用于利用dc偏置电流的连接故障自监测的系统、方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上设及连接故障监测，并且具体地设及利用DC电流的连接故障自监 测。
【背景技术】
[0002] 传感器系统常常需要多个连接器和长电缆线路来从传感器元件传送信号到位于 远处的接收器和处理器。当连接器故障或当电缆产生导线断开状况，错误信号可传播而未 被注意到并且可导致例如不安全的状况，或者正被监测的机器可不正确地运转直到操作员 注意到该问题并且修复连接。在某些传感器中，特别地在基于线性可变差动变压器（LVDT) 传感器中，远程产生的激励信号可W由例如屏蔽双绞线激励电缆提供给传感器元件。通过 LVDT传感器禪合的作为传感器位置的函数的激励信号的振幅例如然后可经由单独的回流 屏蔽双绞线传送回到远程接收器。存在某些断路连接场景，其中激励信号可经由屏蔽或接 地路径从激励源禪合于接收器而没有从实际传感器换能。在该样的场景中，接收的激励信 号可W表现为有效信号，并且可极难诊断和校正。
【发明内容】
[0003] 上文的需求中的一些或全部可由本发明的某些实施例解决。本发明的某些实施例 可包括用于利用DC偏置电流（biasingcurrent)的连接故障自监测的系统、方法和设备。
[0004] 根据本发明的示例实施例，提供方法用于获得测量并且检测与电压模式传感器关 联的连接性故障。该方法可W包括将DC偏置电流禪合进入电路。该电路可W包括电压模 式传感器，并且该电压模式传感器可W输出时变信号。该方法还可W包括设置该DC偏置电 流的标称水平，监测与该DC偏置电流关联的电压，W及至少部分基于监测该电压确定电路 连接性状态。
[0005] 根据另一个示例实施例，提供系统用于获得测量并且检测连接性故障。该系统包 括用于产生时变信号的电压模式传感器、差动放大器、可操作成在该电压模式传感器和该 差动放大器之间传送信号的至少一个传送电缆，W及可操作用于提供DC偏置电流给包括 该电压模式传感器和该至少一个传送电缆的电路的至少一个源。该系统还包括至少一个处 理器，其与该差动放大器通信并且配置用于至少部分基于监测与该偏置电流关联的电压确 定该电路的连接性。
[0006] 根据另一个示例实施例，提供设备用于获得测量并且检测连接性故障。该设备包 括与电压模式传感器通信的差动放大器、可操作用于提供DC偏置电流给该电压模式传感 器的至少一个源，W及用于将该DC偏置电流从该至少一个源禪合于该电压模式传感器的 一个或多个电阻器。
[0007] 本发明的其他实施例和方面在本文中详细描述并且认为是所要保护的发明的一 部分。其他实施例和方面可W参照下列详细说明、附图和权利要求理解。
【附图说明】
[000引现在将参照附表和图，其不必须按比例绘制，并且其中： 图1是根据本发明的示例实施例的说明性位置感测系统的框图。
[0009] 图2是具有通过接地或屏蔽完成的激励信号路径的常规LVDT电路的电路图。
[0010] 图3是根据本发明的示例实施例的利用DC偏置电流的说明性自监测电路的框图。
[0011] 图4是根据本发明的示例实施例的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 本发明的实施例将在下文参照其中示出本发明的实施例的附图更充分地描述。然 而，本发明可采用许多不同的形式体现并且不应该解释为限制于本文阐述的实施例；相反， 提供该些实施例使得本公开将是全面和完整的，并且将充分地传达本发明的范围给本领域 内技术人员。相似的号码始终指相似的元件。
[0013] 本发明的某些实施例可实现与传感器系统关联的电路连接性问题的自监测。根据 某些示例实施例，小偏置电流可注入电压模式传感器的电路路径使得该偏置电流流过所有 串联连接、电缆和传感器。由于电压模式传感器的小电阻，当传感器和电缆电连接时该偏置 电流可产生传感器两端的小压降，但该小压降可能不足W损害传感器信号源。根据本发明 的示例实施例，传感器、电缆和/或连接器两端的压降在开路状况中可增加到更高的值。根 据示例实施例，可在接收器监测压降W确定系统的连接性。根据示例实施例，系统监测可检 测范围外的输入值并且引起待宣称的指示无效输入状况的警报或状态信号。可按照该信号 行动W减轻该状况的影响和/或可存储该信号W用于稍后在系统诊断期间访问。
[0014] 根据本发明的示例实施例，传感器系统可提供W测量一个或多个物理现象，例如 位置、压力、温度、加速度、水平、电流、电压等。在示例实施例中，信号可认为是有效的，只要 它们保持在它们的预期操作范围内即可。例如连接断开故障（openconnectionfault)可 引起信号接收器产生在某个范围内的无效电压信号，并且可引起不当的、自毁或甚至不安 全的系统行为。根据示例实施例，警报或健康状态信号可W在范围外的事件中触发W避免 有害反应并且提供修复的诊断指导。在该样的具有冗余传感器输入的示例系统中，了解特 定信号源出错可允许系统隔离该出错信号源直到它被修复为止，并且与剩下的有效输入正 常反应，由此增加系统可用性。
[0015] 在本发明的某些示例实施例中，传感器和检测器电路的正常操作范围可设置成补 偿由偏置电流产生的小偏压，并且可允许对传感器输出和它的对连线、连接、电缆和其他连 接性部件的激励两者上的断开的和短路的输入连线两者的检测。
[0016] 现在将根据本发明的示例实施例参照附图描述用于提供偏置电流并且监测连接 性的各种部件和电路。
[0017] 图1图示根据本发明的示例实施例的示例位置感测系统100的框图。在某些示 例实施例中，该系统100可W包括激励源和反馈检测器框102,其可包括用于产生激励信号 104的激励源103、用于产生偏置电流的偏置电流电路122和用于从传感器116接收电压模 式信号的差动放大器124。在本发明的某些实施例中，该传感器116可是电压模式传感器， 例如线性可变差动变压器（LVDT)等。在本发明的某些示例实施例中，该激励信号104可经 由激励电缆106传送到传感器116。在本发明的某些示例实施例中，该激励电缆106、传感 器116和回流电缆120可提供直流信号（由偏置电流电路122产生)的路径W用于监测传感 器和关联的电缆与连接的连接性。该激励电缆106例如可包括用于传送激励信号104和偏 置电流到传感器116的双绞线导线。在本发明的某些示例实施例中，由传感器产生的(或可 变直接禪合的）反馈信号118可经由回流电缆120传播回到差动放大器124。在某些示例 实施例中，该反馈信号118可包括产生于传感器116两端的压降的直流（DC)电压分量，W及 与激励信号104的缩放形式关联的交流(AC)电压分量。在本发明的示例实施例中，回流电 缆120可包括用于传送反馈信号118到差动放大器124的双绞线导线。在示例实施例中， 由差动放大器产生的信号可传送到处理器126用于进一步分析、记录或其他参数的控制。
[0018] 根据本发明的示例实施例，激励电缆106和/或回流电缆120可包括屏蔽，其可联 接到例如接地屏蔽条。在本发明的某些实施例中，激励电缆106和回流电缆120的电缆长度 110可W具有相当可观的长度(例如，10-100米）使得双绞线到地的电容可为激励信号104 的一部分提供非计划的路径W使其在电路开路场景下在差动放大器124的输入上显现，如 现在将参照图2论述的。
[0019] 图2示出LVDT位置传感器系统200的常规电路图W突出当激励信号通过地和屏 蔽(经由电缆电容）禪合于接收器的输入时可W发生的问题。该系统200描绘其中AC激励 源201在最左边并且接收器框220在最右边的感测系统的形式。在该场景中，屏蔽激励电 缆203可供应来自AC激