CN101821691B - 用于确定和/或监测过程变量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定和/或监测至少一个过程变量的装置，该装置具有至少一个壳体(10，2)。本发明提供了至少一个监测壳体(10，2)状态的监测单元(3)。

Description

用于确定和/或监测过程变量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定和/或监测至少一个过程变量的装置，该装置具有至少一个壳体。所述过程变量例如是温度、物位、密度、流量、粘度或pH-值。
背景技术
在现有技术中公知例如温度测量仪器，在该温度测量仪器中温度传感器被保护在保护管中以避免与介质或过程直接接触。经过过程中也许是非常粗糙的负荷，保护管可能还是会被破坏或者也有可能的是保护管被完全地撕开。由于这样的损害，一方面测量不再精确并且在另一方面例如介质也可能从过程中漏出。那么这就不仅仅涉及到保护单元，而且也许会涉及到在其中布置着原本的传感器单元和电子单元的壳体。
发明内容
本发明基于的任务是，提出一种监测壳体状态的测量仪器。
本发明的任务由设置至少一个监测保护单元状态的监测单元来解决。
根据一个实施例，监测单元监测壳体是否相对于介质的渗透基本上密封。因此，该监测单元控制壳体相对介质的渗透是否密封，其中所述介质是液体、气体、通常是流体或倾注物。如果壳体是密封的，那么其相对介质是封闭的。此处，介质例如是其过程变量要被测量的介质；也有可能是其他的作为过程的一部分或者处于过程中的介质。
根据一个实施例，监测单元具有至少一个第一温度传感器和至少一个第二温度传感器。因此，根据本发明的测量仪器具有至少两个温度传感器。此外，这两个传感器或者仅仅是监测单元的组成部分，或者其中一个传感器也用于原本的过程变量测量。此外，所述过程变量例如是被热测量的流量或者是温度本身。对于正常情况，在一个温度传感器失灵的时候，该双重实施也实现了冗余的测量或者说温度测量。
根据一个实施例，第一温度传感器和第二温度传感器布置在壳体内部，使得第一温度传感器和第二温度传感器测量不同温度。因此，两个温度传感器彼此之间的距离使得它们在主导性的过程温度下由于不同的位置而测量不同的温度。此处，测量的温度应当在测量不可靠性的大小方面彼此不同。
根据一个实施例，设置有至少一个过程连接，并且第一温度传感器和第二温度传感器在壳体内部被布置在过程连接的不同侧。在过程连接(例如，法兰)的上方，测量仪器被固定到其应用位置上。该测量仪器特别地被安装为与被测量的介质直接接触以进行测量。在温度测量仪器具有在保护管中的温度传感器的情况下，该保护管被例如引入到容器中，被测介质处于该容器中。因此，该过程连接也限定了过程或特别是容器内部空间与围绕过程或容器的外界之间的过渡。因此，在本实施例中一个温度传感器朝向过程或介质而另一个传感器则背离过程。如果测量仪器特别地被安装在容器上，则一个温度传感器位于容器内而另一个位于容器外部。
根据一个实施例，监测单元具有至少一个分析单元，并且在该分析单元中寄存有至少一个温度曲线，其中该温度曲线描述了在壳体的某个状态下，由第一温度传感器测量的温度和由第二温度传感器测量的温度的相互关系。所测量到的温度优选地涉及到相同的测量时间点。此外还涉及到紧凑的或可拆卸的实施例，即分析单元与测量仪器直接连接或者甚至是测量仪器的组成部分，或分析单元进一步地可以从原本的测量仪器上拆卸下来。两个温度传感器位于不同的位置，从而在很多情况下它们都经历不同的温度。当一个温度传感器比另一温度计例如进一步远离过程或介质时，这是明显的。温度曲线所涉及到的壳体的状态基本上是壳体正确的未经损坏的状态。因此，在分析单元中例如以表格或方程式的形式寄存温度曲线，该温度是在壳体完好并且是密封的时候由两个温度传感器测量的。该温度曲线例如也仅仅由两个各自测得的温度之间的差值构成。从而，该分析单元直接或间接地与两个温度传感器连接，以能够就壳体而言合适地分析测量值。例如测量值各自是电子信号，只要电阻是依赖温度的，那么由那些电子信号就可以确定温度传感器的电租。在一个实施例中，分析单元在学习阶段接受温度曲线。为此，在过程变量是温度时，有可能需要第三个传感器，该传感器允许两个测试值之间的相关或是允许测量系统的自校准。
根据一个实施例，温度曲线描述了当壳体相对于介质的渗透基本上密封时，由第一温度传感器测量的温度和由第二温度传感器测量的温度的相互关系。因此，该温度曲线特别涉及到壳体是密封和封闭的，即用于正常情况或惯例。分析单元确认测量的温度或温差相对于寄存的额定温度曲线的偏差，如果该偏差高于或低于公差范围，则分析单元发出例如警报。换句话说：由传感器测量的温度按惯例对应于一个特定的温度，该特定的温度是在密封的壳体中由另一传感器所测量的。这在预定的临界值或允许偏差范围内。如果温度的差异超出这样的大小，则推测该壳体存在破坏。
根据一个实施例，监测单元具有至少一个湿度传感器。因此，至少一个湿度传感器位于壳体中，该湿度传感器显示湿度是否像是介质已经渗透到壳体中。
根据一个实施例，监测单元具有至少一个气体传感器。在该实施例中，监测单元借助气体传感器监测介质或这里特定的气体是否已经渗透到壳体或保护管中。
根据一个实施例，监测单元具有至少一个压力传感器。在该实施例中由压力传感器或者特别地由相应的开关监测壳体中的压力。压力改变就表明壳体不再密封。此外，例如能够在制造时在壳体内产生确定的压力，从而管的洞或者破损会导致压力减小或压力增加。
根据一个实施例，过程变量是温度。在该实施例中，监测单元的温度传感器例如也用于测量过程变量。
根据一个实施例，壳体是用于第一温度传感器的保护单元。为了测量介质或过程的温度，温度传感器优选地直接接触介质或者过程。作为相对于机械的或化学损害的保护，将传感器放置在保护单元内，该传感器可以基本上只由电阻结构组成。
根据一个实施例，保护单元基本上为管状。因此，在该实施例中是保护管。两个温度传感器例如沿着保护单元的纵轴彼此上下布置。
附图说明
下面将根据下列附图进一步说明本发明。其中，附图包括：
图1是温度测量仪器的示意图，以及
图2是示意性温度测量仪器的部分截面图。
具体实施方式
在图1中描述了一种测量仪器，该测量仪器作为例子用于测量在容器11中的介质12的温度。作为替代，过程变量可以是：物位、密度、流量、粘度或pH-值。该测量仪器通过过程连接7(例如，法兰)与容器11连接。该测量仪器基本上由作为保护单元2或作为被监测壳体10的保护管和在同一壳体内的电子单元6组成。此处，电子单元6(在此未绘出)例如与上位的控制台或与现场总线系统连接。
如图2所示，在保护管2中有两个温度传感器1、4，在这里，该保护管是被监测的壳体10。其中，每个温度传感器例如是(例如PT100)电阻温度传感器。在另一实施例中，至少一个温度传感器是热电偶。
两个温度传感器1、4位于保护管2内部的不同位置，从而两个传感器1、4测量不同的温度，然而它们遭受相同的过程温度或介质温度。因而参与其中的也许也有同样位于保护管2中的隔离材料或填充材料(在此未绘出)。这里，传感器1、4沿着管状保护单元2的对称轴彼此上下重叠。其中，两个传感器1、4的距离被测量，以调整在各个温度测量中的明显的或显著的温度差。
温度之间的区别作为温度曲线(例如作为差值)而寄存在分析单元5中，两个温度传感器1、4也与该分析单元相连接或者两个温度传感器1、4将它们的测量信号提供给该分析单元。该分析单元5从而例如被安放在电子单元6中。
此处，在已知的依赖关系下，例如分析单元5在制造时或连接时固定地预先规定温度曲线。温度差或温度曲线本应当依赖于主导性的的温度或安装条件而动态地改变，因此该曲线也能够例如自学习(eingelernt)。在自学习阶段也许还需要第三个温度传感器，该温度传感器通过测量环境温度或过程温度来提供控制变量。自学习算法优选地也涉及保护管的尺寸、种类和质地或过程连接的种类。因此，三个温度数据分离了两个温度传感器的温度测量的动态性能。
经过在过程的应用，经过老化过程或经过损坏就会使得保护单元2不再完全隔离，而是例如有损伤或者例如被撕开。为了识别到这种不密封的情形或状况，分析单元5分析两个温度传感器1、4的测量信号并且将这两个信号与寄存的温度曲线作比较或根据曲线分析该测量信号。
如果两个测量信号都出现变化，或者如果两个传感器1、4的测量信号比温度曲线的预定偏差更强烈地不同，那么由分析单元5生产相应的信号，例如警报。作为替代，该分析单元5控制两个温度之间得出的差别，该差别从测量信号中得出。经过温度传感器的冗余的实施例，因此得出对保护单元2的监测。将介质10加入到保护单元2中，使得根据温度传感器1、4的实施例和布置，介质能够直接与温度传感器接触，由此温度测量值不再与寄存的温度曲线一致，或者是与该温度曲线有误差。温度值之间的差可以由于保护单元2的破损或损坏而或者更大或者更小。分析单元5识别出这种偏差并且发出相应的警报或者相应的信号。在另一个关注于安全性的实施例中，还将结束过程。
这里，监测单元3由分析单元5、第一温度传感器1和第二温度传感器4组成。而且，第一温度传感器1也用于原本的过程变量也就是温度的测量，即，第一温度传感器1在这里完成两个任务。在另一实施例中，两个温度传感器1、4只用于监测，并且原本的测量传感器处于壳体10内，或在保护单元2内。
如同在这里要识别的，两个温度传感器1、4沿着纵轴这里也就是沿着保护管2的对称轴处于不同高度上。其中第一温度传感器1处于过程连接7的下方并且因此在过程或介质的方向上；以及其中第二温度传感器4处于过程连接7的另一侧并且因此例如也在容器11的外部。
在一个实施例中，两个温度传感器是相同类型的并且在另一实施例中是不同的类型。
在可选实施例中，监测单元3具有湿度传感器、气体传感器或压力传感器。每个传感器因此都监测保护单元2的内部空间并且相应地用信号表示保护单元2内介质、气体的渗透或湿度、或者压力变化。
附图标记
1温度传感器
2保护单元
3监测单元
4第二温度传感器
5分析单元
6电子单元
7过程连接
10壳体
11容器
12介质

Claims (11)

1.一种用于确定和/或监测至少一个过程变量的装置，所述装置具有至少一个壳体(10，2)，其特征在于，所述装置设置有至少一个监测单元(3)，该监测单元监测所述壳体(10，2)的状态，所述监测单元(3)具有至少一个第一温度传感器(1)、至少一个第二温度传感器(4)和至少一个分析单元(5)，在所述分析单元(5)中寄存有至少一个温度曲线，其中所述温度曲线描述了在所述壳体(10，2)的一个状态下，由所述第一温度传感器(1)测量的温度和由所述第二温度传感器(4)测量的温度的相互关系。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测单元(3)监测壳体(10，2)是否相对于介质(12)的渗透基本上密封。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一温度传感器(1)和所述第二温度传感器(4)被布置在所述壳体(10，2)的内部，所述第一温度传感器(1)和所述第二温度传感器(4)测量不同的温度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，设置有至少一个过程连接(7)；并且所述第一温度传感器(1)和所述第二温度传感器(4)在所述壳体(10，2)的内部被布置在所述过程连接(7)的不同侧。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度曲线描述了在所述壳体(10，2)相对于所述介质(12)的渗透基本上密封的时候，由所述第一温度传感器(1)测量的温度和由所述第二温度传感器(4)测量的温度的相互关系。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测单元(3)具有至少一个湿度传感器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测单元(3)具有至少一个气体传感器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测单元(3)具有至少一个压力传感器。
9.根据权利要求1-8中任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述过程变量是温度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述壳体(10)是用于所述第一温度传感器(1)的保护单元(2)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述保护单元(2)基本上为管状。
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