CN106546271A - 测量仪器和测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量仪器和测量设备，具体而言，描述和示出了具有传感器装置、处理装置、储存装置、接口和控制装置的测量仪器。本发明的任务在于，提出一种测量仪器，其允许简化地检查测量仪器的功能性。所述任务如下来解决，即控制装置通过接口访问在外部提供的数据并且实行检查测量仪器。在此检查或者在于，控制装置从在外部提供的数据中求得参考值，将参考值与由处理装置产生的测量值进行比较并且以此为出发点来产生比较结果。备选地，检查在于，控制装置使用在外部提供的数据以用于产生要在储存装置中寄存的新的计算数据并且将新的计算数据寄存在储存装置中。此外本发明涉及测量设备。

Description

测量仪器和测量设备

技术领域

本发明涉及测量仪器，具有至少一个传感器装置、具有处理装置、具有储存装置、具有接口和具有控制装置，其中，所述测量仪器产生用于测量变量的测量值，其中，所述传感器装置产生与所述测量变量相关联的初级测量变量，其中，所述处理装置以在所述储存装置中寄存的计算数据为出发点由所述初级测量变量求得用于所述测量变量的测量值并且其中，所述控制装置通过接口控制数据通信。此外本发明涉及测量设备，具有至少一个用于产生用于第一测量变量的测量值的测量仪器并且具有至少一个用于产生用于第二测量变量的测量值的二级测量仪器。

背景技术

测量仪器使用在现代的过程技术中，以便监视或调节或控制过程。尤其在重要的应用中需要的是，对各个测量仪器在其可靠性方面进行检查或通过如有可能需要的再校准发生对老化过程的至少一个匹配。

测量仪器或理想地所有的仪器构件关于正确的功能性方面的这种检查尤其定期地或者说以固定的时间格（Zeitrastern）来进行。监视还能够通过在测量仪器中本身存在的机构来进行。由此例如在测量仪器中已知的是，返回读取（zurückzulesen）输出的电流信号并且将其与期望值进行比较。内部的时钟频率或电压值也被监视。这很大程度地属于诊断的领域，其中，实际上的测量过程通常不中断并且过程自动地终止。

此外，已知所谓的验证试验，其大多手动地或时间控制地来触发。为此，通常使测量运行针对试验的持续时间而中断或甚至将测量仪器从其相应的测量地点拆除。所述拆除允许接下来例如在实验室的明确规定的条件的情况下来试验测量仪器或检查各个构件，为此需要拆卸测量仪器。

因此在功能性的诊断和验证试验之间的大的区别为，诊断自动地并且通常在不中断实际上的测量原理的情况下发生，而验证试验手动地或尤其在测量仪器的离线模式中发生。

测量仪器大多不单独地在过程中存在，所述测量仪器而是与其它单元、仪器或装置形成测量设备，所述测量设备安置在相应的过程周围环境中。这种测量设备能够提供如下优点，即各个测量仪器在冗余的或多样性的意义中进行补充。

用于测量至少一个测量变量的或者说用于产生用于测量变量的测量值的测量仪器在此通常至少具有传感器装置、处理装置、储存装置、接口和控制装置。

测量变量例如涉及填充高度、流量、质量流量（Massendurchfluss）、压力、粘性、pH值、温度或传导性。传感器装置产生与测量变量相关联的初级测量变量，所述初级测量变量由处理装置来处理。处理装置尤其以寄存在储存装置中的计算数据为出发点由初级测量变量产生测量值。

测量的控制由控制装置实行。控制装置还尤其通过接口调节数据通信，也就是说，测量值的输出或另外的外部的数据的询问和读入。

测量仪器在此在各个构件的功能上的划分方面来进行描述。然而这不必由此以具体的实现来进行，而是所述测量仪器还能够包括单元、例如处理装置和控制装置，其中，储存装置如有可能也直接地来装入。

此外，测量设备被理解成由至少两个测量仪器的组合。在此这涉及用于产生用于第一测量变量的测量值的测量仪器。所述测量仪器例如为之前描述的测量仪器，其中，测量仪器应该测量的测量变量在此为第一测量变量。此外，存在有至少一个用于产生用于第二测量变量的测量值的二级测量仪器。用于第一测量变量的测量仪器因此还能够被称为初级测量仪器。

发明内容

本发明的任务在于，提出测量仪器和测量设备，其允许简化地检查测量仪器的或作为测量设备的部件的测量仪器的功能性。

根据本发明的测量仪器（在其中解决之前引出的和指出的任务）首先并且基本上特征在于，控制装置、尤其自主地，也就是说在没有外部的指令的或通过手动的操纵的情况下通过接口询问在外部提供的数据。在这种准第一步骤中，控制装置探询如下的数据，所述数据在测量仪器之外存在并且所述数据提供给测量仪器。为此，测量仪器尤其为了数据通讯通过接口与其它测量仪器或数据储存单元等连接。数据通讯此外优选地是双向的，从而控制装置能够发出询问并且能够接下来（anschliessen）接收数据。如果控制装置已经接收在外部提供的数据，则所述控制装置在接下来的步骤中利用所述数据实施测量仪器的检查。

检查能够在此在于两个变型方案中的一个：

在第一变型方案中（其在一种设计方案中在验证试验的范围内发生）检查在于，控制装置由在外部提供的数据求得参考值。用于测量变量的参考值此后与由处理装置产生的测量值、即与用于测量变量的、测量仪器的测量值相比较，以便由此产生比较结果。

因此在所述设计方案中，用于测量变量的外部的值与内部的值相比较。比较结果描述了，参考值和测量仪器的、用于测量变量的测量的或求得的值是否与彼此不同或其是否至少在能够预设的极限范围或公差范围之内是相同的。

在第二变型方案中（其尤其能够在测量仪器的再校准范围内发生），检查设置成，使得控制装置使用在外部提供的数据以用于产生要在储存装置中寄存的新的计算数据并且新的计算数据寄存在储存装置中。因此在此直接地，在外部提供的数据和测量仪器的测量数据或测量值直接地与彼此联结。在外部提供的数据尤其用于，将测量仪器的测量值映射到实际存在的测量状态上。

在此在一种设计方案中，如果比较结果意味着在参考值和由测量仪器测量的测量值之间的偏差，那么这种再校准接着验证试验进行。也就是说识别出，测量值不再是优化的并且接下来实行匹配。在此，在一种设计方案中，校准值的反复的明显的变化被评价为对于老化的或缺陷的征兆。补充性地或备选地，在一种设计方案中，校准值超出一定的最大的极限值的偏差评价为对于仪器缺陷的征兆。

在一种设计方案中，测量变量涉及介质在容器中的填充高度。在随之出现的设计方案中，测量仪器允许连续地测量填充高度。在外部提供的数据（其在这种情况中优选地为在外部提供的测量值）在一种设计方案中由限位开关来询问。也就是说，测量仪器与限位开关（至少暂时地）连接并且控制装置询问限位开关的信号作为在外部提供的数据，所述限位开关告知，是否到达限位。

上面的测量仪器为验证试验的明显的简化。尤其由此能够充分使用数据的和测量值的冗余的检测。尤其能够避免拆除待试验的仪器。

在此，在外部提供的数据例如源于冗余的测量值传感器，也就是说其它测量仪器，所述测量仪器同样用于确定相关的测量变量。在此，这能够涉及相同的测量仪器或例如在使用不同的测量原理的情况下涉及不同的测量仪器。此外，不同的测量仪器还能够与彼此组合。由此，流量测量仪器常常还包括温度传感器。如果这种测量仪器与单独的温度测量仪器连接，则这允许属于测量仪器的温度传感器的检查。

此外所述任务根据本发明由测量设备来解决，所述测量设备首先并且基本上特征在于，测量仪器接收至少一个由二级测量仪器产生的、用于第二测量变量的测量值并且应用其所述测量值用于检查测量仪器。

在根据本发明的测量设备中，测量仪器（其就此而言还能够被称为初级测量仪器）接收二级测量仪器的测量值并且将所述测量值用于自身的检查。检查能够在此（如在上面按照测量仪器所阐述的那样）在于，在验证试验的意义中将由测量仪器产生的、用于第一测量变量的测量值进行比较，也就是说或者（在第一和第二测量变量是相同的前提下）直接与用于第二测量变量的测量值进行比较或者与由用于第二测量变量的测量值求得的、用于第一测量变量的测量值进行比较。备选地，第二测量变量的测量值还能够用于测量仪器的再校准。

因此在一种设计方案中设置成，第一测量变量和第二测量变量是一致的。因此，在测量变量方面存在冗余。

就此而言，第一和第二测量变量还应该如下来理解，即这不一定涉及如下的测量变量，相应的测量仪器实际上设计成用于所述测量变量。在上面提及的流量测量仪器中，流量例如为实际上相关的测量变量。然而如果存在有温度传感器，则还能够将温度理解为所述测量仪器的第一测量变量。

在一种设计方案中，测量仪器用于产生连续的测量值，反之二级测量仪器设计为限位开关。在另一设计方案中还附加地设置测量仪器。在一种变型方案中还存在多个限位开关。

测量仪器求得并且匹配地组合不同的测量变量的可行性实现了下列设计方案。

在此，测量仪器具有传感器装置以及二级传感器装置。传感器装置（其因此还能够被称为初级传感器装置）在此用于产生与第一测量变量相关联的初级测量变量。二级传感器装置允许用于产生用于第二测量变量的测量值。第二测量变量例如为温度，其中，第一测量变量例如为流量、填充高度或pH值。

在另一设计方案中，测量仪器和二级测量仪器布置在过程周围环境中。这例如为如下的过程设施，在其中存在有待监视的介质。为了检查测量仪器，测量仪器访问关于过程周围环境的数据。在外部提供的数据因此还能够为复杂的自然或这能够涉及大量单个数据，其相应地能够保存在测量仪器中。

上面的用于测量仪器的实施方案在此相应地还适用于测量设备或者说针对于测量设备的阐述和设计方案能够相应地还应用于根据本发明的测量仪器，所述测量仪器尤其为测量设备的部件。

在一种设计方案中，测量仪器和二级测量仪器固定地与彼此联结并且因此还彼此知晓或者说知晓相应的测量值。

在一种备选的设计方案中，测量仪器和二级测量仪器针对性地为了执行检查而与彼此连接，其中，还能够如有可能通过外部的触发器信号进行数据的询问的触发。

附图说明

详细地此时存在有大量可行方案来设计和改进本发明。对此，一方面参照排在权利要求1和6之后的权利要求，另一方面结合附图参照对实施例的下列的描述。在附图中：

图1示出了过程设施的示意性的图示。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了将测量仪器1用于连续地测量填充高度的应用。测量仪器1为此具有传感器装置2，所述传感器装置2在此具有棒形的波导体（Wellenleiter）用于引导电磁的信号。由信号的传播时间（如在现有技术中已知的那样）来求得填充高度。用于在此示例性的测量变量填充高度的测量值的确定由处理装置3来实行。为了求得测量值，处理装置3访问储存装置4，在所述储存装置4中寄存有相应的校准数据、算法或值表。为了输出求得的测量值或还为了接收数据，设置有接口5，其中，数据流在此通过控制装置6进行，所述控制装置6也访问处理装置3。

传感器装置2产生初级测量变量，由所述初级测量变量求得用于实际上的测量变量填充高度的测量值。

测量仪器1补充性地还具有二级传感器装置7，所述二级传感器装置7在此设计为温度传感器并且所述二级传感器装置7的测量值流入到用于测量变量填充高度的测量值的求得中。

测量仪器1总体上位于过程周围环境（Prozessumgebung）8中并且在此尤其用于确定介质9的填充高度，所述介质9应该在此示例性地涉及在容器10中的液体。

补充于用于连续地测量填充高度的测量仪器1，在容器10的底部附近还设置有以限位开关11的形式的二级测量仪器。所述二级测量仪器11因此显示，是否达到了与测量仪器11的设计方案及其装入位置相关联的填充高度。也就是说，仅仅产生二元的结论（binäreAussage）。在此这在此例如涉及所谓的振动叉（Schwinggabel），其机械的振动被分析。

总体上，测量仪器1用于连续地测量第一测量变量并且二级测量仪器11作为限位开关用于测量或专门用于监视第二测量变量，其中，第一和第二测量变量在此是相同的并且为介质9的填充高度。

附加地，还存在有以温度测量仪器12的形式的另一二级测量仪器。所述温度测量仪器12因此测量温度作为初级的测量变量，其中，该温度对于测量仪器1涉及与初级的测量变量填充高度成比例的二级的测量变量。

此外，测量仪器1和在示出的设计方案中两个二级测量仪器11、12形成在过程周围环境8中的测量设备13。

为了改变介质9的填充高度设置有具有阀的流入部14和流出部15。

控制装置6通过接口5与以限位开关11的形式的二级测量仪器连接并且与以温度测量仪器12的形式的二级测量仪器连接。附加地在此示例性地通过接口5还实现了至二级传感器装置7的连接。

控制装置6通过接口5询问在外部产生的或提供的数据和在此特别是测量数据；在此，在外部是相对于测量仪器1来看的。

由此控制装置6例如从限位开关11获得如下的结论，即是否达到了与限位开关11的装入位置相关联的填充高度。

以这种在外部提供的测量值为出发点，测量仪器1执行检查。在此这能够作为测量仪器1的验证试验的部分或作为测量仪器1的再校准（Re-Kalibrierung）的部分来发生：

在验证试验的情况下，测量仪器1自身在其可靠性方面进行检查。在此，测量仪器1或者说特别是其控制装置6将在外部提供的测量值与所属的且由测量仪器1产生的测量值进行比较。因此在示出的示例中要比较的是，限位开关11显示了由介质9的覆盖并且测量仪器1的、用于填充高度的测量值处在与限位开关11相关联的填充高度之上。以测量值的比较为出发点，控制装置6产生比较结果。

如果比较结果表明，用于填充高度的两个测量值处在能够预设的极限范围之内（所述极限范围还能够被理解为针对偏差的公差范围），则测量仪器1可靠地工作。如果两个测量值超出极限范围而不同，也就是说，如果偏差大于公差范围，则在一种设计方案中测量仪器1输出警告信号并且优选地调整所述测量仪器1的工作。在一种备选的变型方案中，测量仪器1利用偏差作为机会用以实行再校准。

所述再校准在此在一种变型方案中还为检查的备选的或补充性的实现方案，测量仪器1利用在外部提供的测量值来实行所述检查。

在再校准时，测量仪器1的测量值与外部的测量值或与实际当前的值进行配属。为此，相应的结算数据或一般而言计算数据被求得并且在储存装置4中作为新的数据被寄存。也就是说，产生如下数据，通过所述数据使得测量仪器1的测量值又相应于在外部提供的测量值。

因为测量仪器1附加地还与温度传感器12连接，所以控制装置6由此能够检查自身的二级传感器装置7并且如有可能还能够为此实行再校准。

为了检查测量仪器1，控制单元6在一种特别的变型方案中还采用过程周围环境8的过程数据。在此，控制单元6通过接口5还获取关于介质到容器中的和从容器出来的流入和流出的数据。利用相应寄存的、关于容器的几何结构的和关于介质特性的数据，填充高度能够得到计算并且所述填充高度与通过传感器装置2求得的、用于填充高度的测量值进行比较。

关于过程周围环境8的数据在另一、没有示出的变型方案中涉及，多个流量测量仪器涉及相同的介质的流量。那么根据各个测量仪器的布置能够将测量值相应地与彼此进行结算。如果例如，为流入部分配一个测量仪器，所述流入部划分为两个单独的伸延，并且为伸延中的每个分配有一个测量仪器，则这两个测量仪器的测量值的和应该相应地等于流入部的测量仪器的测量值。

Claims (10)

1.测量仪器（1），具有至少一个传感器装置（2）、具有处理装置（3）、具有储存装置（4）、具有接口（5）和具有控制装置（6），其中，所述测量仪器（1）产生用于测量变量的测量值，其中，所述传感器装置（2）产生与所述测量变量相关联的初级测量变量，其中，所述处理装置（3）以在所述储存装置（4）中寄存的计算数据为出发点由所述初级测量变量求得用于所述测量变量的测量值并且其中，所述控制装置（6）通过所述接口（5）控制数据通信，

其特征在于，

所述控制装置（6）、尤其自主地通过所述接口（5）询问在外部提供的数据并且所述控制装置（6）以所述在外部提供的数据为出发点实行所述测量仪器（1）的检查，其中，所述检查或者在于，所述控制装置（6）由所述在外部提供的数据求得参考值，将所述参考值与由所述处理装置（3）产生的测量值进行比较并且以此为出发点产生比较结果，或者其中，所述检查在于，所述控制装置（6）使用所述在外部提供的数据用于产生要在所述储存装置（4）中寄存的新的计算数据并且将所述新的计算数据寄存在所述储存装置（4）中。

2.根据权利要求1所述的测量仪器（1），其特征在于，所述控制装置（6）在验证试验的范围内以如下的方式来实行所述检查，使得所述控制装置（6）产生所述比较结果。

3.根据权利要求1或2所述的测量仪器（1），其特征在于，所述控制装置（6）在再校准的范围内以如下的方式来实行所述检查，使得所述控制装置（6）将新的计算数据进行寄存。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量仪器（1），其特征在于，所述测量变量涉及介质（9）在容器（10）中的填充高度并且所述控制装置（6）从限位开关（11）询问所述在外部提供的数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量仪器（1），其特征在于，所述控制装置（6）在如下的情况中实行再校准，即所述比较结果包含，在所述参考值和由所述处理装置（3）产生的测量值之间存在在能够预设的极限范围之外的偏差。

6.测量设备（13），具有至少一个用于产生用于第一测量变量的测量值的测量仪器（1）并且具有至少一个用于产生用于第二测量变量的测量值的二级测量仪器（11、12），

其特征在于，

所述测量仪器（1）接收至少一个由所述二级测量仪器（11、12）产生的、用于所述第二测量变量的测量值并且应用用于所述第二测量变量的测量值用于检查所述测量仪器（1）。

7.根据权利要求6所述的测量设备（13），其特征在于，所述第一测量变量和所述第二测量变量是一致的。

8.根据权利要求6或7所述的测量设备（13），其特征在于，所述测量仪器（1）设计成用于产生连续的测量值并且所述二级测量仪器（11）设计为限位开关。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的测量设备（13），其特征在于，所述测量仪器（1）具有传感器装置（2）和二级传感器装置（7），其中，所述传感器装置（2）用于产生与所述第一测量变量相关联的初级测量变量并且其中，所述二级传感器装置（7）用于产生用于所述第二测量变量的测量值。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的测量设备（13），其特征在于，所述测量仪器（1）和所述二级测量仪器（11、12）布置在过程周围环境（8）中并且所述测量仪器（1）为了检查所述测量仪器（1）考虑关于所述过程周围环境（8）的数据。