相关的特性参数被直接 存放其中。当通信和转换输出模块调换或升级的时候，传感器参数仍 然存在，可以被直接读取使用，避免了对传感器参数的再次调整一即 传感器标定工作；
3. 包括了一根与通信和转换输出模块相连的总线，通过总线向传感 器提供电源及实现数据双向传输。
但目前智能压力传感器/变送器的生产调校和检验装置还比较简 单，与传统的调校装置相比仅是增加了通信模块，智能压力传感器仍需要与其他部件组合成智能变送器整机，才能进行生产调校，如图2 所示，而且往往是单台仪表生产调校，没有充分发挥出智能特性。而 且当整机发生故障的时候，较难分清故障发生原因及位置，往往需要 重新进行组装，给生产、维护和检修带来了不便。
发明内容
本实用新型是要提供一种用于智能压力/差压传感器组件批量化 生产和检验的调校装置，该装置利用HART总线协议多点网络数字通 信技术和多传感器级连加压的技术，配套专用的组态调试软件，实现 对多台智能压力/差压传感器的在线实时调校，并且适用于智能压力 变送器整机的生产和检验。
本实用新型是这样实现的 一种智能压力/差压传感器多点调校装 置，包括智能传感器，数字连接件，电源装置，传感器级连及导压部 件，符合HART协议多点网络规范的通信部件，PC机及组态软件。
传感器级连及导压部件上面并联连接至少一个以上的智能压力/ 差压传感器，导压部件的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压 力源相连；传感器的压力/差压入口与传感器级连及部件中的各压力/ 差压输出口相连接；通信部件由至少一个以上的智能变送器通信和信 号处理模块组成，每个模块包括微处理器、HART调制解调模块、电 源调整模块级输出驱动模块，并通过数字连接件与一个智能压力/差 压传感器连接，各模块并联后串联在24V回路系统中；PC机通过HART 通信接口与通信部件连接。传感器级连及导压部件上面并联固定连接一至十五个智能压力/ 差压传感器；智能传感器通过螺栓与传感器级连及导压部件相连接；
导压部件的各正/负气源输出口通过密封垫圈与传感器压力法兰组件
的压力入口紧密连接；智能传感器调校软件安装在PC机中，并通过
HART通信接口并联在负载电阻或通信部件两端，利用HART信号进行 数值传输。
本实用新型的智能压力/差压传感器多点调校装置，具有以下优
点
1. 实现对智能压力/差压传感器的单独而统一的生产调校，调校好的 传感器可以灵活的与各种协议的通信和转换输出模块组装成智能变 送器，而无需对智能传感器进行重复标定工作；
2. 实现对多个传感器的同步操作，发挥智能传感器数字化特点，将 极大优化生产过程，提高生产效率，方便故障的排查和维护。
3. 装置连接方式灵活，同时适用于压力变送器的生产和检验，应用 范围广。
图1是智能压力/差压传感器组件结构示意图； 图2是单台压力/差压变送器调校示意图； 图3是本实用新型装置的连接示意图； 图4是通信部件的结构示意图；图5是传感器级联及导压部件结构示意图； 图6是15台智能传感器的连接图； 图7是上位机软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1所示的智能压力/差压传感器组件中，传感器测量组件103 完成对压力/差压信号的测量和转换，经信号调理板102后转变为数 字信号，并通过数字连接件101进行数据传送。调理板102中包括了 参数存储单元。传感器测量组件103的测量部位(下部)装有受压密 封圈7,通过螺栓105与压力法兰组件104固接在一起。通过压力法 兰组件上的安装孔106实现整个智能传感器组件及变送器的安装固 定，并通过引压孔109将压力信号导入，并作用在传感器测量组件 103的压力隔离膜片108上。
图2所示是单台压力/差压传感器的调校示意图，压力校验装置 201产生的标准压力信号，通过导气管送给压力/差压变送器202，再 将变送器串联至回路中，回路由电源装置204提供'24V稳压电源，同 时串联了 250欧姆的回路电阻203以保证HART通信。变送器202或 回路电阻203两端并联精密电压表205和HART手持操作器206或其 他组态设备。气回路和电回路构成了整个变送器的调校系统。目前不 能对智能压力/差压传感器部件单独调校。图3是本实用新型专利多点调校装置的连接示意图。将多个智能 传感器311，利用螺栓312与传感器级连及导压部件309相连接，使 导压部件309的各正/负气源输出口 310，通过密封垫圈与传感器311 压力法兰组件104的压力入口 109紧密连接。导压部件309的内部实 现各正/负气源输出口 310连通，并与外部压力源313相连。各智能 传感器的数字连接件307，与多点通信部件305的数字接口 306相连。 通信部件305内部包括了多个智能变送器通信和信号处理模块，各模 块并联，并将整个通信部件与24V电源301和负载电阻303组成模拟 回路。智能传感器专用调校软件安装在PC机304中，通过HART通信 接口 303并联在负载电阻303或通信部件305两端，利用HART信号 进行数值传输。通信部件可利用螺丝308安装在传感器级连及导压部 件309上，实现固定。
图4是通信部件的结构示意图，通信部件中包括多个(1 15)通 信和信号处理模块402，并且采用并联方式连接在24V回路401中。 每个通信和信号处理模块402是一个独立的工作系统，包括电流输出 模块403、电源模块404、微处理器405、 HART调制解调406及数字 接口 407。每个通信和信号处理模块402利用电源模块404从4~20mA 回路中取得一定的电能，提供给模块内部工作。微处理器405通过数 字接口 407与智能传感器311双向通信，采集压力等信息。同时在微 处理器内部被分配了唯一的HART多点网络地址号，微处理器通过 HART调制解调模块406接受来自于上位机的HART命令，根据命令内 容利用数字接口实现对智能传感器311的组态，并按照HART命令格式回送操作结果。HART多点网络连接时每个通信和信号处理模块402 的电流输出403被固定为4mA，回路401中的总电流即为并联模块402 的电流之和。
本实用新型的实施例-
图3所示的通信部件305中，每个通信和信号处理模块402的构 成是这样的微处理器405选用Freescale公司的MC9S12E64， HART 调制解调器406选用Smar公司的HT20C12，电流输出403和电源模 块404选用ADI公司的AD421集成芯片，微处理器与智能传感器之间 采用SPI同步数字传输方式。每个模块402采用单独的PCB板设计制 造，并安装固定在通信部件305中。并联所有模块402和通信部件 305的接入端，并串联入24V回路。传感器级连及导压部件309的结 构如图5所示，整个部件采用压模浇注的方式制造。考虑到智能传感 器需要进行温度补偿，而高低温箱的空间有限，无法实现15台仪表 同时并联，因此传感器级连及导压部件309和通信部件305均设计为 5台智能传感器级联，共采用3组，并全部级联，成为15点的调校 网络。整个网路的连接如图6所示。上位机调试软件完成数据的读取、 数值的计算及参数下载，软件流程如图7所示。
权利要求1.一种智能压力/差压传感器多点调校装置，包括智能传感器(311)，数字连接件(307)，电源装置，其特征在于，该装置还包括传感器级连及导压部件(309)；符合HART协议多点网络规范的通信部件(305)，PC机及组态软件(304)；所述传感器级连及导压部件(309)并联连接至少一个以上的智能压力/差压传感器(311)，导压部件(309)的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压力源(313)相连；传感器(311)的压力/差压入口与传感器级连及导压部件(309)中的各压力/差压输出口相连接；通信部件(305)由至少一个以上的智能变送器通信和信号处理模块组成，每个模块包括微处理器、HART调制解调模块、电源调整模块及输出驱动模块，并通过数字连接件(307)与一个智能压力/差压传感(311)连接，各模块并联后串联在24V回路系统中；PC机(304)通过HART通信接口与通信部件(305)连接。
2. 根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特 征在于，所述传感器级连及导压部件(309)上面并联固定连接一至 十五个智能压力/差压传感器(311)。
3. 根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特 征在于，所述智能传感器(311)通过螺栓(312)与传感器级连及导 压部件(309)相连接。
4. 根据权利要求1或2或3所述的智能压力/差压传感器多点调校装 置，其特征在于，所述导压部件(309)的各正/负气源输出口通过密 封垫圈与传感器(311)压力法兰组件(104)的压力入口 (109)紧 密连接。
5. 根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特 征在于，所述智能传感器(311)的调校软件安装在PC机(304)中， 并通过HART通信接口 (303)并联在负载电阻(303)或通信部件(305) 两端，利用HART信号进行数字传输。
专利摘要本实用新型公开了一种智能压力/差压传感器多点调校装置，传感器级连及导压部件上面并联固定连接至少一个以上的智能压力/差压传感器，导压部件的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压力源相连；传感器的压力/差压入口与传感器级连及部件中的各压力/差压输出口相连接；通信部件由至少一个以上的智能变送器通信和信号处理模块组成，并通过数字连接件与智能压力/差压传感器连接，PC机通过HART通信接口与通信部件连接。，该装置利用HART总线协议多点网络数字通信技术和多传感器级连加压的技术，配套专用的组态调试软件，实现对多台智能压力/差压传感器的在线实时调校，并且适用于智能压力变送器整机的生产和检验。
文档编号G01D18/00GK201000383SQ200720066168
公开日2008年1月2日 申请日期2007年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者琤 俞, 骏 王 申请人:上海工业自动化仪表研究所