BR102017002218B1

BR102017002218B1 - MEASUREMENT CIRCUIT

Info

Publication number: BR102017002218B1
Application number: BR102017002218-8A
Authority: BR
Inventors: Patrick JAN
Original assignee: Meggitt Sa
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2023-08-01

Abstract

A presente invenção refere-se a um circuito de medição que compreende um elemento sensor (12) configurado para gerar um sinal de medição de um objeto de medição (17), um injetor de sinal (56) configurado para gerar um sinal auxiliar e um circuito de avaliação (48, 78, 88, 98, 108, 118) compreendendo um primeiro amplificador a montante (52) com uma primeira entrada ligada a um primeiro polo (16) do elemento sensor (12) através de uma primeira linha de sinal (38) e um segundo amplificador a montante (51) com uma primeira entrada ligada a um segundo polo (15) do elemento sensor (12) através de uma segunda linha de sinal (37). Para proporcionar ao circuito de medição um controle confiável melhorado da sua cadeia de medição, permitindo um teste contínuo da integridade do sinal de medição proveniente do elemento sensor e/ou para permitir que o circuito de medição seja atualizável em relação a uma unidade sensora e/ou unidade de avaliação diferente, a invenção sugere que o primeiro amplificador a montante (52) compreende uma segunda entrada ligada ao injetor de sinal (56), e o circuito de avaliação (48, 78, 88, 98, 108, 118) compreende um primeiro amplificador a jusante (53) com uma primeira entrada ligada ao injetor de sinal (56) e uma segunda entrada ligada a uma saída do primeiro amplificador a montante (52).The present invention relates to a measurement circuit comprising a sensing element (12) configured to generate a measurement signal from a measuring object (17), a signal injector (56) configured to generate an auxiliary signal and a evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprising a first upstream amplifier (52) with a first input connected to a first pole (16) of the sensing element (12) via a first signal line (38) and a second upstream amplifier (51) with a first input connected to a second pole (15) of the sensing element (12) via a second signal line (37). To provide the measuring circuit with improved reliable control of its measuring chain, enabling continuous testing of the integrity of the measuring signal originating from the sensing element and/or to allow the measuring circuit to be upgradeable with respect to a sensing unit and/or or different evaluation unit, the invention suggests that the first upstream amplifier (52) comprises a second input connected to the signal injector (56), and the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprises a first downstream amplifier (53) with a first input connected to the signal injector (56) and a second input connected to an output of the first upstream amplifier (52).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um circuito de medição que compreende um elemento sensor configurado para gerar um sinal de medição a partir de um objeto de medição, um injetor de sinal configurado para gerar um sinal auxiliar e um circuito de avaliação compreendendo um primeiro amplificador a montante com uma primeira entrada ligada a um primeiro polo do elemento sensor através de uma primeira linha de sinal e um segundo amplificador a montante com uma primeira entrada ligada a um segundo polo do elemento de detecção através de uma segunda linha de sinal.[001] The present invention relates to a measurement circuit comprising a sensing element configured to generate a measurement signal from a measurement object, a signal injector configured to generate an auxiliary signal and an evaluation circuit comprising a first upstream amplifier with a first input connected to a first pole of the sensing element via a first signal line and a second upstream amplifier with a first input connected to a second pole of the sensing element via a second signal line .

[002] O documento US2014/60209 propõe dois canais de medição conectados em paralelo a um sensor. Duas linhas de sinal completas, cada uma com dois fios, precisam ser guiadas e conectadas ao sensor.[002] Document US2014/60209 proposes two measurement channels connected in parallel to a sensor. Two complete signal lines, each with two wires, need to be guided and connected to the sensor.

[003] Um circuito de medição deste tipo é conhecido da patente U.S. No. US 6.498.501 B2. O circuito de medição compreende uma disposição simétrica de duas linhas de sinal que ligam o elemento de detecção a um amplificador de medição e a um amplificador de sinal indicador de falha. O elemento de medição fornece sinais de entrada simétricos para esses amplificadores. O amplificador de medição fornece um sinal de medição representando a diferença de seus sinais de entrada. O amplificador de sinal de indicação de falha fornece um sinal indicador de falha que representa a soma dos sinais de entrada. O elemento sensor deste circuito é fornecido por um transdutor piezoelétrico.[003] A measuring circuit of this type is known from U.S. Patent No. US 6,498,501 B2. The measuring circuit comprises a symmetrical arrangement of two signal lines connecting the sensing element to a measuring amplifier and a fault indicator signal amplifier. The measuring element provides symmetrical input signals to these amplifiers. The measurement amplifier provides a measurement signal representing the difference of its input signals. The fault indication signal amplifier provides a fault indicator signal that represents the sum of the input signals. The sensing element of this circuit is provided by a piezoelectric transducer.

[004] Um sinal auxiliar gerado pelo injetor de sinal é injetado nos terminais do transdutor piezoelétrico através de uma linha de injeção de sinal de teste adicional. O circuito sensor compreende ainda dois capacitores de injeção ligados em paralelo ao transdutor piezoelétrico. Ambos os capacitores de injeção são ligados à linha de injeção de sinal de teste separada de modo que o sinal de teste auxiliar possa ser injetado a partir da saída do injetor de sinal no circuito sensor por meio dos capacitores de injeção de sinal através da linha de injeção de sinal de teste. O sinal de teste é, então, transmitido a partir dos pontos de injeção para o circuito de avaliação através de uma respectiva linha de sinal. Isso permite ao circuito de medição avaliar a qualidade do circuito de medição não só durante o funcionamento da máquina de vibração monitorizada, mas também quando a máquina de vibração está em repouso. Desta forma, pode ser conseguida uma vigilância permanente do circuito de medição. Colhendo as cargas positivas e negativas do elemento piezoelétrico em dois amplificadores de carga assimétricos separados e depois subtraindo um do outro em um terceiro amplificador, são obtidas duas vantagens principais. A primeira é uma elevada Razão de Rejeição em Modo Comum (CMRR), a segunda é um baixo nível de ruído.[004] An auxiliary signal generated by the signal injector is injected into the terminals of the piezoelectric transducer through an additional test signal injection line. The sensor circuit also comprises two injection capacitors connected in parallel to the piezoelectric transducer. Both injection capacitors are connected to the separate test signal injection line so that the auxiliary test signal can be injected from the signal injector output into the sensing circuit via the signal injection capacitors via the signal line. test signal injection. The test signal is then transmitted from the injection points to the evaluation circuit via a respective signal line. This allows the measuring circuit to evaluate the quality of the measuring circuit not only during operation of the monitored vibration machine, but also when the vibration machine is at rest. In this way, permanent monitoring of the measuring circuit can be achieved. By harvesting the positive and negative charges of the piezoelectric element into two separate asymmetric charge amplifiers and then subtracting one from the other in a third amplifier, two main advantages are obtained. The first is a high Common Mode Rejection Ratio (CMRR), the second is a low noise level.

[005] No entanto, apesar destas características vantajosas, este circuito sofre de algumas desvantagens. Em particular, o circuito requer um condutor adicional dedicado ao sinal de teste a ser ligado ao elemento sensor. Devido a esse condutor adicional, o circuito não pode ser adaptado a uma cadeia de medição já implementada sem substituir o sensor. Além disso, um terceiro conector gera complexidade adicional ao projeto e fabricação de sensores e cabos, gerando custos mais altos e afetando sua confiabilidade devido à maior quantidade de componentes.[005] However, despite these advantageous characteristics, this circuit suffers from some disadvantages. In particular, the circuit requires an additional conductor dedicated to the test signal to be connected to the sensing element. Due to this additional conductor, the circuit cannot be adapted to an already implemented measurement chain without replacing the sensor. Furthermore, a third connector creates additional complexity in the design and manufacturing of sensors and cables, generating higher costs and affecting their reliability due to the greater number of components.

[006] É um objetivo da presente invenção remediar pelo menos uma das desvantagens acima mencionadas e proporcionar o circuito de medição inicialmente direcionado com um controle confiável da sua cadeia de medição que permite a testagem contínua da integridade do sinal de medição proveniente do elemento sensor, em particular todo o tempo durante a realização das medições reais no elemento sensor. É ainda um objetivo permitir identificar a origem de um problema de medição dentro do circuito de medição, em particular uma capacidade de teste separada para as linhas de sinal e/ou o elemento sensor e/ou os componentes eletrônicos restantes. É outro objetivo proporcionar ao circuito de medição inicialmente direcionado a capacidade de ser atualizável em relação a uma unidade sensora e/ou unidade de avaliação diferentes, em particular um novo circuito de teste e/ou avaliação, em que nenhuma modificação no elemento sensor já existente e/ou nas linhas de sinal já existentes, em particular com a possibilidade de reequipamento do circuito de medição de modo que não seja necessária a substituição e/ou nenhuma modificação do elemento sensor e/ou das linhas de sinal.[006] It is an object of the present invention to remedy at least one of the aforementioned disadvantages and to provide the initially targeted measurement circuit with reliable control of its measurement chain that allows continuous testing of the integrity of the measurement signal originating from the sensing element, in particular at all times during the actual measurements on the sensing element. It is further an objective to allow identifying the source of a measurement problem within the measurement circuit, in particular a separate test capability for the signal lines and/or the sensing element and/or the remaining electronic components. It is another objective to provide the initially targeted measuring circuit with the ability to be upgradable with respect to a different sensing unit and/or evaluation unit, in particular a new test and/or evaluation circuit, in which no modification to the already existing sensing element and/or on existing signal lines, in particular with the possibility of re-equipping the measuring circuit so that replacement and/or any modification of the sensing element and/or signal lines is not necessary.

[007] Pelo menos um desses objetivos é alcançado pelo circuito de medição de acordo com a reivindicação 1. As reivindicações dependentes definem modalidades preferidas.[007] At least one of these objectives is achieved by the measurement circuit according to claim 1. The dependent claims define preferred embodiments.

[008] Em conformidade, a invenção sugere que o primeiro amplificador a montante compreende uma segunda entrada ligada ao injetor de sinal. O circuito de avaliação compreende ainda um primeiro amplificador a jusante tendo uma primeira entrada ligada ao injetor de sinal e uma segunda entrada ligada a uma saída do primeiro amplificador a montante. Assim, não é necessária uma linha de sinal adicional, em particular nenhuma terceira linha de sinal, para o fornecimento do sinal auxiliar gerado pelo injetor de sinal do injetor de sinal para o elemento sensor e pode ser omitida.[008] Accordingly, the invention suggests that the first upstream amplifier comprises a second input connected to the signal injector. The evaluation circuit further comprises a first downstream amplifier having a first input connected to the signal injector and a second input connected to an output of the first upstream amplifier. Thus, an additional signal line, in particular no third signal line, is not required for supplying the auxiliary signal generated by the signal injector from the signal injector to the sensing element and can be omitted.

[009] Por um lado, a confiabilidade do circuito de medição pode ser melhorada, dessa forma, reduzindo a complexidade do circuito, em particular dentro da faixa bastante sensível do elemento sensor. Mais particularmente, quando se trabalha em ambientes muito duros, como é tipicamente encontrado na monitorização de maquinaria rotativa, tal como um motor de um avião ou uma turbina baseada em terra, uma solução mais confiável e/ou efetiva em custos para tais ambientes que, por exemplo, não requerem um hardware e / ou software computacional bastante complexo. Por outro lado, a redução da complexidade do circuito, em particular na faixa do elemento sensor por uma omissão da linha de sinal adicional para o fornecimento do sinal auxiliar, permite uma atualização do elemento sensor e/ou linhas de sinal de um circuito de medição já utilizado em um circuito de medição de acordo com a invenção e/ou uma integração de um circuito de medição de acordo com a invenção em um circuito de medição que já foi posto em operação.[009] On the one hand, the reliability of the measuring circuit can be improved, thereby reducing the complexity of the circuit, in particular within the very sensitive range of the sensing element. More particularly, when working in very harsh environments, as is typically found when monitoring rotating machinery, such as an aircraft engine or a land-based turbine, a more reliable and/or cost-effective solution for such environments is for example, they do not require very complex computational hardware and/or software. On the other hand, reducing the complexity of the circuit, in particular in the range of the sensing element by an omission of the additional signal line for supplying the auxiliary signal, allows an upgrade of the sensing element and/or signal lines of a measuring circuit. already used in a measuring circuit according to the invention and/or an integration of a measuring circuit according to the invention into a measuring circuit that has already been put into operation.

[0010] Ao mesmo tempo, a presente invenção permite assegurar medições de elevada qualidade, em particular, utilizando a fiação vantajosa acima descrita do primeiro e segundo amplificadores a montante e do amplificador a jusante. Em particular, pode garantir níveis de ruído muito baixos e rejeição de modo comum muito bom. Também pode fornecer uma identificação de falha confiável. De preferência, pelo menos uma saída de uma respectiva saída do primeiro e segundo amplificadores a montante e do primeiro amplificador a jusante é utilizada como uma fonte de identificação de falha. Em particular, pelo menos uma saída do primeiro amplificador a jusante é preferencialmente usada para este fim. Mais preferencialmente, pelo menos duas saídas diferentes, produzindo um sinal de saída substancialmente diferente em resposta a um sinal auxiliar gerado pelo injetor de sinal, são utilizadas como uma fonte de identificação de falhas. Mais preferencialmente, uma saída de cada um dos primeiro e segundo amplificadores a montante e do primeiro amplificador a jusante é empregada como uma fonte de identificação de falha.[0010] At the same time, the present invention makes it possible to ensure high quality measurements, in particular, using the above-described advantageous wiring of the first and second upstream amplifiers and the downstream amplifier. In particular, it can guarantee very low noise levels and very good common mode rejection. It can also provide reliable fault identification. Preferably, at least one output of a respective output of the first and second upstream amplifiers and the first downstream amplifier is used as a fault identification source. In particular, at least one output of the first downstream amplifier is preferably used for this purpose. More preferably, at least two different outputs, producing a substantially different output signal in response to an auxiliary signal generated by the signal injector, are used as a fault identification source. More preferably, an output from each of the first and second upstream amplifiers and the first downstream amplifier is employed as a fault identification source.

[0011] Os polos do elemento sensor estão, preferencialmente, ligados a um respectivo eletrodo configurado para recolher os sinais de carga gerados a partir do elemento sensor e/ou introduzidos no elemento sensor. De preferência, o primeiro polo do elemento sensor está ligado a um primeiro eletrodo e o segundo polo do elemento sensor está ligado a um segundo eletrodo. De preferência, os eletrodos estão dispostos nos polos do elemento sensor. De preferência, os eletrodos são adaptados para coletar cargas opostas, mais particularmente cargas positivas e cargas negativas. Em particular, pelo menos um dos polos está, de preferência, ligado a um eletrodo positivo adaptado para coletar cargas positivas e pelo menos um dos polos está, preferencialmente, ligado a um eletrodo negativo adaptado às cargas negativas coletadas. Preferencialmente, cada um dos eletrodos pode ser utilizado como um eletrodo positivo e um eletrodo negativo. Uma capacitância entre os eletrodos ligados aos polos do elemento sensor é, subsequentemente, referida como capacitância sensora.[0011] The poles of the sensing element are preferably connected to a respective electrode configured to collect charge signals generated from the sensing element and/or introduced into the sensing element. Preferably, the first pole of the sensing element is connected to a first electrode and the second pole of the sensing element is connected to a second electrode. Preferably, the electrodes are arranged at the poles of the sensing element. Preferably, the electrodes are adapted to collect opposite charges, more particularly positive charges and negative charges. In particular, at least one of the poles is preferably connected to a positive electrode adapted to collect positive charges and at least one of the poles is preferably connected to a negative electrode adapted to collect negative charges. Preferably, each of the electrodes can be used as a positive electrode and a negative electrode. A capacitance between the electrodes connected to the poles of the sensing element is subsequently referred to as sensing capacitance.

[0012] De preferência, o segundo amplificador a montante compreende uma segunda entrada não ligada ao injetor de sinal. De acordo com uma primeira configuração preferida, a segunda entrada do segundo amplificador a montante está ligada à terra. De acordo com uma segunda configuração preferida, a segunda entrada do segundo amplificador a montante é ligada a um segundo injetor de sinal que é diferente do injetor de sinal ao qual a segunda entrada do primeiro amplificador a montante está ligada. De preferência, o segundo injetor de sinal é configurado para fornecer um sinal de teste em uma faixa de frequências diferentes do sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal ligado à segunda entrada do primeiro amplificador a montante. Desse modo, o método de identificação de falhas de acordo com a invenção pode ser vantajosamente duplicado e/ou sobreposto em um circuito através da aplicação de pelo menos dois sinais de teste diferentes gerados pelos diferentes injetores de sinal no circuito.[0012] Preferably, the second upstream amplifier comprises a second input not connected to the signal injector. According to a first preferred configuration, the second input of the second upstream amplifier is connected to ground. According to a second preferred embodiment, the second input of the second upstream amplifier is connected to a second signal injector that is different from the signal injector to which the second input of the first upstream amplifier is connected. Preferably, the second signal injector is configured to provide a test signal in a range of frequencies different from the test signal provided by the signal injector connected to the second input of the first upstream amplifier. In this way, the fault identification method according to the invention can advantageously be duplicated and/or superimposed on a circuit by applying at least two different test signals generated by the different signal injectors in the circuit.

[0013] De preferência, o circuito de avaliação compreende um segundo amplificador a jusante. O segundo amplificador a jusante tem, de preferência, uma primeira entrada ligada a uma saída do segundo amplificador a montante. Em particular, o segundo amplificador a jusante tem, preferencialmente, uma primeira entrada ligada a um amplificador a montante ao qual o injetor de sinal não está ligado. O segundo amplificador a jusante tem, de preferência, uma segunda entrada ligada a uma saída do primeiro amplificador a jusante. Um circuito que compreende o segundo amplificador a jusante da maneira acima descrita pode aumentar ainda mais a confiabilidade da detecção de falhas. Em particular, pelo menos uma saída do segundo amplificador a jusante é; preferencialmente, empregada como uma fonte de identificação de falha.[0013] Preferably, the evaluation circuit comprises a second downstream amplifier. The second downstream amplifier preferably has a first input connected to an output of the second upstream amplifier. In particular, the second downstream amplifier preferably has a first input connected to an upstream amplifier to which the signal injector is not connected. The second downstream amplifier preferably has a second input connected to an output of the first downstream amplifier. A circuit comprising the second downstream amplifier in the manner described above can further increase the reliability of fault detection. In particular, at least one output of the second downstream amplifier is; preferably used as a source of failure identification.

[0014] No contexto desta aplicação, um amplificador é, de preferência, definido como um componente que compreende pelo menos uma entrada à qual pode ser proporcionado um respectivo sinal de entrada, em particular uma tensão, e pelo menos uma saída que fornece um sinal de saída, em particular uma tensão, de pelo menos um dos sinais de entrada, em particular na forma de um sinal amplificado. Um amplificador diferencial é, de preferência, definido como um amplificador com duas entradas, em particular uma entrada inversora e uma entrada não inversora, e uma saída fornecendo um sinal de saída representativo de uma diferença entre um respectivo sinal de entrada nas duas entradas. A primeira entrada de um respectivo amplificador diferencial corresponde, preferencialmente, a uma de uma entrada inversora que fornece um sinal invertido e uma entrada não inversora que fornece um sinal não invertido. A segunda entrada de um respectivo amplificador diferencial corresponde, preferencialmente, à outra da entrada inversora e da entrada não inversora. Em particular, a entrada inversora é, de preferência, configurada para proporcionar o aditivo inverso de um valor de sinal de entrada. A entrada não inversora é, de preferência, configurada para fornecer um valor de sinal com um sinal algébrico substancialmente correspondente a um valor de sinal de entrada. O sinal de saída é, então, preferencialmente, representativo para uma soma desses valores de sinais proporcionados pela entrada inversora e pela entrada não inversora. Um amplificador somador é, de preferência, definido como um amplificador com uma primeira entrada e uma segunda entrada e uma saída fornecendo um sinal de saída representativo para uma soma de um sinal de entrada na primeira entrada e um sinal de entrada na segunda entrada.[0014] In the context of this application, an amplifier is preferably defined as a component comprising at least one input to which a respective input signal, in particular a voltage, can be provided, and at least one output that provides a signal output, in particular a voltage, of at least one of the input signals, in particular in the form of an amplified signal. A differential amplifier is preferably defined as an amplifier having two inputs, in particular an inverting input and a non-inverting input, and an output providing an output signal representative of a difference between a respective input signal at the two inputs. The first input of a respective differential amplifier preferably corresponds to one of an inverting input providing an inverted signal and a non-inverting input providing a non-inverting signal. The second input of a respective differential amplifier preferably corresponds to the other of the inverting input and the non-inverting input. In particular, the inverting input is preferably configured to provide the additive inverse of an input signal value. The non-inverting input is preferably configured to provide a signal value with an algebraic signal substantially corresponding to an input signal value. The output signal is then preferably representative for a sum of these signal values provided by the inverting input and the non-inverting input. A summing amplifier is preferably defined as an amplifier having a first input and a second input and an output providing an output signal representative for a sum of an input signal at the first input and an input signal at the second input.

[0015] De acordo com uma implementação preferida, é proporcionado pelo menos um amplificador, em particular, pelo menos um amplificador diferencial, como um amplificador operacional no qual é proporcionada uma retroação entre pelo menos uma das suas entradas e a sua saída. Em particular, pode ser proporcionada uma resistência de realimentação e/ou uma capacitância de realimentação e/ou outro componente de realimentação em uma ligação em paralelo entre pelo menos uma das entradas e a saída do amplificador operacional para proporcionar a retroação. Desse modo, a intensidade de um sinal de retorno na saída do amplificador operacional, em particular um sinal de saída representativo de uma diferença entre um respectivo sinal de entrada nas suas duas entradas, é, preferencialmente, modulado por esta retroação. Nesta implementação ou de acordo com outra implementação preferida, pelo menos um amplificador, em particular, pelo menos um amplificador diferencial, é proporcionado como um amplificador não retroativo no qual substancialmente não existe retroação entre as suas entradas e a sua saída.[0015] According to a preferred implementation, at least one amplifier, in particular at least one differential amplifier, is provided as an operational amplifier in which feedback is provided between at least one of its inputs and its output. In particular, a feedback resistance and/or a feedback capacitance and/or other feedback component may be provided in a parallel connection between at least one of the inputs and the output of the operational amplifier to provide feedback. In this way, the intensity of a feedback signal at the output of the operational amplifier, in particular an output signal representative of a difference between a respective input signal at its two inputs, is preferably modulated by this feedback. In this implementation or according to another preferred implementation, at least one amplifier, in particular at least one differential amplifier, is provided as a non-feedback amplifier in which there is substantially no feedback between its inputs and its output.

[0016] Preferencialmente, pelo menos um dentre o primeiro amplificador a montante e o segundo amplificador a montante compreende um amplificador diferencial. Mais preferencialmente, o primeiro amplificador a montante e o segundo amplificador a montante compreendem, cada um deles, um amplificador diferencial. A primeira entrada do primeiro amplificador a montante e/ou segundo amplificador a montante corresponde, preferencialmente, a uma das entradas de entrada inversora e não inversora do respectivo amplificador diferencial. A segunda entrada do primeiro amplificador a montante e/ou do segundo amplificador a montante corresponde, preferencialmente, à outra entrada dentre a entrada de inversão e a entrada de não inversão do respectivo amplificador diferencial. De acordo com uma configuração preferida, a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal estão ligadas a uma entrada correspondente da entrada de inversão ou dentre a entrada não inversora do respectivo amplificador diferencial. De preferência, o amplificador diferencial de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a montante e segundo amplificador a montante ou de ambos os amplificadores a montante é fornecido como um amplificador operacional no qual o sinal de saída é modulado por uma retroação.[0016] Preferably, at least one of the first upstream amplifier and the second upstream amplifier comprises a differential amplifier. More preferably, the first upstream amplifier and the second upstream amplifier each comprise a differential amplifier. The first input of the first upstream amplifier and/or second upstream amplifier preferably corresponds to one of the inverting and non-inverting input inputs of the respective differential amplifier. The second input of the first upstream amplifier and/or the second upstream amplifier preferably corresponds to the other input between the inverting input and the non-inverting input of the respective differential amplifier. According to a preferred configuration, the first signal line and the second signal line are connected to a corresponding input of the inverting input or among the non-inverting input of the respective differential amplifier. Preferably, the differential amplifier of at least one of the first upstream amplifier and second upstream amplifier or both upstream amplifiers is provided as an operational amplifier in which the output signal is modulated by feedback.

[0017] De preferência, o primeiro amplificador a jusante compreende um amplificador diferencial. A primeira entrada do primeiro amplificador a jusante corresponde, preferencialmente, a uma dentre a entrada inversora e a entrada não inversora do amplificador diferencial. A segunda entrada do primeiro amplificador a jusante corresponde, preferencialmente, à outra entrada da entrada de inversão e da entrada de não inversão do respectivo amplificador diferencial. De preferência, o injetor de sinal está ligado a uma entrada diferente da entrada inversora e da entrada não inversora do respectivo amplificador diferencial no primeiro amplificador a jusante do que no primeiro amplificador a montante. De preferência, o segundo amplificador a jusante compreende um amplificador diferencial. A primeira entrada do primeiro amplificador a jusante corresponde, preferencialmente, a uma dentre a entrada inversora e a entrada não inversora do amplificador diferencial. A segunda entrada do primeiro amplificador a jusante corresponde, preferencialmente, à outra entrada da entrada inversora e da entrada não inversora do respectivo amplificador diferencial. O segundo amplificador a jusante é, de preferência, configurado para fornecer um sinal de saída em uma saída que corresponde substancialmente a uma diferença de dois sinais de entrada, em particular na entrada inversora e na entrada não inversora, dividido por dois. De preferência, o amplificador diferencial de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a jusante e o segundo amplificador a jusante, ou de ambos, os amplificadores a jusante é fornecido como um amplificador não retroativo no qual o sinal de saída não é substancialmente modulado por uma retroação.[0017] Preferably, the first downstream amplifier comprises a differential amplifier. The first input of the first downstream amplifier preferably corresponds to one of the inverting input and the non-inverting input of the differential amplifier. The second input of the first downstream amplifier preferably corresponds to the other input of the inverting input and the non-inverting input of the respective differential amplifier. Preferably, the signal injector is connected to a different input from the inverting input and the non-inverting input of the respective differential amplifier on the first downstream amplifier than on the first upstream amplifier. Preferably, the second downstream amplifier comprises a differential amplifier. The first input of the first downstream amplifier preferably corresponds to one of the inverting input and the non-inverting input of the differential amplifier. The second input of the first downstream amplifier preferably corresponds to the other input of the inverting input and the non-inverting input of the respective differential amplifier. The second downstream amplifier is preferably configured to provide an output signal at an output that substantially corresponds to a difference of two input signals, in particular at the inverting input and the non-inverting input, divided by two. Preferably, the differential amplifier of at least one of the first downstream amplifier and the second downstream amplifier, or both of the downstream amplifiers is provided as a non-feedback amplifier in which the output signal is not substantially modulated by a retroaction.

[0018] De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação compreende um amplificador de soma. A primeira entrada do amplificador somador é de preferência ligada a uma saída do segundo amplificador a montante. A segunda entrada do amplificador somador está de preferência ligada a uma saída do primeiro amplificador a jusante. Um circuito que compreende o amplificador somador da maneira acima descrita pode aumentar ainda mais a confiabilidade da detecção de falhas e/ou reduzir a complexidade da avaliação de sinal. Pelo menos uma saída do amplificador somador é preferencialmente empegada como uma fonte de identificação de falha.[0018] According to a preferred configuration, the evaluation circuit comprises a summing amplifier. The first input of the summing amplifier is preferably connected to an output of the second upstream amplifier. The second input of the summing amplifier is preferably connected to an output of the first downstream amplifier. A circuit comprising the summing amplifier in the manner described above can further increase the reliability of fault detection and/or reduce the complexity of signal evaluation. At least one output of the summing amplifier is preferably employed as a source of fault identification.

[0019] De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação compreende pelo menos uma capacitância de entrada ligada a pelo menos uma da primeira linha de sinal e da segunda linha de sinal, de preferência, a montante de uma entrada, em particular a primeira entrada, de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a montante e o segundo amplificador a montante. Mais preferencialmente, uma respectiva capacitância de entrada está ligada tanto à primeira linha de sinal como à segunda linha de sinal. De preferência, a capacitância de entrada está ligada à terra. De preferência, a capacitância de entrada é proporcionada substancialmente na entrada do respectivo amplificador a montante. A capacitância de entrada pode ser vantajosamente utilizada a partir do circuito de avaliação de modo a verificar substancialmente todo o circuito. Em particular, a capacitância de entrada pode ser usada adicionalmente para outro fim, em particular pode ser parte de outro componente electrónico do circuito de medição, tal como um filtro.[0019] According to a preferred configuration, the evaluation circuit comprises at least one input capacitance connected to at least one of the first signal line and the second signal line, preferably upstream of an input, in particular the first input, from at least one of the first upstream amplifier and the second upstream amplifier. More preferably, a respective input capacitance is connected to both the first signal line and the second signal line. Preferably, the input capacitance is connected to earth. Preferably, the input capacitance is provided substantially at the input of the respective upstream amplifier. The input capacitance can be advantageously used from the evaluation circuit to verify substantially the entire circuit. In particular, the input capacitance may be additionally used for another purpose, in particular it may be part of another electronic component of the measuring circuit, such as a filter.

[0020] De preferência, pelo menos uma capacitância de realimentação está ligada em paralelo a pelo menos um do primeiro amplificador a montante e segundo amplificador a montante. Mais preferencialmente, uma respectiva capacitância de realimentação está ligada em paralelo ao primeiro amplificador a montante e ao segundo amplificador a montante. De preferência, as capacitâncias de realimentação são ligadas em paralelo a partir de um ponto de ramificação substancialmente em uma entrada do respectivo amplificador para um ponto de ramificação substancialmente em uma saída do respectivo amplificador. O ponto de ramificação em uma entrada do respectivo amplificador encontra-se preferencialmente localizado na entrada à qual está ligada pelo menos uma das primeira e segunda linhas de sinal. Assim, as cargas geradas a partir do elemento sensor podem ser alimentadas à respectiva capacitância de realimentação e gerar uma tensão no respectivo amplificador. De acordo com uma configuração preferida, o ponto de ramificação em uma entrada do respectivo amplificador está localizado na entrada inversora do respectivo amplificador diferencial. De preferência, os valores das capacitâncias de realimentação ligadas em paralelo ao primeiro amplificador a montante e ao segundo amplificador a montante são substancialmente idênticos. Desta forma, pode-se obter uma boa razão de rejeição em modo comum.[0020] Preferably, at least one feedback capacitance is connected in parallel to at least one of the first upstream amplifier and second upstream amplifier. More preferably, a respective feedback capacitance is connected in parallel to the first upstream amplifier and the second upstream amplifier. Preferably, the feedback capacitances are connected in parallel from a branch point substantially at an input of the respective amplifier to a branch point substantially at an output of the respective amplifier. The branch point at an input of the respective amplifier is preferably located at the input to which at least one of the first and second signal lines is connected. Thus, the charges generated from the sensing element can be fed to the respective feedback capacitance and generate a voltage in the respective amplifier. According to a preferred embodiment, the branch point at an input of the respective amplifier is located at the inverting input of the respective differential amplifier. Preferably, the values of the feedback capacitances connected in parallel to the first upstream amplifier and the second upstream amplifier are substantially identical. In this way, a good common mode rejection ratio can be obtained.

[0021] De preferência, o circuito de medição compreende uma unidade sensora incluindo o elemento sensor. De preferência, o circuito de medição compreende uma unidade de avaliação que inclui o circuito de avaliação. De preferência, o circuito de medição compreende um terminal de saída. De preferência, a unidade sensora e a unidade de avaliação podem ser ligadas entre si através do terminal de saída. Desta forma, a unidade sensora é, de preferência, removível da unidade de avaliação, em particular substituível por ligação de outra unidade sensora à unidade de avaliação. Esta vantagem pode ser conseguida em particular devido aos circuitos acima descritos que não compreendem uma terceira linha de sinal separada para ligar o injetor de sinal ao elemento sensor. De preferência, o terminal de saída compreende um conector separado para a primeira linha de sinal e/ou um conector separado para a segunda linha de sinal.[0021] Preferably, the measuring circuit comprises a sensing unit including the sensing element. Preferably, the measuring circuit comprises an evaluation unit that includes the evaluation circuit. Preferably, the measuring circuit comprises an output terminal. Preferably, the sensor unit and the evaluation unit can be connected to each other via the output terminal. In this way, the sensor unit is preferably removable from the evaluation unit, in particular replaceable by connecting another sensor unit to the evaluation unit. This advantage can be achieved in particular due to the circuits described above which do not comprise a separate third signal line for connecting the signal injector to the sensing element. Preferably, the output terminal comprises a separate connector for the first signal line and/or a separate connector for the second signal line.

[0022] De preferência, a unidade sensora compreende um alojamento de sensor no qual o elemento sensor está disposto. De preferência, o elemento sensor está disposto de tal maneira no alojamento do sensor que é proporcionada uma capacitância, subsequentemente referida como capacitância do alojamento, entre cada um dos polos do elemento sensor e o alojamento do sensor. De preferência, o alojamento do sensor está ligado à terra. De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação não está incluído no alojamento do sensor. Isto permite uma fácil instalação do elemento sensor no circuito de avaliação e/ou remoção do elemento sensor do circuito de avaliação. É também concebível, no entanto, que pelo menos parte da unidade de avaliação, por exemplo, o primeiro amplificador a montante e/ou o segundo amplificador a montante, esteja incluída no alojamento do sensor e/ou perto do elemento sensor.[0022] Preferably, the sensing unit comprises a sensor housing in which the sensing element is disposed. Preferably, the sensing element is arranged in the sensor housing in such a way that a capacitance, hereinafter referred to as housing capacitance, is provided between each of the poles of the sensing element and the sensor housing. Preferably, the sensor housing is earthed. According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is not included in the sensor housing. This allows easy installation of the sensing element in the evaluation circuit and/or removal of the sensing element from the evaluation circuit. It is also conceivable, however, that at least part of the evaluation unit, for example the first upstream amplifier and/or the second upstream amplifier, is included in the sensor housing and/or near the sensing element.

[0023] De acordo com uma configuração preferida, a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal são pelo menos parcialmente incluídas em pelo menos um cabo, mais preferencialmente um cabo comum. O cabo compreende preferencialmente pelo menos parcialmente uma bainha de cabo. Preferencialmente, a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal estão pelo menos parcialmente dispostas de tal maneira no cabo que é proporcionada uma capacitância, subsequentemente referida como capacitância de bainha, entre cada uma das linhas de sinal e a bainha de cabo. A primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal são, de preferência, pelo menos parcialmente dispostas de tal maneira no cabo que uma capacitância, subsequentemente referida como capacitância de bainha, é proporcionada entre cada uma das linhas de sinal e a bainha de cabo. A primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal, de preferência, são pelo menos parcialmente dispostas de tal maneira no cabo que uma capacitância referida, subsequentemente, como capacitância de linha é proporcionada entre as linhas de sinal. Preferencialmente, o cabo compreende, pelo menos parcialmente, um cabo isolado mineral (MI) e/ou uma ligação por cabo. De preferência, o cabo MI e/ou a ligação por cabo estão dispostos entre o elemento sensor, mais particularmente o alojamento do sensor e o terminal de saída.[0023] According to a preferred configuration, the first signal line and the second signal line are at least partially included in at least one cable, more preferably a common cable. The cable preferably at least partially comprises a cable sheath. Preferably, the first signal line and the second signal line are at least partially arranged in the cable that a capacitance, subsequently referred to as sheath capacitance, is provided between each of the signal lines and the cable sheath. The first signal line and the second signal line are preferably at least partially arranged in the cable that a capacitance, subsequently referred to as sheath capacitance, is provided between each of the signal lines and the cable sheath. . The first signal line and the second signal line preferably are at least partially arranged in the cable that a capacitance referred to subsequently as line capacitance is provided between the signal lines. Preferably, the cable comprises, at least partially, a mineral insulated (MI) cable and/or a cable connection. Preferably, the MI cable and/or cable connection is disposed between the sensing element, more particularly the sensor housing and the output terminal.

[0024] Pelo menos uma dentre a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal é, de preferência, pelo menos parcialmente dotada de uma blindagem eletromagnética separada. O cabo compreende preferencialmente pelo menos parcialmente uma blindagem eletromagnética separada para pelo menos uma linha de sinal, mais preferencialmente para cada linha de sinal, em particular uma primeira blindagem para a primeira linha de sinal e/ou uma segunda blindagem para a segunda linha de sinal. De preferência, as blindagens para cada linha de sinal estão pelo menos parcialmente rodeadas por uma bainha de cabo comum. De preferência, a primeira blindagem e/ou a segunda blindagem estão pelo menos parcialmente dispostas de tal maneira no cabo que uma capacitância, subsequentemente referida como capacitância de blindagem, é proporcionada entre cada blindagem e a respectiva linha de sinal. Neste caso, é preferencialmente proporcionada uma capacitância substancialmente negligenciável entre as linhas de sinal e/ou entre as blindagens e/ou entre as linhas de sinal e a bainha de cabo. De preferência, a bainha do cabo está ligada à terra. Preferencialmente, o cabo que compreende pelo menos uma blindagem é pelo menos parcialmente fornecido como um cabo de médio a baixo ruído (MTLN). De preferência, o cabo MTLN está disposto entre o terminal de saída e a unidade de avaliação. Alternativa ou adicionalmente, o cabo MTLN está disposto entre o elemento sensor, mais particularmente o alojamento do sensor e o terminal de saída.[0024] At least one of the first signal line and the second signal line is preferably at least partially provided with a separate electromagnetic shield. The cable preferably at least partially comprises a separate electromagnetic shield for at least one signal line, more preferably for each signal line, in particular a first shield for the first signal line and/or a second shield for the second signal line. . Preferably, the shields for each signal line are at least partially surrounded by a common cable sheath. Preferably, the first shield and/or the second shield are at least partially arranged in the cable that a capacitance, subsequently referred to as shield capacitance, is provided between each shield and the respective signal line. In this case, a substantially negligible capacitance is preferably provided between the signal lines and/or between the shields and/or between the signal lines and the cable sheath. Preferably, the cable sheath is earthed. Preferably, the cable comprising at least one shield is at least partially provided as a medium to low noise (MTLN) cable. Preferably, the MTLN cable is arranged between the output terminal and the evaluation unit. Alternatively or additionally, the MTLN cable is disposed between the sensing element, more particularly the sensor housing and the output terminal.

[0025] De acordo com uma configuração preferida, a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal são parcialmente incluídas em pelo menos um cabo MI e/ou parcialmente incluídas em pelo menos um cabo MTLN. De preferência, a unidade sensora compreende o cabo MI e/ou o cabo MTLN. De preferência, a unidade de avaliação compreende o cabo MTLN. Entende-se que é também concebível, por exemplo, que a primeira linha de sinal e/ou a segunda linha de sinal sejam pelo menos parcialmente incluídas apenas em um cabo MI ou apenas um cabo MTLN ou um tipo de cabo diferente ou uma combinação de diferentes tipos de cabos. Em particular, de acordo com outra configuração preferida, substancialmente, não é fornecido qualquer cabo no qual a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal seriam incluídas. Nesta configuração, o elemento sensor está, de preferência, localizado na proximidade do circuito de avaliação. Em particular, o elemento sensor e o circuito de avaliação podem ser encerrados por um alojamento comum e/ou o circuito de avaliação pode estar substancial e diretamente ligado ao elemento sensor.[0025] According to a preferred embodiment, the first signal line and the second signal line are partially included in at least one MI cable and/or partially included in at least one MTLN cable. Preferably, the sensing unit comprises the MI cable and/or the MTLN cable. Preferably, the evaluation unit comprises the MTLN cable. It is understood that it is also conceivable, for example, that the first signal line and/or the second signal line are at least partially included in only an MI cable or only an MTLN cable or a different cable type or a combination of different types of cables. In particular, according to another preferred embodiment, substantially no cable is provided in which the first signal line and the second signal line would be included. In this configuration, the sensing element is preferably located in the vicinity of the evaluation circuit. In particular, the sensing element and the evaluation circuit may be enclosed by a common housing and/or the evaluation circuit may be substantially and directly connected to the sensing element.

[0026] De preferência, o circuito de avaliação é configurado com lógica para avaliar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, obtida a jusante de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a jusante, o segundo amplificador a jusante, o primeiro amplificador a montante e o segundo amplificador a montante. O referido sinal obtido a jusante do respectivo amplificador pode compreender um sinal obtido a partir de uma saída do respectivo amplificador ou a jusante de uma saída do respectivo amplificador. Em particular, o circuito de avaliação é, de preferência, configurado com lógica para avaliar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a jusante e o segundo amplificador a jusante.[0026] Preferably, the evaluation circuit is configured with logic to evaluate a value derived from a signal, in particular a voltage, obtained downstream of at least one of the first downstream amplifier, the second downstream amplifier, the first upstream amplifier and the second upstream amplifier. Said signal obtained downstream of the respective amplifier may comprise a signal obtained from an output of the respective amplifier or downstream of an output of the respective amplifier. In particular, the evaluation circuit is preferably configured with logic to evaluate a value derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of at least one of the first downstream amplifier and the second amplifier downstream.

[0027] De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação é configurado com lógica para avaliar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída tanto do primeiro amplificador a jusante como do segundo amplificador a jusante. De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação é configurado com lógica para comparar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída do primeiro amplificador a jusante com um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída do segundo amplificador a jusante.[0027] According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is configured with logic to evaluate a value derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of either the first downstream amplifier or the second downstream amplifier. According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is configured with logic to compare a value derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of the first downstream amplifier with a value derived from a signal , in particular a voltage, at an output or downstream of an output of the second downstream amplifier.

[0028] De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação é configurado com lógica para avaliar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída do amplificador de soma. De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação é configurado com lógica para comparar um valor derivado de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída do segundo amplificador a jusante com um valor derivado de uma combinação de valores derivados de um sinal, em particular uma tensão, em uma saída ou a jusante de uma saída do amplificador somador em uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dentre os referidos primeiro amplificador a montante e segundo amplificador a montante.[0028] According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is configured with logic to evaluate a value derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of the summing amplifier. According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is configured with logic to compare a value derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of the second downstream amplifier with a value derived from a combination of values derived from a signal, in particular a voltage, at an output or downstream of an output of the summing amplifier at an output or downstream of an output of at least one of said first upstream amplifier and second upstream amplifier.

[0029] De preferência, o circuito de avaliação compreende uma unidade de pós-processamento. De preferência, uma saída de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a montante, o segundo amplificador a montante, o primeiro amplificador a jusante, o segundo amplificador a jusante e o amplificador somador está ligado à unidade de pós-processamento. Mais preferencialmente, uma saída de pelo menos um dos primeiro e segundo amplificadores a montante e uma saída de pelo menos um dos primeiro e segundo amplificadores a jusante está ligada à unidade de pós-processamento. A unidade de pós-processamento é, de preferência, configurada com lógica para dissociar os sinais de medição gerados pelo elemento sensor dos sinais de teste gerados pelo injetor de sinal. A unidade de pós- processamento é, de preferência, configurada com lógica para avaliar sinais de saída da saída de amplificadores ligados à unidade de pós- processamento.[0029] Preferably, the evaluation circuit comprises a post-processing unit. Preferably, an output of at least one of the first upstream amplifier, the second upstream amplifier, the first downstream amplifier, the second downstream amplifier and the summing amplifier is connected to the post-processing unit. More preferably, an output of at least one of the first and second upstream amplifiers and an output of at least one of the first and second downstream amplifiers is connected to the post-processing unit. The post-processing unit is preferably configured with logic to decouple measurement signals generated by the sensing element from test signals generated by the signal injector. The post-processing unit is preferably configured with logic to evaluate output signals from the output of amplifiers connected to the post-processing unit.

[0030] De preferência, o valor avaliado a partir de um sinal de saída de pelo menos um dentre o primeiro amplificador a montante, o segundo amplificador a montante, o primeiro amplificador a jusante, o segundo amplificador a jusante e o amplificador somador indica uma alteração de pelo menos uma de e/ou uma combinação da capacitância sensora, capacitância de linha, capacitância de alojamento, capacitância de bainha, capacitância de blindagem, capacitância de realimentação e capacitância de entrada de pelo menos uma dentre a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal.[0030] Preferably, the value evaluated from an output signal of at least one of the first upstream amplifier, the second upstream amplifier, the first downstream amplifier, the second downstream amplifier and the summing amplifier indicates a changing at least one of and/or a combination of the sensing capacitance, line capacitance, housing capacitance, sheath capacitance, shield capacitance, feedback capacitance and input capacitance of at least one of the first signal line and the second signal line.

[0031] A combinação de sinais avaliados a partir de uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dos referidos amplificadores compreende, preferencialmente, um sinal Uvib gerado pelo elemento sensor. A combinação de sinais avaliados a partir de uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dos referidos amplificadores compreende, preferencialmente, um sinal Ut gerado pelo injetor de sinal. A combinação de sinais avaliados a partir de uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dos referidos amplificadores compreende, de preferência, um sinal UC3 representativo de um valor de capacitância C3 de uma capacitância entre a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal. Em particular, o valor de capacitância C3 pode compreender pelo menos um de um valor de capacitância C13 da capacitância de sensor e um valor de capacitância C23 da capacitância de linha, ou uma combinação dos mesmos.[0031] The combination of signals evaluated from an output or downstream of an output of at least one of said amplifiers preferably comprises a Uvib signal generated by the sensing element. The combination of signals evaluated from an output or downstream of an output of at least one of said amplifiers preferably comprises a Ut signal generated by the signal injector. The combination of signals evaluated from an output or downstream of an output of at least one of said amplifiers preferably comprises a signal UC3 representative of a capacitance value C3 of a capacitance between the first signal line and the second signal line. In particular, the capacitance value C3 may comprise at least one of a capacitance value C13 of the sensor capacitance and a capacitance value C23 of the line capacitance, or a combination thereof.

[0032] A combinação de sinais avaliados a partir de uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dos referidos amplificadores compreende, preferencialmente, um sinal UC2 representativo de um valor de capacitância C2 de uma capacitância entre uma das linhas de sinal, em particular a primeira linha de sinal e ao redor desta linha de sinal. Em particular, o valor de capacitância C2 pode compreender pelo menos um dentre um valor de capacitância C12 da capacitância de alojamento, um valor de capacitância C22 da capacitância de alojamento, um valor de capacitância C42 da capacitância de blindagem da respectiva linha de sinal ou uma combinação dos mesmos. A combinação de sinais avaliados a partir de uma saída ou a jusante de uma saída de pelo menos um dos referidos amplificadores pode compreender um sinal UC1 representativo de um valor de capacitância C1 de uma capacitância entre uma das linhas de sinal, em particular a segunda linha de sinal e ao redor desta linha de sinal. Em particular, o valor de capacitância C1 pode compreender pelo menos um de um valor de capacitância C11 da capacitância do alojamento, um valor de capacitância C21 da capacitância de blindagem, um valor de capacitância C41 da capacitância de blindagem da respectiva linha de sinal ou uma combinação dos mesmos.[0032] The combination of signals evaluated from an output or downstream of an output of at least one of said amplifiers preferably comprises a signal UC2 representative of a capacitance value C2 of a capacitance between one of the signal lines, in particular the first signal line and around this signal line. In particular, the capacitance value C2 may comprise at least one of a capacitance value C12 of the housing capacitance, a capacitance value C22 of the housing capacitance, a capacitance value C42 of the shielding capacitance of the respective signal line or a combination thereof. The combination of signals evaluated from an output or downstream of an output of at least one of said amplifiers may comprise a signal UC1 representative of a capacitance value C1 of a capacitance between one of the signal lines, in particular the second line signal line and around this signal line. In particular, the capacitance value C1 may comprise at least one of a capacitance value C11 of the housing capacitance, a capacitance value C21 of the shielding capacitance, a capacitance value C41 of the shielding capacitance of the respective signal line or a combination thereof.

[0033] De acordo com uma configuração preferida, o circuito de avaliação é configurado com lógica para avaliar um valor derivado de um sinal de pelo menos um de - uma saída ou a jusante de uma saída do primeiro amplificador a montante, o sinal correspondente a - uma saída ou a jusante de uma saída do segundo amplificador, o sinal correspondente a - uma saída ou a jusante de uma saída do segundo amplificador, o sinal correspondente a [0033] According to a preferred embodiment, the evaluation circuit is configured with logic to evaluate a value derived from a signal of at least one of - an output or downstream of an output of the first upstream amplifier, the signal corresponding to - an output or downstream of an output of the second amplifier, the signal corresponding to - an output or downstream of an output of the second amplifier, the signal corresponding to

[0034] De preferência, o circuito de avaliação é configurado com lógica para avaliar um valor derivado de pelo menos dois destes sinais de saída, mais preferencialmente todos estes sinais de saída.[0034] Preferably, the evaluation circuit is configured with logic to evaluate a value derived from at least two of these output signals, more preferably all of these output signals.

[0035] De preferência, pelo menos uma das capacitâncias de realimentação está ligada ao primeiro amplificador a montante de tal modo que o sinal UC2 representativo da capacitância C2 corresponde a em que C51 corresponde ao valor desta capacitância de realimentação. De preferência, o sinal UC3 representativo da capacitância C3 corresponde então a [0035] Preferably, at least one of the feedback capacitances is connected to the first upstream amplifier such that the signal UC2 representative of the capacitance C2 corresponds to where C51 corresponds to the value of this feedback capacitance. Preferably, the signal UC3 representing the capacitance C3 then corresponds to

[0036] Em consequência, o sinal de saída do primeiro amplificador a montante pode corresponder a [0036] As a result, the output signal of the first upstream amplifier may correspond to

[0037] O sinal de saída do segundo amplificador a montante pode corresponder a A saída do primeiro amplificador a jusante pode corresponder a [0037] The output signal of the second upstream amplifier may correspond to The output of the first downstream amplifier may correspond to

[0038] Além disso, a saída do segundo amplificador a jusante pode corresponder a [0038] Additionally, the output of the second downstream amplifier may correspond to

[0039] É compreendido que também o inverso desses sinais de saída é concebível.[0039] It is understood that also the inverse of these output signals is conceivable.

[0040] De preferência, o circuito de avaliação é configurado com lógica para identificar pelo menos uma das seguintes falhas, em particular com base na avaliação acima descrita: - uma desconexão do elemento sensor; - uma desconexão de um cabo, em particular o cabo MTLN; - uma saturação de pelo menos um amplificador; - uma perda de ligação à terra; e - um circuito aberto, em particular entre uma ligação por cabo.[0040] Preferably, the evaluation circuit is configured with logic to identify at least one of the following faults, in particular based on the evaluation described above: - a disconnection of the sensing element; - a disconnection of a cable, in particular the MTLN cable; - a saturation of at least one amplifier; - a loss of earth connection; and - an open circuit, in particular between a cable connection.

[0041] Mais preferencialmente, todas estas falhas são identificáveis pela unidade de avaliação.[0041] More preferably, all of these failures are identifiable by the evaluation unit.

[0042] Em uma outra configuração preferida, em que a unidade de avaliação pode estar substancial e diretamente ligada ao elemento sensor, em particular em que substancialmente nenhum cabo pode ser proporcionado no qual a primeira linha de sinal e a segunda linha de sinal seriam incluídas, substancialmente nenhuma capacitância de bainha e/ou substancialmente nenhuma capacitância de blindagem e/ou substancialmente nenhuma capacitância de linha pode estar presente no circuito. De preferência, o sinal UC3 é diretamente representativo da capacidade de detecção, em particular o valor de capacidade de detecção C13. O sinal UC2 é, de preferência, diretamente representativo para o valor de capacitância de alojamento C12. O sinal UC1 é, de preferência, diretamente representativo para o valor de capacitância de alojamento C11. Em particular, o valor de capacitância de linha C23, valores de capacitância de bainha C21, C22 e valores de capacitância de blindagem C41, C42 podem ser inexistentes ou desprezíveis neste caso. Entende-se que são concebíveis muitas outras configurações, por exemplo, uma configuração em que substancialmente nenhuma capacitância de bainha e/ou substancialmente nenhuma capacitância de blindagem mas pelo menos uma capacitância de linha, pelo menos uma capacitância de alojamento e pelo menos uma capacitância de detecção podem estar presentes no circuito.[0042] In another preferred configuration, in which the evaluation unit can be substantially and directly connected to the sensing element, in particular in which substantially no cable can be provided in which the first signal line and the second signal line would be included , substantially no sheath capacitance and/or substantially no shield capacitance and/or substantially no line capacitance may be present in the circuit. Preferably, signal UC3 is directly representative of the detection capability, in particular the detection capability value C13. The signal UC2 is preferably directly representative for the housing capacitance value C12. The signal UC1 is preferably directly representative for the housing capacitance value C11. In particular, the line capacitance value C23, sheath capacitance values C21, C22 and shield capacitance values C41, C42 may be non-existent or negligible in this case. It is understood that many other configurations are conceivable, for example, a configuration in which substantially no sheath capacitance and/or substantially no shield capacitance but at least one line capacitance, at least one housing capacitance and at least one shield capacitance. detection may be present in the circuit.

[0043] As áreas de aplicação possíveis do circuito de medição acima descrito compreendem um sensor de vibração, um acelerómetro, um sensor de pressão, um sensor de emissão acústica ou dispositivos de detecção semelhantes. No caso de um sensor de vibração, o objeto de medição compreende, de preferência, uma máquina rotativa ou qualquer outra estrutura vibratória ligada operativamente ao elemento sensor. Em particular, o circuito de medição de acordo com a invenção é empregado para detectar pelo menos uma das vibrações e rotações. O objeto de medição pode ser constituído, por exemplo, por um motor de um avião ou uma turbina baseada em terra tal como uma turbina a gás ou de vapor, ou qualquer outra estrutura vibratória. No caso de um acelerómetro, o objeto de medição compreende, de preferência, uma massa sísmica que está mecanicamente acoplada ao elemento sensor. No caso de um sensor de pressão, o objeto de medição compreende, de preferência, um gás e/ou líquido que pode, por exemplo, estar operacionalmente ligado ao elemento de detecção através de uma membrana. No caso de um sensor de emissão acústica, o objeto de medição compreende, de preferência, uma fonte de emissão de ondas acústicas que pode ser detectada pelo elemento sensor. O elemento sensor do circuito é, de preferência, proporcionado por um transdutor piezoelétrico. De preferência, o transdutor está provido de dois eletrodos separados ligados a um respectivo polo fornecendo sinais de carga, em particular correspondendo a vibrações e/ou rotações do objeto de medição.[0043] Possible areas of application of the above-described measuring circuit comprise a vibration sensor, an accelerometer, a pressure sensor, an acoustic emission sensor or similar detection devices. In the case of a vibration sensor, the measuring object preferably comprises a rotating machine or any other vibrating structure operatively connected to the sensing element. In particular, the measuring circuit according to the invention is employed to detect at least one of the vibrations and rotations. The measuring object may be, for example, an aircraft engine or a land-based turbine such as a gas or steam turbine, or any other vibrating structure. In the case of an accelerometer, the measuring object preferably comprises a seismic mass that is mechanically coupled to the sensing element. In the case of a pressure sensor, the measuring object preferably comprises a gas and/or liquid which can, for example, be operatively connected to the sensing element via a membrane. In the case of an acoustic emission sensor, the measuring object preferably comprises an acoustic wave emission source that can be detected by the sensing element. The sensing element of the circuit is preferably provided by a piezoelectric transducer. Preferably, the transducer is provided with two separate electrodes connected to a respective pole providing charge signals, in particular corresponding to vibrations and/or rotations of the measuring object.

[0044] A invenção é explicada em mais detalhes a seguir por meio de modalidades preferidas com referência aos desenhos que ilustram outras propriedades e vantagens da invenção. As figuras, a descrição e as reivindicações compreendem numerosas características em combinação que aquele versado na técnico também pode considerar separadamente e usar em outras combinações apropriadas. Nos desenhos:[0044] The invention is explained in more detail below by means of preferred embodiments with reference to drawings that illustrate other properties and advantages of the invention. The figures, description and claims comprise numerous features in combination that one skilled in the art may also consider separately and use in other appropriate combinations. In the drawings:

[0045] A Figura 1 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma primeira modalidade;[0045] Figure 1 is a schematic representation of a measurement circuit according to a first embodiment;

[0046] A Figura 2 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma segunda modalidade;[0046] Figure 2 is a schematic representation of a measurement circuit according to a second embodiment;

[0047] A Figura 3 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma terceira modalidade;[0047] Figure 3 is a schematic representation of a measurement circuit according to a third embodiment;

[0048] A Figura 4 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma quarta modalidade;[0048] Figure 4 is a schematic representation of a measurement circuit according to a fourth embodiment;

[0049] A Figura 5 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma quinta modalidade; e[0049] Figure 5 is a schematic representation of a measurement circuit according to a fifth embodiment; It is

[0050] A Figura 6 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma sexta modalidade.[0050] Figure 6 is a schematic representation of a measurement circuit according to a sixth embodiment.

[0051] Uma modalidade básica de um circuito de medição 1 é mostrada na Figura 1. O circuito de medição 1 compreende um sensor 10, uma ligação de cabo com isolamento mineral (MI) 20, um terminal de saída 30, um cabo de meio a baixo ruído (MTLN) 40 e uma unidade de medição eletrônica 50. O sensor 10 pode ser, por exemplo, qualquer tipo de sensor piezoelétrico. O sensor 10 compreende um alojamento de sensor 11 e um elemento de detecção 12, em particular um elemento sensor piezoeléctrico. O elemento sensor 12 compreende um polo positivo e um polo negativo 15, 16 no qual um eletrodo positivo e um eletrodo negativo estão dispostos, respectivamente, servindo como um captador de cargas geradas pelo sensor 10. O elemento sensor 12 está operacionalmente ligado a um objeto de medição 17 e configurado para gerar cargas que correspondem a um sinal de medição do objeto de medição 17. Uma unidade sensora 39 compreende o sensor 10 e o cabo MI 20. Uma unidade de avaliação 49 compreende o cabo MTLN 40 e a unidade de medição eletrônica 50. Os eletrodos 15, 16 estão ligados por dois condutores 13, 14 e MI 20 ao terminal de saída 30. Ambos os polos 15, 16 do elemento sensor 12 são isolados do alojamento 11 (o elemento sensor está flutuando eletricamente). O elemento sensor 12 tem uma capacidade interna 18 de um valor C13. Uma capacitância 25, 26 entre um respectivo fio de condutores 13, 14 e alojamento 11 tem um valor C11 e C12, respectivamente. O sensor 10 está ligado à terra 27.[0051] A basic embodiment of a measuring circuit 1 is shown in Figure 1. The measuring circuit 1 comprises a sensor 10, a mineral insulated (MI) cable connection 20, an output terminal 30, a medium cable low noise sensor (MTLN) 40 and an electronic measuring unit 50. The sensor 10 can be, for example, any type of piezoelectric sensor. The sensor 10 comprises a sensor housing 11 and a sensing element 12, in particular a piezoelectric sensing element. The sensing element 12 comprises a positive pole and a negative pole 15, 16 on which a positive electrode and a negative electrode are arranged, respectively, serving as a pickup of charges generated by the sensor 10. The sensing element 12 is operatively connected to an object measurement unit 17 and configured to generate charges corresponding to a measurement signal from the measurement object 17. A sensing unit 39 comprises the sensor 10 and the MI cable 20. An evaluation unit 49 comprises the MTLN cable 40 and the measuring unit electronics 50. Electrodes 15, 16 are connected by two conductors 13, 14 and MI 20 to the output terminal 30. Both poles 15, 16 of the sensing element 12 are isolated from the housing 11 (the sensing element is electrically floating). The sensing element 12 has an internal capacity 18 of a C13 value. A capacitance 25, 26 between a respective wire of conductors 13, 14 and housing 11 has a value C11 and C12, respectively. Sensor 10 is connected to ground 27.

[0052] O cabo MI 20 compreende dois condutores 21, 22 ligados a condutores 13, 14 do sensor 10. Neste caso, eles não estão protegidos separadamente um do outro. O cabo MI 20 compreende ainda uma bainha de cabo 28 na forma de uma blindagem eletromagnética. Uma respectiva capacitância 33, 34 entre os condutores 21, 22 e a blindagem 28 tem um valor C21 e C22, respectivamente. Uma capacitância 35 entre os condutores 21, 22 tem um valor C23.[0052] The MI cable 20 comprises two conductors 21, 22 connected to conductors 13, 14 of the sensor 10. In this case, they are not protected separately from each other. The MI cable 20 further comprises a cable sheath 28 in the form of an electromagnetic shield. A respective capacitance 33, 34 between the conductors 21, 22 and the shield 28 has a value C21 and C22, respectively. A capacitance 35 between conductors 21, 22 has a value C23.

[0053] Os condutores 21, 22 formam uma linha respectiva que conduz ao terminal de saída 30 que transita do cabo MI 20 proveniente do sensor 10 para o cabo MTLN 40. O cabo MTLN 40 vai do terminal de saída 30 para a unidade de medição eletrônica 50. O cabo MTLN 40 compreende dois cabos condutores 41, 42 blindados uns dos outros. As capacitâncias 45, 46 entre cada condutor 41, 42 e uma respectiva blindagem eletromagnética 43, 44 têm um valor C41 e C42, respectivamente. O cabo MTLN 40 compreende ainda uma bainha de cabo 47 que encerra condutores 41, 42 e respectivas blindagens 43, 44. A bainha de cabo 47 também é proporcionada como uma blindagem eletromagnética. A blindagem 47 está ligada à terra 36. O terminal de saída 30 compreende respectivos conectores 31, 32 que ligam os condutores 21, 22 do cabo MI 20 aos cabos condutores 41, 42 do cabo MTLN 40.[0053] The conductors 21, 22 form a respective line leading to the output terminal 30 that passes from the MI cable 20 coming from the sensor 10 to the MTLN cable 40. The MTLN cable 40 goes from the output terminal 30 to the measuring unit electronics 50. The MTLN cable 40 comprises two conductor cables 41, 42 shielded from each other. Capacitances 45, 46 between each conductor 41, 42 and a respective electromagnetic shield 43, 44 have a value C41 and C42, respectively. The MTLN cable 40 further comprises a cable sheath 47 enclosing conductors 41, 42 and respective shields 43, 44. The cable sheath 47 is also provided as an electromagnetic shield. The shield 47 is connected to earth 36. The output terminal 30 comprises respective connectors 31, 32 which connect the conductors 21, 22 of the MI cable 20 to the conductors 41, 42 of the MTLN cable 40.

[0054] O primeiro condutor14 do sensor 10, o primeiro condutor 22 do cabo MI 20, o primeiro conector 32 do terminal de saída 30 e o primeiro condutor 42 do cabo MTLN 40 estão assim ligados entre si e formam uma primeira linha de sinal 38 que conduz do primeiro eletrodo 16 do sensor 10 para a unidade de medição eletrônica 50. O segundo condutor 13 do sensor 10, o segundo condutor 21 do cabo MI 20, o segundo conector 31 do terminal de saída 30 e o segundo condutor 41 do cabo MTLN 40 estão assim ligados um ao outro e formam uma segunda linha de sinal 37 que vai do segundo eletrodo 15 do sensor 10 para a unidade de medição eletrônica 50.[0054] The first conductor 14 of the sensor 10, the first conductor 22 of the MI cable 20, the first connector 32 of the output terminal 30 and the first conductor 42 of the MTLN cable 40 are thus connected together and form a first signal line 38 which leads from the first electrode 16 of the sensor 10 to the electronic measuring unit 50. The second conductor 13 of the sensor 10, the second conductor 21 of the MI cable 20, the second connector 31 of the output terminal 30 and the second conductor 41 of the cable MTLN 40 are thus connected to each other and form a second signal line 37 which runs from the second electrode 15 of the sensor 10 to the electronic measuring unit 50.

[0055] A unidade de medição eletrônica 50 compreende um circuito de avaliação 48. O circuito de avaliação 48 compreende quatro amplificadores 51, 52, 53, 54 e uma unidade de processamento 55. Os amplificadores compreendem um primeiro amplificador a montante 52, um segundo amplificador a montante 51, um primeiro amplificador a jusante 53, e um segundo amplificador 54 a jusante. O primeiro amplificador a montante 52 compreende uma primeira entrada ligada à primeira linha de sinal 38. O primeiro amplificador a montante 52 é um amplificador diferencial com uma entrada inversora proporcionada pela sua primeira entrada e uma entrada não inversora fornecida por uma segunda entrada. O segundo amplificador a montante 51 compreende uma primeira entrada ligada à segunda linha de sinal 37. O segundo amplificador a montante 51 é também um amplificador diferencial com uma entrada inversora proporcionada pela sua primeira entrada e uma entrada não inversora fornecida por uma segunda entrada.[0055] The electronic measuring unit 50 comprises an evaluation circuit 48. The evaluation circuit 48 comprises four amplifiers 51, 52, 53, 54 and a processing unit 55. The amplifiers comprise a first upstream amplifier 52, a second upstream amplifier 51, a first downstream amplifier 53, and a second downstream amplifier 54. The first upstream amplifier 52 comprises a first input connected to the first signal line 38. The first upstream amplifier 52 is a differential amplifier with an inverting input provided by its first input and a non-inverting input provided by a second input. The second upstream amplifier 51 comprises a first input connected to the second signal line 37. The second upstream amplifier 51 is also a differential amplifier with an inverting input provided by its first input and a non-inverting input provided by a second input.

[0056] Um injetor de sinal 56, em particular um gerador de sinal, proporciona o sinal de teste necessário. O gerador de sinal 56 está ligado à terra 60. A segunda entrada do primeiro amplificador a montante 52 está ligada ao gerador de sinal 56. A segunda entrada do segundo amplificador a montante 52 está ligada à terra 59. O primeiro amplificador a jusante 54 tem uma primeira entrada ligada ao injetor de sinal 56 e uma segunda entrada ligada a uma saída do primeiro amplificador a montante 52. O segundo amplificador a jusante 54 tem uma primeira entrada ligada a uma saída do segundo amplificador a montante 52 e uma segunda entrada ligada a uma saída do primeiro amplificador a jusante 53. O primeiro amplificador a jusante 53 e um segundo amplificador a jusante 54 são também proporcionados por um respectivo amplificador diferencial com uma entrada inversora correspondente à sua primeira entrada e uma entrada não inversora correspondente à sua segunda entrada.[0056] A signal injector 56, in particular a signal generator, provides the necessary test signal. The signal generator 56 is connected to ground 60. The second input of the first upstream amplifier 52 is connected to the signal generator 56. The second input of the second upstream amplifier 52 is connected to ground 59. The first downstream amplifier 54 has a first input connected to signal injector 56 and a second input connected to an output of the first upstream amplifier 52. The second downstream amplifier 54 has a first input connected to an output of the second upstream amplifier 52 and a second input connected to an output of the first downstream amplifier 53. The first downstream amplifier 53 and a second downstream amplifier 54 are also provided by a respective differential amplifier with an inverting input corresponding to its first input and a non-inverting input corresponding to its second input.

[0057] Uma respectiva capacitância de realimentação 57, 58 está ligada em paralelo a amplificadores a montante 51, 52. O valor da capacitância de realimentação 57 e 58 é C51 e C52, respectivamente. Para obter uma boa razão de rejeição em modo comum, as capacitâncias C51 e C52 devem ser idênticas. A disposição mostrada de quatro amplificadores 51, 52, 53, 54 mostra uma das maneiras pela qual a invenção pode ser implementada. Em particular, os amplificadores 51-54 formam, cada um deles, um amplificador diferencial. Os amplificadores a montante 51, 52 formam, cada um deles, um amplificador operacional no qual ocorre uma retroação através de capacitâncias de realimentação 57, 58 ligadas entre uma das suas entradas e a saída do respectivo amplificador 51, 52. Os amplificadores a jusante 53, 54 formam, cada um deles, amplificadores de não retroação, em que nenhuma retroação é proporcionada entre as entradas e a saída do respectivo amplificador 53, 54. Utilizar pelo menos três amplificadores permite um nível de ruído muito baixo e um CMMR muito bom.[0057] A respective feedback capacitance 57, 58 is connected in parallel to upstream amplifiers 51, 52. The value of the feedback capacitance 57 and 58 is C51 and C52, respectively. To obtain a good common mode rejection ratio, the capacitances C51 and C52 must be identical. The shown arrangement of four amplifiers 51, 52, 53, 54 shows one of the ways in which the invention can be implemented. In particular, amplifiers 51-54 each form a differential amplifier. The upstream amplifiers 51, 52 each form an operational amplifier in which feedback occurs through feedback capacitances 57, 58 connected between one of their inputs and the output of the respective amplifier 51, 52. The downstream amplifiers 53 , 54 each form non-feedback amplifiers, in which no feedback is provided between the inputs and the output of the respective amplifier 53, 54. Using at least three amplifiers allows a very low noise level and a very good CMMR.

[0058] A amplitude do sinal de teste auxiliar gerado pelo injetor de sinal 56 tem um valor Ut. Ut pode ser escolhido livremente dentro de amplos limites contanto que não sobrecarregue o componente eletrônico de medição. Para uso contínuo do BITE, a frequência deve ser escolhida fora da largura de banda do sinal de medição, uma vez que a tensão criada por 56 estará sempre presente. A frequência de teste também pode estar dentro da largura de banda do elemento sensor, desde que a frequência selecionada não seja ativamente usada para medições.[0058] The amplitude of the auxiliary test signal generated by the signal injector 56 has a value Ut. Ut can be chosen freely within wide limits as long as it does not overload the measuring electronics. For continuous use of the BITE, the frequency must be chosen outside the bandwidth of the measurement signal, since the voltage created by 56 will always be present. The test frequency can also be within the bandwidth of the sensing element, as long as the selected frequency is not actively used for measurements.

[0059] As cargas geradas do elemento sensor 12 têm um valor Qvib. As cargas geradas terminarão nas capacitâncias de realimentação 57, 58 com os valores C51, C52 e gerarão uma tensão Uvib = Qvib / C51 (= Qvib /C52). A saída do primeiro amplificador a montante 52, do segundo amplificador a montante 51, do primeiro amplificador a jusante 53 e do segundo amplificador a jusante 54 está ligada à unidade de pós-processamento 55 através de um respectivo canal de saída 61, 62, 63, 64. A unidade de processamento 55 dissociará o sinal de medição proporcionado pelo elemento sensor 12 a partir do sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal 56 e analisar os valores de saída obtidos a partir dos diferentes amplificadores 51, 52, 53, 54. Os resultados desta análise irão fornecer informações sobre a natureza e localização da falha. O mecanismo utilizado é descrito a seguir.[0059] The charges generated from the sensing element 12 have a Qvib value. The generated charges will end in the feedback capacitances 57, 58 with the values C51, C52 and will generate a voltage Uvib = Qvib / C51 (= Qvib /C52). The output of the first upstream amplifier 52, the second upstream amplifier 51, the first downstream amplifier 53 and the second downstream amplifier 54 is connected to the post-processing unit 55 via a respective output channel 61, 62, 63 , 64. The processing unit 55 will dissociate the measurement signal provided by the sensing element 12 from the test signal provided by the signal injector 56 and analyze the output values obtained from the different amplifiers 51, 52, 53, 54. The results of this analysis will provide information about the nature and location of the fault. The mechanism used is described below.

[0060] Os valores acima descritos de capacitâncias no circuito de medição 1 compreendem valores para detecção de capacitância C13, capacitância de linha C23, capacitâncias de alojamento C11, C12, capacitâncias de bainha C21, C22, capacidades de blindagem C41, C42 e capacitâncias de realimentação C51, C52.[0060] The above-described values of capacitances in measuring circuit 1 comprise values for detection capacitance C13, line capacitance C23, housing capacitances C11, C12, sheath capacitances C21, C22, shielding capacities C41, C42 and shielding capacitances. feedback C51, C52.

[0061] Os valores de capacitância vistos a partir da electrónica de medição 50 são: [0061] The capacitance values seen from the measuring electronics 50 are:

[0062] No circuito mostrado na Figura 1, as saídas dos amplificadores diferentes 51, 52, 53, 54 são [0062] In the circuit shown in Figure 1, the outputs of different amplifiers 51, 52, 53, 54 are

[0063] Por conveniência, definimos: [0063] For convenience, we define:

[0064] Pode ver-se que as variações nos valores da capacitância terão um impacto direto sobre a tensão de saída medida. A partir da análise das diferentes saídas, pode ser realizada uma verificação de saúde nos vários componentes da unidade de medição. Em condições normais, o valor da saída na faixa de frequência de teste estará dentro dos limites definidos pelo processo de calibração. Se algo está errado dentro de todo o sistema, as várias falhas possíveis terão consequências reconhecíveis nos valores lidos nas saídas. Se C1, C2 ou C3 muda, o componente da tensão de saída correspondente ao sinal de teste irá mudar.[0064] It can be seen that variations in capacitance values will have a direct impact on the measured output voltage. By analyzing the different outputs, a health check can be carried out on the various components of the measuring unit. Under normal conditions, the output value in the test frequency range will be within the limits defined by the calibration process. If something is wrong within the entire system, the various possible failures will have recognizable consequences on the values read at the outputs. If C1, C2 or C3 changes, the output voltage component corresponding to the test signal will change.

[0065] Aqui estão apenas alguns exemplos das capacidades de identificação de falhas do circuito acima descrito ilustrado com algumas das falhas que ocorrem mais frequentemente para tais sistemas: [0065] Here are just a few examples of the fault identification capabilities of the above described circuit illustrated with some of the most frequently occurring faults for such systems:

[0066] Em particular, algumas destas etapas podem exigir calibrações precisas, outras não. A quantidade de precisão na localização da falha pode, de preferência, ser escolhida pelo usuário final. Em uma opção ainda mais preferível, a calibração pode ser tomada suficientemente longe para permitir a detecção da posição exata de uma falha. Por exemplo, um valor medido para C2, um valor que corresponderia a C2-C42/2, poderia ser usado para deduzir que a falha ocorreu no meio do cabo MTLN. Essas opções são deixadas às preferências do usuário do circuito de medição. Por conveniência, outros amplificadores diferenciais poderiam ser adicionados para isolar UC2 e/ou UC3 diretamente e reduzir a potência computacional necessária para isolá-los.[0066] In particular, some of these steps may require precise calibrations, others may not. The amount of accuracy in fault location can ideally be chosen by the end user. In an even more preferable option, the calibration can be taken far enough to allow detection of the exact position of a fault. For example, a measured value for C2, a value that would correspond to C2-C42/2, could be used to deduce that the failure occurred in the middle of the MTLN cable. These options are left to the preferences of the measurement circuit user. For convenience, other differential amplifiers could be added to isolate UC2 and/or UC3 directly and reduce the computational power required to isolate them.

[0067] A Figura 2 ilustra uma segunda modalidade de um circuito de medição 71. As características correspondentes em relação ao circuito de medição 1 mostrado na Figura 1 são indicadas com os mesmos números de referência. O circuito de medição 71 compreende um circuito de avaliação 78 no qual é adicionado um amplificador somador 67. O amplificador somador 67 tem uma primeira entrada ligada à saída do segundo amplificador a montante 51 e uma segunda entrada ligada à saída do primeiro amplificador a jusante 53. Uma saída do amplificador somador 67 está ligada à unidade de processamento 55 através de um canal de saída 65. O sinal de saída do amplificador somador corresponde a UC2. Também é concebível uma montagem correspondente que fornece o valor de UC3 como uma saída, ou ambos UC2 e UC3 como uma saída, ou UCz como uma saída, dependendo de ao que o usuário deseja ter acesso direto.[0067] Figure 2 illustrates a second embodiment of a measuring circuit 71. The corresponding characteristics in relation to the measuring circuit 1 shown in Figure 1 are indicated with the same reference numerals. The measuring circuit 71 comprises an evaluation circuit 78 to which a summing amplifier 67 is added. The summing amplifier 67 has a first input connected to the output of the second upstream amplifier 51 and a second input connected to the output of the first downstream amplifier 53 An output of the summing amplifier 67 is connected to the processing unit 55 via an output channel 65. The output signal of the summing amplifier corresponds to UC2. A corresponding assembly is also conceivable that provides the value of UC3 as an output, or both UC2 and UC3 as an output, or UCz as an output, depending on what the user wants to have direct access to.

[0068] A Figura 3 representa uma terceira modalidade de um circuito de medição 81. As características correspondentes em relação ao circuito de medição 1 mostrado na Figura 1 e o circuito de medição 71 ilustrado na Figura 2 são indicados com os mesmos números de referência. O circuito de medição 81 compreende um componente lógico adicional 85 adicionado à unidade de processamento 55. O componente lógico 85 é configurado para comparar um valor derivado de um sinal na saída do segundo amplificador a jusante 54 com um valor derivado de uma combinação de valores derivados de um sinal na saída do amplificador somador 67 e na saída do segundo amplificador a montante 51.[0068] Figure 3 represents a third embodiment of a measuring circuit 81. The corresponding characteristics in relation to the measuring circuit 1 shown in Figure 1 and the measuring circuit 71 illustrated in Figure 2 are indicated with the same reference numerals. The measuring circuit 81 comprises an additional logic component 85 added to the processing unit 55. The logic component 85 is configured to compare a value derived from a signal at the output of the second downstream amplifier 54 with a value derived from a combination of derived values of a signal at the output of the summing amplifier 67 and at the output of the second upstream amplifier 51.

[0069] O circuito de medição 81 é construído sobre o circuito de medição 71 apresentado na Figura 2 e permite proporcionar uma etapa adicional para validar a eletrônica com maior precisão. Tendo a saída do segundo amplificador a montante 51 proporcionando um valor de C3, a saída do amplificador somador 67 proporcionando um valor de C2, e a saída do primeiro amplificador a jusante 53 que dá um valor de Cz = C3 + C2/2, pode-se calcular o valor de Cz usando os valores obtidos para C2 e C3 e verificar o resultado. Se o resultado for diferente, então, um problema na eletrônica é identificado.[0069] The measuring circuit 81 is built on the measuring circuit 71 shown in Figure 2 and allows an additional step to be provided to validate the electronics with greater precision. Having the output of the second upstream amplifier 51 giving a value of C3, the output of the summing amplifier 67 giving a value of C2, and the output of the first downstream amplifier 53 giving a value of Cz = C3 + C2/2, it can - calculate the value of Cz using the values obtained for C2 and C3 and check the result. If the result is different, then an electronics problem has been identified.

[0070] A Figura 4 representa uma quarta modalidade de um circuito de medição 91. As características correspondentes em relação ao circuito de medição 1 mostrado na Figura 1, o circuito de medição 71 ilustrado na Figura 2 e o circuito de medição 81 mostrado na Figura 3 são indicados com os mesmos números de referência. Em comparação com o circuito de medição 1 representado na Figura 1, é proporcionada uma blindagem adicional 93 em torno do condutor 21 do cabo MI 20 e/ou uma blindagem adicional 94 em torno do condutor 22 do cabo MI 20. Além disso, são adicionadas duas capacitâncias 95, 96, cada capacitância 95, 96 ligando a bainha 28 a um condutor respectivo 21, 22 do cabo MI 20. As capacitâncias 95, 96 têm um valor respectivo de C24 e C25.[0070] Figure 4 represents a fourth embodiment of a measuring circuit 91. The corresponding characteristics in relation to the measuring circuit 1 shown in Figure 1, the measuring circuit 71 shown in Figure 2 and the measuring circuit 81 shown in Figure 3 are indicated with the same reference numbers. In comparison with the measuring circuit 1 depicted in Figure 1, an additional shield 93 is provided around the conductor 21 of the MI cable 20 and/or an additional shield 94 around the conductor 22 of the MI cable 20. In addition, additional two capacitances 95, 96, each capacitance 95, 96 connecting the sheath 28 to a respective conductor 21, 22 of the MI cable 20. The capacitances 95, 96 have a respective value of C24 and C25.

[0071] Em contrapartida, se a mesma configuração do circuito de medição 1 fosse utilizada quando se aplica uma blindagem adicional 93 e/ou uma blindagem adicional 94, embora o circuito de medição 1 pudesse ainda determinar se há uma falha no sistema sensor / cabo, existem alguns casos Em que o circuito de medição 1 não seria capaz de determinar se a emissão veio do elemento sensor 12 e do cabo MI 20 ligado a ele, ou do cabo MTLN 40. Por exemplo, uma emissão na extremidade do condutor 22, perto do terminal de saída 30, ou no início do condutor 42, perto do terminal de saída 30, pode resultar nos mesmos valores de saída. Portanto, a opção seria adicionar capacitâncias 95, 96 como uma referência adicional.[0071] In contrast, if the same configuration of measuring circuit 1 were used when applying an additional shield 93 and/or an additional shield 94, although measuring circuit 1 could still determine whether there is a fault in the sensor/cable system , there are some cases in which the measuring circuit 1 would not be able to determine whether the emission came from the sensing element 12 and the MI cable 20 connected thereto, or from the MTLN cable 40. For example, an emission at the end of the conductor 22, near output terminal 30, or at the beginning of conductor 42, near output terminal 30, may result in the same output values. Therefore, the option would be to add capacitances 95, 96 as an additional reference.

[0072] A Figura 5 ilustra uma quinta modalidade de um circuito de medição 101. As características correspondentes em relação ao circuito de medição 1 mostrado na Figura 1, o circuito de medição 71 ilustrado na Figura 2, o circuito de medição 81, ilustrado na Figura 3, são indicados com os mesmos números de referência, e o circuito de medição 91 ilustrado na Fig. 4 é indicado com os mesmos números de referência. Em comparação com o circuito de medição 1 representado na Figura 1, o circuito de medição 101 compreende um circuito de avaliação 108 no qual são adicionadas duas capacitâncias de entrada 103, 104. A primeira capacitância de entrada 104 está ligada à primeira linha de sinal 38 na primeira entrada do primeiro amplificador a montante 52. A segunda capacitância de entrada 103 está ligada à segunda linha de sinal 37 na primeira entrada do segundo amplificador a montante 51. Cada capacitância de entrada 103, 104 está ligada à terra 105, 106. As capacitâncias de entrada 103, 104 têm um respectivo valor C53, C54.[0072] Figure 5 illustrates a fifth embodiment of a measuring circuit 101. The corresponding characteristics in relation to the measuring circuit 1 shown in Figure 1, the measuring circuit 71 illustrated in Figure 2, the measuring circuit 81, illustrated in Figure 3, are indicated with the same reference numerals, and the measuring circuit 91 illustrated in Fig. 4 is indicated with the same reference numerals. In comparison with the measuring circuit 1 depicted in Figure 1, the measuring circuit 101 comprises an evaluation circuit 108 in which two input capacitances 103, 104 are added. The first input capacitance 104 is connected to the first signal line 38 at the first input of the first upstream amplifier 52. The second input capacitance 103 is connected to the second signal line 37 at the first input of the second upstream amplifier 51. Each input capacitance 103, 104 is connected to ground 105, 106. input capacitances 103, 104 have a respective value C53, C54.

[0073] A Figura 6 representa uma sexta modalidade de um circuito de medição 111. As características correspondentes em relação ao circuito de medição 1 mostrado na Figura 1 são indicadas com os mesmos números de referência. Comparado com o circuito de medição 1, o circuito de medição 111 compreende um circuito de avaliação 118 diretamente ligado ao elemento de detecção 12. Em particular, não é proporcionado nenhum cabo entre o sensor 10 e a unidade de medição eletrônica 50. Assim, substancialmente nenhuma capacitância de linha, nenhuma capacitância de blindagem está presente neste circuito. No circuito 111, uma identificação de falha pode, assim, basear-se simplesmente em uma determinação e/ou monitorização do valor C13 da capacitância sensora 18 e dos valores C11, C12 das capacitâncias de alojamento 25, 26. O sinal UC3 é, então, diretamente representativo para o valor de capacitância sensora C13, o sinal UC2 é então diretamente representativo para o valor de capacitância de alojamento C12, e o sinal UC1 é então, de preferência, representativo diretamente para o valor de capacitância de alojamento C11. Em particular, o valor de capacitância de linha C23, os valores de capacitância de bainha C21, C22 e os valores de capacitância de blindagem C41, C42 são inexistentes ou desprezíveis neste caso. O circuito de avaliação 118 e o elemento sensor 12, mais particularmente, o sensor 10 e a unidade de medição eletrônica 50, estão incluídos em um alojamento comum.[0073] Figure 6 represents a sixth embodiment of a measuring circuit 111. The corresponding characteristics in relation to the measuring circuit 1 shown in Figure 1 are indicated with the same reference numerals. Compared to the measuring circuit 1, the measuring circuit 111 comprises an evaluation circuit 118 directly connected to the sensing element 12. In particular, no cable is provided between the sensor 10 and the electronic measuring unit 50. Thus, substantially no line capacitance, no shield capacitance is present in this circuit. In circuit 111, a fault identification can thus be based simply on a determination and/or monitoring of the C13 value of the sensing capacitance 18 and the C11, C12 values of the housing capacitances 25, 26. Signal UC3 is then , directly representative for the sensing capacitance value C13, the signal UC2 is then directly representative for the housing capacitance value C12, and the signal UC1 is then preferably directly representative for the housing capacitance value C11. In particular, the line capacitance value C23, the sheath capacitance values C21, C22 and the shield capacitance values C41, C42 are non-existent or negligible in this case. The evaluation circuit 118 and the sensing element 12, more particularly the sensor 10 and the electronic measuring unit 50, are included in a common housing.

[0074] Um problema no módulo eletrônico pode ser diagnosticado de diferentes maneiras com as montagens dos métodos anteriores. Verificar Ut ou verificar os valores Uvib do segundo amplificador a montante 51 e do primeiro amplificador a jusante 53, são duas maneiras fáceis de o fazer. No entanto, uma maneira rápida de verificar toda a eletrônica seria adicionar capacitâncias de entrada 103, 104 como visto na Figura 5. As capacitâncias de entrada 103, 104 são dois capacitores dispostos nas linhas de entrada do respectivo amplificador de carga 51, 52. Frequentemente, tais capacitores já estariam presentes para fins de filtragem. Esses capacitores 103, 104 com os seus valores C53, C54 apareceriam nas saídas como um componente adicional adicionando aos valores acima descritos C1 e C2. Se nem mesmo esses capacitores 103, 104 podem ser detectados, então o problema pode ser atribuído à eletrônica diretamente.[0074] A problem in the electronic module can be diagnosed in different ways with the assemblies of the previous methods. Checking Ut or checking the Uvib values of the second upstream amplifier 51 and the first downstream amplifier 53 are two easy ways to do this. However, a quick way to check all the electronics would be to add input capacitances 103, 104 as seen in Figure 5. Input capacitances 103, 104 are two capacitors arranged on the input lines of the respective charge amplifier 51, 52. Often , such capacitors would already be present for filtering purposes. These capacitors 103, 104 with their values C53, C54 would appear at the outputs as an additional component adding to the above-described values C1 and C2. If not even these capacitors 103, 104 can be detected, then the problem can be attributed to the electronics directly.

[0075] Os circuitos de medição acima descritos representam um desenvolvimento adicional dos circuitos de medição descritos nos documentos US 6 498 501 B2 e US 2014/0225634 A1, que são aqui incluídos por referência e podem compreender quaisquer outros componentes e/ou configurações e/ou aplicações aqui descritos.[0075] The measurement circuits described above represent a further development of the measurement circuits described in documents US 6,498,501 B2 and US 2014/0225634 A1, which are included herein by reference and may comprise any other components and/or configurations and/or or applications described here.

[0076] A partir da descrição anterior, numerosas modificações do circuito de medição de acordo com a invenção são evidentes para alguém versado na técnica sem deixar o escopo de proteção da invenção que é definida somente pelas reivindicações.[0076] From the previous description, numerous modifications of the measuring circuit according to the invention are evident to someone skilled in the art without leaving the scope of protection of the invention which is defined only by the claims.

Claims

1. Measuring circuit comprising a sensing element (12) configured to generate a measurement signal from a measuring object (17), a signal injector (56) configured to generate an auxiliary signal and an evaluation circuit (48, 78 , 88, 98, 108, 118) comprising a first upstream amplifier (52) with a first input connected to a first pole (16) of the sensing element (12) via a first signal line (38), a second input connected to the signal injector (56), and a second upstream amplifier (51) with a first input connected to a second pole (15) of the sensing element (12) via a second signal line (37), characterized by the fact that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprises a first downstream amplifier (53) with a first input connected to the signal injector (56) and a second input connected to an output of the first amplifier upstream (52).

2. Measuring circuit according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprises a second downstream amplifier (54) having a first input connected to a output of the second upstream amplifier (51), and a second input connected to an output of the first downstream amplifier (53).

3. Measuring circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the second upstream amplifier (54) comprises a second input connected to ground or a second signal injector.

4. Measuring circuit according to claim 1 or 3, characterized in that at least one of the first upstream amplifier (52) and the second upstream amplifier (51) comprises a differential amplifier configured to provide a signal of output representative of a difference between an input signal at a first input of the differential amplifier and an input signal at a second input of the differential amplifier.

5. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first downstream amplifier (53) comprises a differential amplifier configured to provide an output signal representative of a difference between an input signal in a first input of the differential amplifier and an input signal on a second input of the differential amplifier.

6. Measuring circuit according to claim 4 or 5, characterized in that the first input of the respective differential amplifier corresponds to one of an inverting input that provides an inverted signal and a non-inverting input that provides a non-inverted signal, and the second input of the respective differential amplifier corresponds to the other of the inverting input and the non-inverting input, the signal injector (56) being connected to an input different from said inverting input and the non-inverting input on the first downstream amplifier (53) , than in the first upstream amplifier (52).

7. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprises a summing amplifier (67) with a first input, a second input and an output, providing an output signal representative for a sum of an input signal at the first input and an input signal at the second input, wherein the first input is connected to an output of the second upstream amplifier (51 ) and the second input is connected to an output of the first downstream amplifier (53).

8. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring circuit comprises a sensing unit (39) including the sensing element (12), an evaluation unit (49) including the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118), and an output terminal (30), in which the sensor unit (39) and the evaluation unit (49) can be connected to each other via the terminal outlet (30).

9. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) comprises a processing unit (55, 85) configured with logic for decoupling measurement signals generated by the detection element (12) from test signals generated by the signal injector (56).

10. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) is configured with logic to evaluate a value derived from a signal obtained downstream of at least one of the first upstream amplifier (52), the second upstream amplifier (51) and the first downstream amplifier (53).

11. Measuring circuit according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) is configured with logic to evaluate a value derived from a signal obtained downstream of the summing amplifier (67).

12. Measuring circuit according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) is configured with logic to compare a value derived from a signal obtained downstream of the second downstream amplifier (54) with a value derived from a combination of values derived from a signal obtained downstream of the summing amplifier (67) and a signal obtained downstream of at least one of the first upstream amplifier (52) and the second upstream amplifier (51).

13. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least one of the first signal line (38) and the second signal line (37) is, at least partially, provided with an electromagnetic shield (43, 44, 93, 94).

14. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the evaluation circuit comprises at least one capacitance (103, 104) connected to at least one of said first signal line (38) and second signal line (37) upstream of an input of at least one of said first upstream amplifier (52) and second upstream amplifier (51).

15. Measuring circuit according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the evaluation circuit (48, 78, 88, 98, 108, 118) is configured with logic to evaluate a value derived from a signal obtained downstream of at least one of - the first upstream amplifier (52), the signal corresponding to - the second upstream amplifier (51), the signal corresponding to - the first downstream amplifier (53), the signal corresponding to where Uvib corresponds to a signal generated by the sensing element (12), Ut corresponds to a signal generated by the signal injector (56), UC2 corresponds to a signal representative of a capacitance value C2 of a capacitance between one of the signal lines (37, 38) and surroundings of this signal line, and UC3 corresponds to a signal representative of a capacitance value C3 of a capacitance between the first signal line (38) and the second signal line (37).