CN107883992B - 过程变送器隔离单元补偿 - Google Patents

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Abstract

过程变送器包括隔离单元，过程传感器，补偿电路和输出电路。所述隔离单元被配置成用来接合过程并且包括介质。所述过程传感器被配置成用以产生作为通过所述介质而连通的过程的参数的函数的过程信号。所述补偿电路被配置成用来针对隔离单元的响应时间补偿所述过程信号，并且输出经补偿的过程信号。所述输出电路被配置成用来产生作为经补偿的过程信号的函数的变送器输出。

Description

过程变送器隔离单元补偿
技术领域
本公开的实施例涉及使用过程传感器对于诸如工业过程这样的过程的参数的测量。更具体地，本公开的实施例涉及由过程传感器执行的对于隔离单元的时间常数的补偿过程测量，通过所述隔离单元将所述常数连通至所述过程传感器。
背景技术
工业过程用于许多类型的材料的制造和运输。在这样的系统中，经常需要测量所述过程内的不同参数。一个这样的参数是压力，诸如以压差传感器为例。压差是介于过程中的一点与过程中的另一点之间的压力差。这样的压差测量可能是在所述过程的管中测量过程流体的流率中有用的，或可能用以在测量容器中的过程流体的高度、或可能用以提供另外的过程参数测量。
在工业过程中，工业传感器诸如压力传感器通常被包含在过程变送器中，或联接至过程变送器。所述过程变送器通常位于远处位置处，并且将过程测量相关信息传送至集中位置，诸如控制室。所述发送/变送在过程控制回路上频繁地进行。例如，通常使用双线式过程控制回路，其中使用双线来承载信息以及电力至变送器。也可以使用无线过程控制回路。
过程变送器诸如压力变送器通常包括隔离单元，所述隔离单元将所述过程传感器与正受测量的过程隔离开。这保护所述过程传感器免受例如可能损坏传感器和/或不利地影响所述过程参数的测量的过程状况的影响。
这样的隔离单元将由于所使用的介质、所述隔离单元的结构、以及可能地其它因素所导致的延迟引入到过程参数的测量。这样的延迟具有对于由过程传感器所进行的过程参数测量的响应时间的直接影响。此外，延迟根据过程变送器的操作状况而变动。结果，控制系统设计者必须针对所述过程变送器的最坏情况的响应而设计或调谐所述系统。这可能导致低效率的过程，低效率的过程可能侵蚀在控制下的过程的盈利性。
发明内容
本公开的实施例涉及到用于针对过程参数被通信连接至的隔离单元的时间常数来补偿过程信号的过程变送器和方法。本过程变送器的某些实施例包括隔离单元，过程传感器，补偿回路和输出回路。隔离单元被配置成用来接合过程并且包括介质。所述过程传感器被配置成用以产生作为通过所述介质而通信连接至的过程的参数的函数的过程信号。所述补偿回路被配置成用来针对隔离单元的响应时间补偿所述过程信号，并且输出经补偿的过程信号。所述输出回路被配置成用来产生作为经补偿的过程信号的函数的变送器输出。
所述方法的某些方面包括用于产生过程变送器输出的方法。在某些实施例中，使用所述过程传感器产生了作为通过所述过程变送器的隔离单元的介质而通信连接至的过程的参数的函数的过程信号。所述过程信号针对所述隔离单元的响应时间而被补偿，并且使用补偿回路来生成了经补偿的过程信号。所述过程变送器输出是使用输出回路作为经补偿的过程信号的函数而产生的。
本公开内容部分被提供用来引入呈简化形式的概念的选择，其在下面在具体的描述中被进一步描述。本方面内容部分并非旨在辨识所主张的主题的关键特征或实质性特征，也不是意图在用来确定所主张的主题的范围时作为辅助。所主张的主题并非限于涉及到在背景技术部分中所提及的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1是根据本公开的一个或更多个实施例而形成的、与过程交互的过程变送器的简化的框图。
图2是根据本公开的实施例的过程测量系统的简化的框图。
图3是根据本公开的实施例的以示例性隔离单元的截面图示出的示例性压力变送器的简化侧视图。
图4是示出隔离单元的刚度变化对于两个不同的隔离开的压力传感器的阶跃响应的影响的图表。
图5是示出温度在影响用来生成图4的图表的压力传感器的阶跃响应中所起到作用的图表。
图6是示出示例性流体介质的粘性随着时间的变化的图表。
图7是根据本公开的实施例的过程变送器的一部分的简化的框图。
图8和9是示出根据本公开的示例性实施例的示例性过程和经补偿信号的图表。
具体实施方式
本公开的实施例在下文中根据附图更全面地描述。使用相同或类似的附图标记数字而辨识出的元件指代相同或类似元件。然而，本公开的各种实施例可以体现于许多不同形式并且不应被理解为限于本文所阐述的实施例。另外，这些实施例被提供从而使得本公开将会是透彻并且完整的，并且将全面地向本领域技术人员传达本公开的范畴。
具体细节在下文描述中给出以提供对于实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员应理解到，实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。例如，电路，系统，网路，过程，框架，支持件，连接件，电机，处理器，和其它部件可能并未示出，或以框图形式示出以便不会用不必要的细节来模糊实施例。
本文中所用的术语仅是为了描述特定实施例并且不是旨在限制本公开。如本文中所使用，单数形式的“一(种)”、以及“所述”旨在也包括复数，除非语境清楚地另外示出。将另外理解到，术语“包括”和/或“包含”当用于说明书中时，指明了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并没有排除一个或更多个另外的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件、和/或它们的分组的存在或添加。
将理解到，当元件称为被“连接”、“联接”或“附接”至另一元件时，其可以直接地连接、联接或附接至其它元件，或其可以间接地连接、联接或附接至其它元件，其中可存在着中介元件或中间元件。对比而言，如果元件被称为“直接连接”、“直接联接”或“直接附接”至另一元件，则不存在着中介元件。图示出了在元件之间的直接连接、联接或附接的附图也包括其中元件被间接地彼此连接、联接或附接的实施例。
将理解到，尽管术语第一、第二等可以用于本文中以描述各种元件，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一元件相区别。因而，第一元件可以被称为第二元件，而不会离开本公开的教导。
除非另外限定，本文中所用的所有术语(包括科技术语)具有与涉及本公开的本领域普通技术人员公知的意义相同的意义。将还理解到，术语诸如词典中常用那些术语，应被解释为具有与它们在相关领域情景中的意义一致的意义，且将不会被以理想的或过于正式的意义来解释，除非本文中明确地如此限定。
本公开的实施例也可使用流程图和框图来描述。尽管流程图可将操作描述为顺序过程，许多操作能够并行地或同时地执行。另外，操作的持续可以被重新排列。当过程的操作完成时，过程终止，但可以具有未被包括于附图或在本文中描述的额外步骤。
本公开的实施例针对于补偿过程变送器参数测量以改进所述过程变送器的响应时间。这大致是通过补偿由过程传感器所产生的作为针对隔离单元的响应时间而测量的所述过程的参数的函数的过程信号来实现的，所述隔离单元将过程传感器与过程分离开。所述过程变送器的改进的响应时间能够改进所述过程的效率，并且允许所述过程变送器被用在其中需要高速过程参数测量的过程中。
图1是根据本公开的一个或更多个实施例而形成的、与过程102交互的过程变送器100的简化的框图。在某些实施例中，过程102包括涉及到材料(诸如流体)移动通过管和槽以将不太有价值的材料转变为更有价值并且有用的产品(诸如石油，化学物，纸张，食品等)的工业过程。例如，炼油厂执行能够将原油处理为汽油、燃料油和其它石化产品的工业过程。工业过程控制系统使用过程装置(诸如过程变送器)作为用于感测和测量过程参数诸如压力、流量、温度、液位和其它参数及其组合的测量仪器，与例如控制装置(诸如阀、泵和电机)相组合来在它们的处理期间控制材料的流动。
在某些实施例中，所述变送器100包括隔离单元104，过程传感器106，补偿电路108，和输出电路110。所述隔离单元104被配置用来接合所述过程其102并且将所述过程传感器106与所述过程102隔离。所述隔离单元104工作以将过程102的参数连通至过程传感器106用于通过合适介质111诸如流体或其它合适介质进行测量。所述过程传感器106被配置成用以产生作为通过所述隔离单元104的介质111而被连通的过程102的所测量参数的函数的过程信号112。
所述隔离单元104没有将所述过程参数即刻地连通至过程传感器106。替代地，所述过程参数的通信和测量中的延迟是由所述隔离单元104所引发。此延迟涉及到隔离单元104的响应时间。在某些实施例中，隔离单元104的响应时间取决于一个或更多个变量，诸如介质111的温度，压力，隔离单元104(例如，膜片)的结构，形成所述隔离单元的材料，和/或其它变量。
在使用传感器106对于过程变量的通信和测量中，所述延迟的影响包括对于正受监控的过程参数的测量带宽的限制。具体地，所述延迟充当低通滤波器，其截止频率响应于延迟的增加或响应时间的减少而降低。结果，发生于截止频率以上的过程变量的改变被呈现为不能够被过程传感器106检测到。本公开的实施例操作以通过减少所述响应时间来减少或排除所述延迟，由此减少所述截止频率以及潜在地有价值的损失。
补偿电路108被配置成用以针对所述隔离单元104的响应时间来补偿所述过程信号112，并且输出经补偿的过程信号114，其中减少了与响应时间对应的延迟。所述输出电路110被配置成用来产生作为经补偿的过程信号114的函数的变送器输出116。在一些实施例中，所述补偿电路108被配置成用以针对取决于一个或多个变量(诸如以上所提及那些变量)的所述隔离单元104的响应时间而补偿所述过程信号112。
所述补偿电路108可包括模拟电路和/或数字电路。在一些实施例中，所述补偿电路108代表被配置成用以执行可在本地储存于所述补偿电路108的存储器中的、或在远离所述变送器100的存储器中的指令的一个或更多个处理器，以执行本文中所描述的一个或更多个功能。
在一些实施例中，所述隔离单元104的响应时间取决于所述过程参数被连通至所述过程传感器106而所通过的介质111的温度。在一些实施例中，所述过程变送器100包括具有指示出所述隔离单元104的介质111的温度的温度信号118的温度传感器117，并且被所述补偿电路108用来针对所述隔离单元104的响应时间而执行所述过程信号112的补偿。
在一些实施例中，所述隔离单元104的响应时间取决于所述隔离单元104在使用期间经受到的操作压力。在一些实施例中，所述补偿电路108使用操作压力来针对所述隔离单元104的响应时间而补偿所述过程信号112。在一些实施例中，所述操作压力被输入到所述补偿电路108作为固定值，诸如当所述隔离单元104的操作状况已知时。在一些实施例中，压力传感器诸如线路压力传感器、或压差传感器，可用来确定所述隔离单元104的操作压力，并且向所述补偿电路108提供指示出所述操作压力的压力信号。在一些实施例中，所述过程传感器106或另一传感器作为向所述补偿电路108提供所述隔离单元104的操作压力的压力传感器而操作。
在一些实施例中，所述变送器100是模拟装置，其中信号112、114和116是模拟信号。在一些实施例中，所述补偿电路108包括微处理器，所述微处理器被配置成用来在数字域中处理所述过程信号112。在一些实施例中，所述过程变送器100包括模数转换器(ADC)119,所述数模转换器119将模拟过程信号数字化112为数字过程信号112’用于由补偿电路108加以处理。在一些实施例中，经补偿的过程信号114呈数字信号，并且所述过程变送器100包括数模转换器(DAC)120，所述数模转换器120将经补偿的过程信号114转换为由所述输出电路110接收的模拟的经补偿的过程信号114’。
在一些实施例中，所述输出电路110被配置成用以传输所述变送器输出116至合适的控制器，所述控制器使用所述变送器输出116来控制所述过程102的多方面。在一些实施例中，所述输出电路110传输所述变送器输出116到控制器，所述控制器远离所述过程变送器100，诸如在远距离的控制室中。
在一些实施例红，所述输出电路110在双线回路121上被连接至控制器122，如在图2中所示的过程测量系统124中示出。在一些实施例中，所示双线回路121被配置成用以传输所有电力至过程变送器100。在一些实施例中，所示输出电路110通过调制在4至20毫安之间变动的电流来在所述双线回路上将所述变送器输出116连通至所述控制器122。替代地，所述输出电路110可被配置成无线地以点对点配置、网状网络、或其中过程变送器100具有自己的电源的其它合适配置来将所述变送器输出116传输至控制器122。
在一些实施例中，所述过程变送器100呈压力变送器形式，其示例性实施例在图2和3中示出。图3是根据本公开的实施例的以示例性隔离单元104的截面图示出的示例性压力变送器100的简化侧视图。在一些实施例中，正在测量的过程102呈包含于所述过程变送器100所附接到的管130内的流体或其它材料的压力的形式，如图2所示。
在一些实施例中，所示变送器100包括壳体131，所示壳体131例如可包含补偿电路108和输出电路110，如图3所示。在一些实施例中，所述隔离单元104包括壳体132，所述壳体132能够被附接至所述壳体131。在一些实施例中，例如，所述壳体132包括通过合适连接件诸如通过脉冲/取压管线(impulse line)136(图2中所示)而连接至过程102的一个或更多个端口134(图3中所示)。所述过程102的压力在每个端口134处被接收。
在一些实施例中，所述隔离单元104包括壳体132中的一个或更多个填充管或隔离管138。在一些实施例中，所述壳体132包括用于每个填充管138的柔性的膜片140，所述膜片密封所述填充管138的端部142并且将所述感测元件146与所述过程隔离开。在一些实施例中，每个填充管138被填充流体，诸如液压填充流体。
在示例性压力变送器100中，所述过程传感器106是包括感测元件146和电子器件148的压力传感器。所述感测元件146被定位于一个或更多个填充管138的端部150处。每个膜片140响应于通过对应的端口134而接收的过程102的压力而偏转，将压力施加到填充管中的填充流体并且将所述压力连通至所述感测元件146。所述感测元件146感测所述压力并且使用电子器件148产生作为压力的函数的过程信号112。
所述感测元件146可以是用于检测线路压力或压差的任何合适的感测元件。过程或压力信号112可以由电子器件基于电容的改变、电阻的改变、谐振频率的改变、或使用任何其它合适技术而产生。
当所述压力变送器100呈压差变送器的形式时，如图3所示，所示压力感测元件146呈压差感测元件的形式(其可包括一对压力感测元件)，并且通过所示单独的填充管138接收来自过程102的两个压力，如图3所示。根据常规技术，压力传感器106的电子器件148响应于介于所述两个压力之间的压差而生成所述过程信号112。
如上面所讨论，所述过程信号112被连通至所述补偿电路108，所述补偿电路针对所述隔离单元104的响应时间来补偿所述过程信号112，并且产生经补偿的过程信号114。下列示例适用于在填充管138中运用所述流体介质111的压力变送器100以将所述过程压力连通至所述过程传感器106。
可见的是对于理想系统而言，所述隔离单元104的管138中的流体介质111的影响能够在时域中被建模为一阶线性时不变系统，如：
方程1)
Figure BDA0001181306070000081
其中Pin(t)是所述过程102的压力(压力输入信号)并且Ps(t)是在传感器106处的压力。能够被建模为:
方程2)
Figure BDA0001181306070000082
其中R代表在所述隔离单元104中(诸如所述管138中)对于液压流的阻抗的总数，并且S代表所述隔离膜片140与所述感测元件146的刚度，如图3中所示。
在频域中，方程1变为：
方程3)
Figure BDA0001181306070000083
其中s是复变量j。项
Figure BDA0001181306070000084
因而是流体介质111在压力输入信号上的传递函数。
相应地，原始信号Pin(s)能够通过将液压传递函数的倒数1+s施加给Ps(s)而得以被恢复。
方程4)
Figure BDA0001181306070000085
其中FHC(s)代表经补偿的压力信号114。此结果指示出，利用对于流体介质111的时间常数的了解，所述流体的一阶影响能够被完全地补偿。
如方程2中所示，存在着影响所述变量的两个主要因素：所述隔离膜片140与所述感测元件146的刚度的总和S，以及对于液压流的阻抗的总和R。所述膜片140和感测元件146的刚度很大程度上是待由设计来测量和固定的压力的绝对值的量值的函数。较大压力运用了针对膜片140和感测元件146而言的较大刚度，并且因此展现出了较小的时间常数。图4是示出刚度变化对于两个不同的隔离开的压力传感器106的阶跃响应的影响的图表。两个传感器106对于R采取相同值。
刚度是所述隔离单元104和所述压力传感器106的设计的特征，并且一般地在改变的环境状况下并不显著地改变。因此，在一些实施例中，所述补偿电路108使用在对于系统124而言的方程式2中用于S的恒定值，这可以通过设计或测试而被辨识。
在方程3中的所述第二因素R是液压阻抗的总和。此项也在很大程度取决于设计：其源自诸如流体路径截面积、表面粗糙度等因素。液压阻抗的不同形式采取通用形式：
方程5)
Figure BDA0001181306070000091
其中，ki代表与第i个阻抗因素相关联的常数，n是电阻项的数目，并且v代表所述流体介质111的运动粘性。从方程5，可见所述液压阻抗的总数实际上是与流体的运动粘性成线性关系。因而，当ki项是主要地在环境状况上恒定，所述流体介质111的粘性在确定R时起到显著作用，因为其可以随着温度而宽泛地变动。
图5是示出温度在影响用来生成图4的图表的较小压力传感器的响应的相压力传感器106的阶跃响应中所起到作用的图表。
此特性能够被追溯到前述的粘性对温度的灵敏度。对于大多数流体而言的粘性是随着温度而极其地非线性的，呈现出对数关系。在寒冷环境中的流体粘性能够比室温情况下大5至20倍(或更多)，取决于流体类型。图6是示出呈随着时间变化的5cSt油形式的示例性流体介质111的粘性随着时间的变化的图表。相应地，压力变送器100的实施例包括温度传感器117，所述温度传感器提供介质111的问题至补偿电路108，所述补偿电路108使用介质111的温度来基于温度精确地补偿所述介质111的液压效果。所述温度信号118可以用来补偿其它非理想的传感器相关的温度效果。
假定所述温度对于刚度和ki分量的影响是可忽略的(相对于流体粘性)，则方程2能够被写成：
方程6)
Figure BDA0001181306070000092
源自方程4的所述液压补偿传递函数1|sτ于是能够被写成：
方程7)TFHC(s)＝1+sτ＝1+sK·v(T)
因而，如图7中的图表中所示，在过程102处由压力传感器106检测到的所述过程压力参数(即过程信号112)的通信受到所述隔离单元104的时间常数的影响，所述隔离单元104的时间常数例如由流体介质111的温度和粘性(以及很可能地所述膜片140和感测元件146的刚度)而设置。补偿电路108操作以补偿所述过程信号112来生成经补偿的过程信号114，所述经补偿的过程信号114通过使用温度信号118来减少所述隔离单元的时间常数的影响，诸如那些基于所述介质111的温度的影响。
方程7的传递函数的应用能够适用于在获得了传感器压力信号112Ps(s)之后的任何位置。当所述过程变送器100在模拟域中操作时，所述补偿电路108可包括适当的模拟高通滤波器以向信号112提供所需的补偿并且产生经补偿的过程信号114。在某些实施例中，使用温度传感器117而获得了流体介质111的温度，并且流体介质111的温度被用来在被馈送到模拟滤波器之前确立所述流体介质111的粘性v(T)以便提供合理程度的补偿。
优选地，在执行必要的补偿之前，所述补偿电路108在数字域中操作并且使用ADC119将来自传感器106的压力信号112转换为数字形式，以产生经补偿的信号114。另外，温度信号118和其它补偿项，被优选地转换为数字形式以用于由补偿电路108进行处理。此方法的示例被提供如下。
一旦所述隔离单元104和所述传感器106子系统被设计好，则其配置是静态的。因而，刚度，包括所述子系统在内的液压通路等都不受任何基础物理改变。在此示例中，尽管由于压力而可能存在着一些物理影响，这些物理影响将被认为相对于温度对流体介质111粘性的影响而言是不显著的。方程7中的K变为由实际传感器子系统设计所限定的参数。所述传递函数于是能够被限定为：
方程8)fHC(T)＝K·v(T)＝τ
以代表方程7的时间常数τ。
所述补偿电路108接收指示出流体介质111温度的温度信号118，并且通过将流体介质111的粘性拟合至温度(诸如通过执行对于图7中的曲线的拟合)来使用温度以确定fHC(T)。这能够经由标准的曲线拟合过程(查找表，多项式拟合等)而实现。这种拟合能够合并所述常数K，从而使得拟合结果将会实际上是对于液压补偿传递河南数而言的所需τ。取决于精度需要，在一些实施例中，一“族”曲线拟合能够用于此函数，其中所述曲线拟合系数将会代表传感器子系统的特定族群。在最终补偿精度是所需的情况下，则将会对于每个单独的传感器子系统进行τ相对于T的表征。
尽管方程7的高通滤波器补偿液压阻尼，在一些实施例中，此高通增益被局限为少于由ADC 119所执行的数字采样的奈奎斯特速率以避免将高频噪音混叠到测量内。这需要低通滤波器的应用，且其截止频率是在少于所述ADC 119的采样频率的一半处。
方程9)
Figure BDA0001181306070000111
其中fs是由ADC 119实现的过程信号112的采样率。将此低通滤波器与液压补偿传递函数进行组合给出了最终所应用的补偿传递函数：
方程10)
Figure BDA0001181306070000112
已经替换了方程10中的变量g，且约束为使得其少于或等于π以满足所述奈奎斯特准则。
方程7的传递函数于是使用适于在补偿电路108的微处理器中实施的发展完备的Z变换方法而被被转换为差分方程。这导致无限脉冲响应滤波器：
方程11)
Figure BDA0001181306070000113
其中
Figure BDA0001181306070000115
代表对于经补偿的过程信号114的第n次采样，并且
Figure BDA0001181306070000116
代表所述过程信号112在传感器106处的第n次采样。在方程11中，如果选择g＝2，则最后项被排除而同时满足奈奎斯特要求；此动作将滤波器转化为确保稳定的有限脉冲响应滤波器。
方程12)
Figure BDA0001181306070000114
一些实施例针对用于产生过程变送器输出116的方法。在所述方法的一些实施例中，过程信号112由过程传感器106响应于通过隔离单元104的介质111而连通的过程参数(例如，压力，温度，湿度，等待)而产生。所述过程信号112针对所述隔离单元104的响应时间而被补偿，并且使用补偿电路108来生成了经补偿的过程信号114。所述过程变送器输出116是使用输出电路110作为经补偿的过程信号114的函数而产生的。在一些实施例中，所述补偿电路108使用一个或更多个如上所述方程诸如方程12针对所述隔离单元104的响应时间来补偿所述过程信号112。
在所述方法的一些实施例中，温度信号118是作为介质111的温度的函数而使用温度传感器117来产生的。所述过程信号112是使用温度信号118针对所述隔离单元104的响应时间而被补偿的。
在方法的一些实施例中隔离单元104包括壳体132、填充管138、以及对所述填充管138的端部142加以密封的膜片，如图3所示。在一些实施例中，所示介质111包括所述填充管138中的流体。在一些实施例中，所述过程传感器106包括位于填充管的端部150处的压力传感器或感测元件。在一些实施例中，所述过程信号112被生成为通过填充管138中的流体介质111与所述压力传感器106或感测元件146成连通的压力的函数。
下列是根据本公开的实施例而执行的示例性补偿。在第一示例中，压力传感器106的阶跃响应被以液压方式由具有50ms时间常数的隔离单元104与所述过程102隔离开。还有，由传感器106所产生的所述过程或压力信号112是由ADC 119(图1)在100Hz以数字方式采样的。图8是示出传感器106处的压力(即，由过程信号112所指示的压力)以及通过将方程12应用于过程信号112而由所述补偿电路108所确定的经补偿的压力(即，由经补偿的过程信号114所指示的压力)的图表。
图8也包括示出经采样的过程信号112和经补偿的过程信号114的第一若干数据点的插入图表。如图所示，由于采样频率，所示经补偿的信号114的第一若干数据点可能并不以精确方式与过程102处的输入压力同步。在此示例中，延迟大约为7ms并且由于采样率而与死区时间/停滞时间相关联。然而，所述经补偿的过程信号114的第二采样是实质上与过程102处的输入压力同步的。通过增加所述采样频率，则可能的是减少与采样相关联的死区时间并且进一步改进与在过程102处的输入压力的同步。
在第二示例中，使用了所述第一示例的系统，但是所述隔离单元104的液压时间常数由于温度改变而增加了大约达到500ms的量值。图9中图示出补偿的结果，且插入图表示出了经补偿的信号114的第一若干经采样数据点。图8与图9之间的比较清楚地示出，经补偿的信号114实质上镜像了过程102处的输入压力，并且实质上补偿了(例如，在1、3或10个数据点内)所述隔离单元104的液压时间常数。
尽管本公开已经参考优选实施例加以描述，本领域普通技术人员将会认识到可以在形式和细节方面做出改变而不离开本公开的精神和范畴。尽管隔离单元时间常数补偿的特定示例涉及到与呈通过隔离单元的介质的压力的形式的过程常数的连通，应理解到，本公开的实施例涉及到针对通过隔离单元的介质与过程测量传感器成连通的其它类型过程常数的隔离单元时间常数补偿。另外，尽管所述过程变送器的示例性实施例运用所述隔离单元的流体介质来连通过程参数，应理解到也可使用能够对过程参数进行连通的其它类型的介质。

Claims (18)

1.过程变送器，包括：
隔离单元，所述隔离单元被配置成用来接合过程并且包括介质；
过程传感器，所述过程传感器被配置成用以产生如下过程信号，所述过程信号作为通过所述介质而连连通的过程的参数的函数；
补偿电路，所述补偿电路被配置成用来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号，并且输出经补偿的过程信号；和
输出电路，所述输出电路被配置成用来接收所述经补偿的过程信号并产生作为经补偿的过程信号的函数的变送器输出，
其中，所述补偿电路基于介质的温度和由所述过程施加到所述隔离单元的压力针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
2.根据权利要求1所述的过程变送器，其中所述参数是压力。
3.根据权利要求1所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元包括：
壳体；
在所述壳体中的填充管；和
密封所述填充管的第一端的膜片；
所述介质包括在所述填充管中的流体；和
所述过程传感器包括在所述填充管的第二端处的压力传感器。
4.根据权利要求3所述的过程变送器，其中，
所述过程变送器还包括温度传感器，所述温度传感器被配置成用以产生作为流体的温度的函数的温度信号；和
所述补偿电路基于所述温度信号针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
5.根据权利要求4所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述流体的粘性；和
所述补偿电路基于所述温度输出来估计所述流体的粘性，并且基于所估计的粘性来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
6.根据权利要求4所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述膜片的刚度；和
所述补偿电路基于所述膜片的刚度来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
7.根据权利要求6所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述过程传感器的感测元件的刚度；和
所述补偿电路基于所述感测元件的刚度来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
8.根据权利要求1所述的过程变送器，还包括：
模数转换器，所述模数转换器被配置成用以将由所述过程传感器产生的所述过程信号转换为数字过程信号，所述数字过程信号由所述补偿电路的处理器补偿以产生呈数字形式的经补偿的过程信号；和
数模转换器，所述数模转换器被配置成用以将经补偿的过程信号转换为经补偿的模拟过程信号；
其中所述输出电路被配置成用来产生作为经补偿的模拟过程信号的函数的变送器输出。
9.过程变送器，包括：
隔离单元，包括：
壳体；
在所述壳体中的具有第一端和第二端的第一填充管；
第一膜片，所述第一膜片密封所述第一填充管的第一端并且被配置成用来接合过程；和
在所述第一填充管中的流体；
位于所述第一填充管的第二端处的压力传感器，所述压力传感器被配置成用以产生如下的过程信号，所述过程信号作为通过在所述第一填充管中的流体而连连通的压力的函数；
模数转换器，所述模数转换器被配置成用以将过程信号转换为数字过程信号；
补偿电路，所述补偿电路被配置成用来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号，并且输出经补偿的数字过程信号；
数模转换器，所述数模转换器被配置成用以将经补偿的数字过程信号转换为经补偿的模拟过程信号；和
输出电路，所述输出电路被配置成用来接收所述经补偿的模拟过程信号并产生作为经补偿的模拟过程信号的函数的变送器输出，
其中，所述补偿电路基于流体的温度和由所述过程施加到所述隔离单元的压力针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
10.根据权利要求9所述的过程变送器，其中，
所述过程变送器还包括温度传感器，所述温度传感器被配置成用以产生作为流体的温度的函数的温度信号；和
所述补偿电路基于所述温度信号针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
11.根据权利要求10所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述流体的粘性；和
所述补偿电路基于所述温度输出估计所述流体的粘性，并且基于所估计的粘性来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
12.根据权利要求10所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述第一膜片的刚度；和
所述补偿电路基于所述膜片的刚度来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
13.根据权利要求12所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元的响应时间取决于所述过程传感器的感测元件的刚度；和
所述补偿电路基于所述感测元件的刚度来针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
14.根据权利要求10所述的过程变送器，其中，
所述隔离单元包括：
在所述壳体中的具有第一端和第二端的第二填充管；
第二膜片，所述第二膜片密封所述第二填充管的第一端并且被配置成用来接合过程；和
在所述第二填充管中的流体；和
所述压力传感器被配置成用以针对所述隔离单元的响应时间产生如下的过程信号，所述过程信号作为通过所述第一填充管中的流体而连连通的压力与通过所述第二填充管中的流体而连通连通的压力之间的压差的函数。
15.根据权利要求14所述的过程变送器，其中，
所述过程变送器还包括温度传感器，所述温度传感器被配置成用以产生如下的温度信号，所述温度信号作为在所述第一填充管和所述第二填充管中的至少一个中的流体的温度的函数；和
所述补偿电路基于所述温度信号针对所述隔离单元的响应时间补偿所述数字过程信号。
16.一种用于产生过程变送器输出的方法，包括：
使用所述过程传感器产生如下的过程信号，所述过程信号作为通过所述过程变送器的隔离单元的介质而连通连通的过程的参数的函数；
针对所述隔离单元的响应时间来补偿所述过程信号，并且使用补偿电路来生成经补偿的过程信号；和
使用输出电路产生作为经补偿的过程信号的函数的所述过程变送器输出，
其中，所述补偿电路基于介质的温度和由所述过程施加到所述隔离单元的压力针对所述隔离单元的响应时间补偿所述过程信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，
使用温度传感器产生作为所述介质的温度的函数的温度信号；和
针对所述隔离单元的响应时间来补偿所述过程信号包括使用所述温度信号来补偿所述过程信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述隔离单元包括：
壳体；
在所述壳体中的填充管；和
密封所述填充管的第一端的膜片；
所述介质包括在所述填充管中的流体；
所述过程传感器包括在所述填充管的第二端处的压力传感器；和
产生过程信号包括产生作为通过在所述填充管中的流体而连通连通至所述压力传感器的压力的函数的过程信号。
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