测量方法和测量组件与流程

1.本发明涉及用于确定测量结果的测量方法和用于确定测量结果的测量组件。


背景技术：

2.在工业计量学中，特别是在过程自动化和过程控制领域，经常将诸如现场设备等测量设备用于获取一个或多个过程变量或过程测量量。特别地，现场设备包括流量测量设备、流速测量设备、压力测量设备、压力差测量设备、温度测量设备和物位测量设备。使用相应的测量设备或相应的测量组件，现场设备通常能获取与一个或多个测量量相关的测量信号。为了确定某些测量结果，例如为了确定压力差，可能有必要通过多个测量设备来获取测量值。测量设备测量的值由中央单元(例如，由plc计算机或其他控制单元)进行处理，必须对该中央单元进行专门地配置或编程，以用于评估由测量设备测量的值。


技术实现要素：

3.与此相反，本发明的目的是提供一种测量方法和测量组件，其中不需要相应地布置中央单元。该目的通过根据本发明的测量方法和测量设备来实现。从属权利要求涉及本发明的各种相互独立的有利改进示例，其特征可以由本领域技术人员在技术上可行的范围内自由地相互组合。特别地，这也适用于跨越不同类型的权利要求的边界。
4.根据本发明的第一方面，说明了一种用于确定测量结果的测量方法，其包括以下步骤：通过第一测量设备在测量点处测量测量量，其中，第一测量设备检测第一测量值；通过第二测量设备测量参考测量量，其中，第二测量设备检测第二测量值；将第二测量值从第二测量设备数据传输到第一测量设备；以及由第一测量设备使用第一测量值和第二测量值来确定测量结果。因此，不需要中央单元来确定测量结果。相反，测量结果由第一测量设备确定。测量设备可以具有任何类型的传感器。测量设备还可以具有通信装置，例如，用于经由有线和/或无线网络进行通信的网络适配器。因此，第一测量设备和第二测量设备之间的数据传输可以经由有线或无线网络进行，或者也可以通过直接连接进行。原则上，测量量和参考测量量可以是任意测量量。测量量和参考测量量可以具有相同的物理单位或不同的物理单位。然而，如果要测量具有相同物理单位的量，则重要的是测量量和参考测量量构成不同的特殊测量量，即，与要进行测量的不同情况有关(例如，在不同位置测量同一物理量)。
5.有利的是，测量量是诸如储罐或管道等容器中的绝对压力，参考测量量是大气压，并且测量结果是相对压力。因此，可以确定例如容器中存在的相对压力。为了确定相对压力，首先可以测量容器中的绝对压力。这可以通过作为第一测量设备的一部分的绝对压力传感器来完成。由于绝对压力测量特别准确，因此这是有利的。绝对压力是相对于空的空间/真空的压力。在测量绝对压力后，可以在考虑大气压的情况下确定相对压力。优选地，第一测量设备和第二测量设备分别具有用于测量绝对压力或相对压力的至少一个压力传感器。
6.优选地，第一测量设备计算第一测量值与第二测量值之间的差，以确定测量结果。
优选地，这是通过第一测量设备从绝对压力中减去大气压来确定测量结果的。以此方式可以获得相对压力。由于大气压可能会因天气变化而出现30mbar的偏差以及可能会因位置变化而出现高达200mbar的偏差，因此可以不使用大气压的标准值；而是需要连续地测量。
7.优选地，第一测量设备在第一测量设备的显示装置上显示相对压力。根据本发明的方法的一个优点是相对压力直接由第一测量设备确定。因此，相对压力也可以由第一测量设备显示。根据本发明，显示装置可以是lcd显示器、触摸屏或不同类型的显示装置。
8.根据本发明的具体实施例，第一测量设备从测量结果中推导出容器中的填充物位。可以基于相对压力计算出容器中的填充物位。测量的液体静压根据容器中存在的填充材料的量而变化，该填充材料例如可以是液体。使用合适的转换因子，可以由此确定填充物位。因此，第一测量设备也适合作为物位测量设备。
9.根据本发明，测量量可以是诸如储罐或管道等容器中的第一压力，参考测量量可以是第二压力，并且测量结果可以是压力差。因此，也可以使用根据本发明的方法来确定压力差。为此，第一测量设备和第二测量设备优选地分别具有压力传感器。优选地，在容器内部测量第二压力，但也可以在容器外部测量该第二压力。应理解，压力差是通过计算第一测量值和第二测量值之间的差来确定的。有利的是，第一测量设备和第二测量设备具有相同的设计。此外，在第一测量设备和第二测量设备之间不必进行其他区分，例如，不需要如同在根据现有技术的用于确定压力差的测量组件中很常见的那样在测量过程和通信中将第一测量设备划分为主机并将第二测量设备划分为从机。
10.根据本发明的有利实施例，测量量和参考测量量是不同的物理量。在这种情况下，可以基于第一测量值和第二测量值来确定特定的测量结果。例如，根据本发明可以规定，测量量是诸如储罐或管道等容器中的液体静压，参考测量量是第二测量设备与容器中的填充材料的填充物位之间的距离，并且测量结果是填充材料的密度，其中，第一测量设备具有压力传感器，并且第二测量设备具有距离传感器。填充材料的密度可以基于容器中存在的填充物位和液体静压来计算，可能还会使用其他辅助量。根据本发明，距离传感器可以是雷达传感器；然而，它也可以是其他类型的距离传感器。
11.根据本发明，第二测量设备可被布置在远离测量点的位置处。这意味着第二测量设备不布置在测量点中或测量点上。例如，如果测量点由容器形成，则第二测量设备不布置在容器中或容器上。在确定相对压力的本发明的实施例中，不需要在测量点处测量大气压。通常，在通风容器内测量的气压与在容器外测量的大气压只有很小的差别。因此，可能方便的是在其他位置测量大气压。根据本发明，还可以考虑的是，多个第一测量设备共同使用一个第二测量设备。因此，参考测量量只需由一个测量设备确定。
12.根据本发明，该方法可被设计为，在该过程中，至少一个附加测量设备测量参考测量量，其中，该至少一个附加测量设备检测附加测量值，其中，从附加测量设备向第一测量设备进行附加测量值的数据传输，并且其中，第一测量设备在确定测量结果之前将第二测量值与附加测量值进行比较，以便舍弃和/或校正第二测量价值。因此，参考测量量是由不同的设备测量的。能够校正测量误差。此外，对于第二测量设备发生故障的情况，提供了通过第一测量设备获得参考测量量的另一种选项。如果第一测量设备舍弃了第二测量值，则根据本发明，第一测量设备能够代替地使用附加测量值来确定测量结果，或者它可以等待接收来自第二测量设备的另一测量值。
13.如果提供多个附加测量设备，则第一测量设备接收多个附加测量值。根据本发明，该方法可被设计为使得第一测量设备执行表决过程(voting process)。因此，该方法利用了冗余。根据本发明，该方法因此可以根据1oo2原则、根据2oo2原则、根据2oo3原则或根据相关的表决方法来执行表决过程。特别有利的是，第一测量设备根据存在的附加测量设备的数量或根据由它们提供的附加测量值的数量来选择合适的表决过程。根据一示例，如果只存在一个附加测量设备，则可以根据2oo2原则进行表决，并且当添加另一附加测量设备时，第一测量设备可以自动切换到根据2oo3原则进行表决。除了已知的表决过程之外，本领域技术人员还可以使用在从不同测量点获得测量值(例如，从获得的测量值中计算平均值)时能够想到的其它误差校正方法。
14.根据依照本发明的方法的另一变形例，至少一个附加测量设备测量参考测量量，其中，该至少一个附加测量设备检测附加测量值，其中，从附加测量设备向第二测量设备进行附加测量值的数据传输，并且其中，第二测量设备将第二测量值与附加测量值进行比较，并且如果第二测量值和附加测量值之间的差超过阈值，则输出错误信号。以此方式，第二测量设备可以验证其测量是否仍然正确。如果由第二测量设备和附加测量设备测量的值相互偏差太大，则可能是这两个测量设备中的至少一者发生故障或需要重新校准。根据该方法的上述变形例，多个测量设备可以相互提供与参考测量量有关的测量值，并由此验证它们是否仍然正常运行。
15.优选地，除了测量量之外，第一测量设备还测量参考测量量，其中，第一测量设备检测第三测量值，并且其中，从第一测量设备向至少三分之一的测量设备进行第三测量值的数据传输。只要第一测量设备具有适合于此目的的传感器，则第一测量设备也能够测量参考测量量。例如，如果第一测量设备测量作为测量量的绝对压力并且测量作为参考测量量的大气压，则该第一测量设备能够将表示大气压的第三测量值传输到其他测量设备。因此，在由多个测量设备组成的系统中，不需要专门配置用于测量大气压的单独的测量设备，所需的测量值由第一测量设备检测。
16.有利的是，第一测量设备发送请求，然后第二测量设备接收该请求并且测量参考测量量以便检测第二测量值。根据本发明，可以例如通过网络接收该请求，或者也可以通过根据本发明的也可被配置为无线的任何其他数据连接来接收该请求。因此，参考测量量的测量被轮询过程中的查询代替。然而，根据本发明的方法的实施例也可能的是，第二测量设备自身触发参考测量量的测量。例如，可以由第二测量设备以固定的时间间隔测量参考测量量。
17.优选地，请求包含何时测量参考测量量的时间点，其中，第二测量设备在该时间点或尽可能接近该时间点测量参考测量量。为此，第二测量设备可以装配有时钟，以使第二测量设备能够优选地例如通过网络连接而与外部时间源同步。如果要测量压力差，则在特定的时间点测量参考测量量尤为重要。因此，第一测量设备能够指定第二测量设备应当在何时测量参考测量量。优选地，第一测量设备也在该时间点测量测量量。测量量可以是第一压力，参考测量量可以是第二压力，随后从该第一和第二压力中计算出压力差。
18.优选地，第一测量设备在检测第一测量值期间生成第一时间戳，其中，第二测量设备在检测第二测量值期间生成第二时间戳，其中，从第二测量设备向第一测量设备进行第二时间戳的数据传输，并且其中，只有当第一时间戳和第二时间戳之间的时间差不超过最
大时间间隔时，第一测量设备才使用第一测量值和第二测量值进行测量结果的确定。因此，第一测量设备可以测量测量值并且等待接收适合于确定测量结果的可采信的测量值。同样在这种情况下，可以想到的是，作为一种可能的应用情况，要确定压力差，其中，潜在的第一压力和潜在的第二压力在时间上不应相差太远。第一测量设备并不是绝对需要如上所述地主动从第二测量设备轮询参考测量量；而是可以简单地等待接收来自第二测量设备的可采信的第二测量值。
19.有利的是，根据本发明的方法被设计为使得第二测量设备将标识符添加到第二测量值，并且第一测量设备基于该标识符将第二测量值识别为可采信的测量值。因此，可以将任何第二测量设备添加到测量组件。如果第一测量设备接收到第二测量值并识别出其标识符，则其可以直接按照上述方法处理第二测量值。因此，无需在添加新测量设备时对系统进行耗时的重新配置。
20.根据本发明的另一方面，提出了一种用于确定测量结果的测量组件，其包括：第一测量设备，其用于测量测量点处的测量量，其中，第一测量设备被配置为在测量测量量期间检测第一测量值，并且使用该第一测量值和第二测量值来确定测量结果；以及第二测量设备，其用于测量参考测量量，其中，第二测量设备被配置为在测量参考测量量期间检测第二测量值，并且使该第二测量值从第二测量设备数据传输到第一测量设备，使得第一测量设备能确定测量结果。优选地，该测量组件被配置为使得它也可以根据其不同的可选变形例来执行上述方法。当第二测量设备使第二测量值数据传输到第一测量设备时，这不一定要理解为只有第一测量设备是接收方的定向数据传输。例如，第二测量值也可以在广播数据包中传输。
21.特别地，根据本发明，第一测量设备可被配置为测量绝对压力，第二测量设备可被配置为测量大气压，并且第一测量设备可被配置为基于第一压力和第二压力来确定相对压力，以提供测量结果。应理解的是，在这种情况下，第一测量设备和第二测量设备具有压力传感器。优选地，第一测量设备被布置在容器中。在该容器中，第一测量设备可以测量绝对压力。为了测量绝对压力，第一测量设备优选地具有绝对压力传感器。第二测量设备优选地被布置为使得其能够测量大气压。为此，第二测量设备优选地布置在容器的外部。特别优选的是，第一测量设备被配置为通过计算第一测量值和第二测量值之间的差来确定测量结果。根据本发明的有利实施例，测量设备具有显示装置并被配置为在显示装置上显示相对压力。根据本发明，第一测量设备还可被配置为使得其能够从测量结果中推导出诸如储罐或管道等容器中的填充物位。
22.根据测量组件的替代实施例，测量量可以是诸如储罐或管道等容器中的第一压力，参考测量量可以是容器中的第二压力，并且测量结果可以是压力差。在这种情况下，第一测量设备和第二测量设备优选地具有压力传感器。根据测量组件的另一变形例，可以规定测量量和参考测量量是不同的物理量。在这种情况下，有利的是，测量量是诸如储罐或管道等容器中的液体静压，参考测量量是第二测量设备与容器中的填充材料的填充物位之间的距离，并且测量结果是填充材料的密度。在本发明的该实施例中，第一测量设备具有压力传感器，第二测量设备具有距离传感器。
23.测量组件优选地具有至少一个附加测量设备，其中，该至少一个附加测量设备被配置为测量参考测量量并在该过程中检测附加测量值，其中，该至少一个附加测量设备被
配置为传输附加测量值，其中，第一测量设备被配置为接收附加测量值，并且其中，第一测量设备被配置为在确定测量结果之前将第二测量值与附加测量值进行比较，以便舍弃和/或校正第二测量值。此外，根据本发明，附加测量设备可被配置为测量参考测量量、检测至少一个附加测量值并传输附加测量值，其中，第二测量设备被配置为接收附加测量值，并且其中，第二测量设备被配置为将第二测量值与附加测量值进行比较，并且如果第二测量值与附加测量值之间的差超过阈值，则输出错误信号。
24.根据依照本发明的测量组件的有利变形例，第一测量设备被配置为除了测量量以外还测量参考测量量，并且在该过程中检测第三测量值，其中，第一测量设备被配置为传输第三测量值，并且其中，测量设备还具有被配置为接收第三测量值的至少一个第三测量设备。在该测量组件的变形例中，第一测量设备必须具有用于测量参考测量量的传感器。
25.优选地，第一测量设备被配置为发送请求，第二测量设备被配置为接收请求并在此基础上测量参考测量量，以确定第二测量值。根据本发明，请求可以包含要测量参考测量量的时间点，其中，第二测量设备被配置为在该时间点或尽可能接近该时间点测量参考测量量。
26.优选地，第一测量设备被配置为在检测第一测量值期间生成第一时间戳，第二测量设备被配置为在检测第二测量值期间生成第二时间戳，第二测量设备被配置为发送第二时间戳，第一测量设备被配置为接收第二时间戳，并且第一测量设备被配置为只有当第一时间戳与第二时间戳之间的时间差不超过最大时间间隔时，才使用第一测量值和第二测量值来进行测量结果的确定。特别优选地，第二测量设备被配置为将标识符添加到第二测量值，并且第一测量设备被配置为基于该标识符将第二测量值识别为可采信的测量值。
27.应理解的是，测量组件可以包括用于执行上述方法的其他设备。例如，根据本发明，测量组件可以包括通信线路。这些通信线路可以直接或间接地将测量设备相互连接。测量组件还可以具有控制单元。该控制单元可以从测量设备中检索数据并将其传输给测量设备，并且用作连接在测量设备之间的通信节点。
附图说明
28.通过附图中的示例来说明本发明。
29.图1示出了根据本发明的用于测量相对压力的第一测量组件的示意图。
30.图2示出了根据本发明的用于测量压力差的第二测量组件的示意图。
31.图3示出了根据本发明的用于测量密度的第三测量组件的示意图。
32.图4示出了显示根据本发明的方法步骤的流程图。
具体实施方式
33.图1示出了根据本发明的用于测量相对压力的第一测量组件1的示意图。图示了多个容器2。在每个容器2中布置有第一测量设备3。第一测量设备3具有用于测量绝对压力的传感器。第一测量设备3分别经由通信线路4连接到控制单元5。第二测量设备6经由另一通信线路4连接到控制单元5。第二测量设备6也具有用于测量绝对压力的传感器。根据所示的测量组件1，第二测量设备6被布置在室外，因此可以测量大气压。第一测量设备3测量容器2中的液体的绝对压力，其中，该第一测量设备3检测第一测量值。第二测量设备6测量大气压
并且在此过程中检测第二测量值。第二测量设备6通过控制单元5和通信线路4将第二测量值传输到第一测量设备3。第一测量设备3从第一测量值中减去第二测量值，从而获得容器2中的液体的相对压力。根据相对压力，第一测量设备3推导出容器2中的液体的填充物位。
34.第一测量组件1还具有两个附加测量设备7。附加测量设备7具有用于测量绝对压力的传感器，并且与第二测量设备6一样，被布置为使得它们能够测量大气压。附加测量设备7分别检测一个附加测量值。这两个附加测量值通过通信线路4和控制单元5被传输到第一测量设备3。第一测量设备3使用附加测量值来验证第一测量设备3从第二测量设备6获得的第二测量值是否正确。为此，第一测量设备3执行2oo3表决过程。为此，要考虑第二测量值和两个附加测量值。因此，例如，如果第二测量值与两个附加测量值的偏差太大，则可以舍弃第二测量值。根据第一测量设备3的另一操作模式，第一测量设备3从第二测量值和两个附加测量值中计算出平均值，并以此方式校正第二测量值。附加测量设备7将附加测量值也传输到第二测量设备6。此外，第二测量设备6将它检测的第二测量值传输到附加测量设备7。测量设备用它们自己检测的测量值来验证获得的测量值。以此方式，第二测量设备6和附加测量设备7能够验证它们是否仍在检测可采信的测量值。如果测量值相差太大，则可能表示故障。
35.图2示出了根据本发明的用于测量压力差的第二测量组件1的示意图。测量组件1包括多个具有同类设计的测量设备。其中一个测量设备是用于确定压力差的第一测量设备3。它通过由控制单元5和与控制单元5连接的多个测量设备形成的网络向第二测量设备发送请求。在该请求中指出了第二测量设备应测量压力的时间点。在该时间点，第一测量设备3测量绝对压力，其中，该第一测量设备3检测第一测量值。在该时间点，第二测量设备6也测量绝对压力，其中，该第二测量设备6检测第二测量值。第二测量设备6通过网络将第二测量值传输到第一测量设备3。第一测量设备3计算第一测量设备和第二测量设备之间的差，并以此方式确定压力差。
36.图3示出了根据本发明的用于测量密度的第三测量组件1的示意图。待确定其密度的液体8位于容器2中。具有压力传感器的第一测量设备3被布置在容器2中。第一测量设备3经由通信线路4连接到第二测量设备6。第一测量设备3测量液体8的压力，其中，该第一测量设备3确定第一测量值。第二测量设备6是雷达距离传感器。它测量第二测量设备6和液体8的表面之间的距离，其中，该第二测量设备6确定第二测量值。第二测量设备6经由通信线路4将第二测量值传输到第一测量设备3。基于第一测量值和第二测量值，第一测量设备3随后确定液体8的密度。
37.图4示出了显示根据本发明的方法步骤的流程图。在第一测量步骤9中，第一测量设备测量测量量。例如，这可以是在容器中测量的绝对压力，但也可以是另一任意测量量。所述测量量的测量会得到第一测量值。在第二测量步骤10中，第二测量设备测量参考测量量。例如，这可以是大气压，但也可以是另一任意参考测量量。参考测量量的测量会得到第二测量值。应注意的是，并不是绝对要求按照所示的顺序进行第一测量步骤9和第二测量步骤10，而是也可以按照相反的顺序执行它们，或者也可以同时执行这两个步骤。
38.在传输步骤11中，将第二测量值的数据从第二测量设备传输到第一测量设备。这可以例如通过有线网络或无线数据连接进行。需要注意的是，传输步骤11并非一定要在第一测量步骤9之后执行，因为第一测量设备也有可能在其获得第二测量值之后才确定第一
测量值。在确定第一测量值并获得第二测量值之后，在确定步骤12中，第一测量设备根据第一测量值和第二测量值确定测量结果。例如，对应于图1至图3提出的本发明的实施例，测量结果可以是相对压力、压力差或液体密度。然而，也可以考虑其他测量结果的确定。
39.附图标记列表
40.1测量组件
41.2容器
42.3第一测量设备
43.4通信线路
44.5控制单元
45.6第二测量设备
46.7附加测量设备
47.8液体
48.9第一测量步骤
49.10第二测量步骤
50.11传输步骤
51.12确定步骤