CN110967142A - 具有热流体检测的电子壳体 - Google Patents

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Abstract

过程变送器包括变送器壳体和与变送器壳体相耦接的液体检测器。液体检测器包括温度传感器，温度传感器被配置为产生对变送器壳体内的液体的存在加以指示的信号。过程变送器还包括与液体检测器相耦接的控制器，控制器被配置为：接收所产生的信号；基于所接收的信号确定变送器壳体内的液体的存在；以及，产生对所确定的变送器壳体内的液体的存在加以指示的输出。

Description

具有热流体检测的电子壳体
技术领域
本发明涉及具有热流体检测的电子壳体。
背景技术
工业过程控制系统用于监控并控制用来生产或传送流体等的工业过程。在这种系统中，通常重要的是测量诸如温度、压力、流速之类的“过程变量”。过程控制变送器(transmitter)用于测量这种过程变量并将与所测量的过程变量相关的信息变送回诸如中央控制室的中央位置。
例如，一种类型的过程变量变送器是压力变送器，其测量过程流体压力并提供与所测量的压力相关的输出。这种输出可以是压力、流速、过程流体的水平线或可以根据所测量的压力导出的其他过程变量。
操作中，过程控制变送器可以安装到不同环境内以用于各种过程。在一个示例中，过程控制变送器可以是现场可安装的，因此可以使过程控制变送器经受较大湿度、雨、洪水等。因此，这会损坏过程控制变送器的电子组件。例如，过程控制变送器的不正确安装可以导致盖子松动(loose cover)和/或管道泄漏(leaky conduit)和电缆密封套失灵(cablegland)，这会将环境湿气引入过程控制变送器的壳体中。湿气的引入通常导致输出错误，并且随着时间的流逝甚至可以导致变送器故障。
为了检测过程控制变送器的壳体/终端块内的湿气的存在(prese nce)，当前尝试通常需要用户首先将变送器从控制回路移除并对变送器手动地执行多步诊断操作。然而，这通常是仅在变送器输出已经经历了输出移位(output shift)之后对错误的反应性指示。此外，其他示例通常包括使用电学导电性(电阻性或电容性)来检测湿气的存在。然而，这些方法通常是不可靠的且对于污染、漏电流和误警报是敏感的。例如，当被污染时，则各种传感器可以变得对湿度极度敏感，造成在没有水的情况下传感器错误地检测到水。
发明内容
过程变送器包括变送器壳体和与所述变送器壳体相耦接的液体检测器。液体检测器包括温度传感器，温度传感器被配置为产生对变送器壳体内的液体的存在加以指示的信号。过程变送器还包括与液体检测器相耦接的控制器，控制器被配置为：接收所产生的信号；基于所接收的信号确定变送器壳体内的液体的存在；以及，产生对所确定的变送器壳体内的液体的存在加以指示的输出。
附图说明
图1是可以与本发明的实施例一起使用的过程流体压力变送器的概略透视图。
图2是根据本发明的实施例的过程流体压力变送器的框图。
图3是根据本发明的实施例的液体检测器的概略图。
图4是根据本发明的实施例的与控制器/处理器相耦接的液体检测器的概略电路图。
图5A至图5B是根据本发明的实施例的与处理器/控制器的各种部件相耦接的液体检测器的概略电路图。
图6是示意性示出根据本发明的实施例的液体检测器的发热、冷却和测量阶段的阶段图。
图7是示意性示出根据本发明的实施例的液体检测器的检测器计数差值的图。
图8A至图8B是根据本发明的实施例的检测变送器壳体内的水的方法。
具体实施方式
在现场应用中过程变量变送器进行操作期间，有必要检测过程变量变送器的壳体内的湿气或其他流体的存在，以确保提供准确的输出并同时确保不损坏过程变量变送器。
根据各种实施例，过程变量变送器设置有液体检测器，其允许检测过程变量变送器的壳体内的湿气或其他流体。本文所述的实施例通常提供这样一种液体检测器，其基于液体的导热性而不是液体的导电性来检测电子壳体内的液体。因此，检测器对于导电性污染不敏感。附加地，这允许液体检测器对由于微量水滴凝结而引起的误警报不敏感。
尽管本说明书是关于过程流体压力变送器而做出的，但是可以想到的是，本发明可以用于具有电子壳体的各种其他过程设备中。
图1是对于本发明的实施例尤其有用的过程流体压力变送器的概略透视图。压力变送器100包括过程流体连接器102、传感器主体106、电子壳体108、显示器112和管道110。操作中，压力变送器100可以通过过程流体连接器102与过程流体104的源相耦接，其中接收的过程流体冲击(bear against)传感器主体106中的隔膜。当接收到过程流体时，隔膜经历可由设置在传感器主体106中的压力传感器(如图2所示的传感器126)检测的改变。压力传感器具有诸如电容或电阻的电特性，电特性由电子壳体108中的测量电路(如图2所示的测量电路124)测量，并且通过控制器使用适合的计算而被转换为过程流体压力。过程流体压力可以经由通过管道110耦接的电线在过程通信回路上传送和/或通过显示器112本地显示。附加地，在其他示例中，过程流体压力可以被无线传送。
图2是根据本发明的实施例的过程流体压力变送器的框图。压力变送器100示意性地包括通信电路114、电力电路118、测量电路124、控制器/处理器122、显示器112、液体检测器128以及在传感器壳体106内的压力传感器126，压力传感器126被配置为与经由连接器102接收的过程流体相耦接。
在描述液体检测器128的操作之前，首先提供对变送器100中的其他组件的简要描述。通信电路114设置在电子壳体108中，并且可以通过导体116耦接到过程通信回路。凭借与过程通信回路116相耦接，通信电路114允许过程压力变送器100根据工业标准过程通信协议进行通信。示例包括可寻址远程传感器高速公路
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协议、基金会现场总线(FOUNDATIONTM Fieldbus)协议等。在一些示例中，通信电路114还允许变送器100例如根据IEC 62591(无线HART)与其他设备无线通信。此外，在一些示例中，变送器100可以通过它与过程通信回路的耦接来接收操作所必须的全部电力。
在一个示例中，电力模块118与过程通信回路相耦接，以便向变送器100的全部组件提供适合的操作电力，如被标记有“去往全部”的附图标记120所示。
测量电路124与诸如压力传感器之类的一个或多个传感器126相耦接，以便感测过程变量。在一个示例中，测量电路124包括一个或多个模数转换器、线性化和/或放大电路，并以数字信号的形式向控制器122提供一个或多个感测模拟值的指示。
控制器/处理器122与通信电路114、测量电路124、显示器112和检测器128相耦接，使得从测量电路124和/或检测器128接收的信息可以被显示，和/或在过程通信回路上或根据无线通信协议而被传送。在一个示例中，所产生的显示可以包括测量的过程变量和/或关于变送器壳体中是否存在湿气的指示，稍后将关于图3至图5对此进行讨论。控制器/处理器122还可以包括或被耦接到适合的存储器，存储器可以存储程序数据以及过程数据。存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器。在一个示例中，控制器/处理器122是具有适合的存储器的微处理器，使得控制器/处理器122能够以编程方式执行一系列过程步骤，以便发挥其作为测量仪器的功能。
压力传感器126测量通过过程流体连接器102接收的过程流体样本的压力。在一个示例中，传感器126可以耦接到传感器壳体106中的隔膜，在操作中，所述隔膜直接接触通过连接器102接收的过程流体。在该示例中，传感器126可以耦接到隔膜，使得传感器126不直接接触接收的过程流体，而是基于由接收的过程流体导致的隔膜的变形来确定压力。然而，在变送器100是不同类型的变送器的其他示例中，传感器126可以根据期望要被测量的过程变量而包括多种传感器。
在变送器100的操作期间，有必要检测变送器100的壳体内的湿气或流体的存在。这样可以包括传感器壳体106和/或电子壳体108。例如，变送器100可以与现场应用相耦接，因此这可以使变送器100经受高湿度、雨、洪水等。因此，这可以损坏变送器100的一个或多个电子组件。为了检测变送器100的壳体内的湿气或流体的存在，控制器/处理器122与液体检测器128相耦接，液体检测器128基于热质量和导热性的改变来检测湿气或其他流体。
图3是根据本发明的实施例的液体检测器的概略图。液体检测器128示意性地包括湿气或流体检测器302以及电连接器304，在操作中电连接器304将液体检测器128与处理器/控制器122相耦接。附加地，为了环境保护，液体检测器128可以用环氧树脂涂覆。在操作中，液体检测器128可以设置在变送器壳体中，并且用于确定变送器壳体内的湿气或流体的存在。例如，检测器302包括与发热元件绑定的温度传感器，温度传感器允许对在变送器壳体中的湿气或流体进行检测，稍后将对此进行讨论。然而，在一个示例中，发热元件和温度传感器可以包括电阻器和二极管。然而，也可以使用其他类型的发热元件和温度传感器。此外，显然可以想到的是，发热器和温度传感器可以是相同物理结构，诸如温度敏感电线(例如，铂)的绕组。为了检测变送器壳体内的湿气或流体的存在，通过循环对发热元件供电而使得液体检测器128反复发热和冷却，如下文参考图4所述。
图4是根据本发明的实施例的与控制器/处理器相耦接的液体检测器的概略电路图。液体检测器128示意性地包括：湿气或流体检测器302，其包括发热元件404和温度传感器402；以及电连接器304，其与所述处理器/控制器122相耦接。
温度传感器402和发热元件404可以根据湿气检测操作而采用多种形式和配置。尽管现在将温度传感器402和发热元件404的一种形式描述为温度传感器402是二极管且发热元件404是电阻器，然而可以想到的是，还可以使用多种其他的温度传感器和发热元件。然而，在该示例中，二极管402包括p型和n型这两种类型的半导体材料，它们形成p-n结，p-n结允许电流在一个方向上流动同时在相反方向上阻挡电流。在一个示例中，这样允许二极管402以正向偏置方式和反向偏置方式进行操作，在正向偏置方式下允许电流流过二极管402，并且在反向偏置方式下禁止电流流过二极管402。二极管402可以由多种不同类型的材料(例如，硅、砷化镓和锗)形成。
在操作中，检测器302通过电连接器304与处理器/控制器122相耦接，在一个示例中，电连接器304包括铜线。当检测器302与处理器/控制器122相耦接时，处理器/控制器122可以执行允许对变送器壳体中的湿气或流体进行检测的各种功能。例如，将讨论用于使用控制器/处理器122和液体检测器128来检测湿气的存在的一个操作。
在操作中，处理器/控制器122可以提供用于初始反向偏置二极管402的电压电势。这样迫使所有后续的电流通过电阻器404，因此使得电阻器404和与电阻器404绑定的二极管402发热。当二极管402发热时，可以从液体检测器128移除电力。然后，处理器/控制器122可以产生被配置为在正向偏置方式下流过发热的二极管402的电流，在这种情况下测量发热的二极管402两端的电压降。测量的电压降对液体检测器128的当前操作温度加以指示。例如，对于所产生的在正向偏置方式下流过二极管402的电流而言，该电流不得不克服p-n结处的势垒。对于硅而言，势垒通常是大约0.6伏特至0.7伏特；对于锗而言，势垒通常是大约0.3伏特至0.35伏特。然而，根据液体检测器128的温度，势垒根据肖克利二极管方程变化。如此，通过确定发热的二极管402两端的电压降，可以确定操作温度。
当确定了当前操作温度时，允许二极管402在预定时间量内进行冷却。随后，处理器/控制器122产生被配置为在正向偏置方式下流过二极管402的另一电流。然后，确定二极管402两端的随后的电压降。基于随后的电压降，计算新的操作温度。使用这两个确定的温度，处理器/控制器122可以确定温度差，以确定变送器壳体内是否存在湿气或流体。例如，根据液体检测器128是在空中还是在水(或另一流体)中，在发热的检测器温度和冷却的检测器温度之间存在可测量差值。因此，基于检测器温度之间的差值，控制器/处理器122可以检测变送器壳体内的湿气或流体的存在。图7中示意性地示出了这种现象，稍后将对此进行讨论。
图5A至图5B是根据本发明的实施例的与处理器/控制器的各种部件相耦接的液体检测器的概略电路图。如图5A中示意性示出的，液体检测器128包括二极管402、电阻器404和被配置为与处理器/控制器122的各种部件相耦接的电连接器304。在施加电压电势以反向偏置二极管402的发热阶段期间，处理器/控制器122可以包括修改通过液体检测器128的电流路径的开关502和504。例如，如图5A中示意性示出的，在发热阶段期间，开关502和504可以处于所示位置处，以施加反向偏置二极管402的电压电势。在该示例中，所施加的电流可以几乎排他地通过电阻器404，因此，使电阻器404和二极管402发热。
备选地，如图5B中示意性示出的，在发热的二极管402根据正向偏置进行操作的测量和冷却阶段期间，可以改变开关502和504的位置以允许所产生的电流流过二极管402和模数转换器506。因此，可以确定二极管402两端的电压降。然而，尽管图5A和图5B示出了用于在各种发热、冷却和测量阶段期间操作液体检测器128的示例电路图，但是在本文中可以想到其他配置。
图6是示意性示出根据本发明的实施例的液体检测器的发热、冷却和测量阶段的阶段图。如图6中示意性示出的，图600包括通常由线条602、604和606指示的多个阶段。例如，线条602通常指代如下时段：发热器(例如，电阻器404)在时间T0(通常由线条616指示)处开始产生热量，并且在时间T1(通常由线条618指示)处关断。在T0和T1之间的这个时间段期间，电阻器404产生热量，并且热量使温度传感器(例如二极管402)的温度增加，如线条604示意性所示。
例如，在与电阻器404开始产生热量的时间相对应的时间T0处，温度传感器(例如，二极管402)的温度增加，如通常由线条608和610指示的。在一个示例中，线条608与变送器壳体内不存在湿气或液体的情况下的二极管402的温度相对应。备选地，线条610与变送器壳体内存在湿气或流体的示例下的二极管402的温度相对应。如沿着线条604示意性示出的，相较于线条610，线条608所示的液体检测器128在相对较干的环境中操作的情况下的二极管402的温度较大。在与电阻器404停止产生热量的时间相对应的时间T1处，如示意性示出的，二极管402的温度通常下降。
线条606示出了测量二极管402的温度的各种时间。例如，第一测量在与电阻器404停止产生热量的时间相对应的时间T1(通常由线条612指示)处获得。在预定时间段(例如，T1和T2之间的时间段)之后，第二测量在T2(通常由线条614指示)处获得。基于在T1和T2之间的二极管402的温度差，可以确定液体检测器128的变送器壳体内的湿气或流体的存在。
例如，如图6中示意性示出的，液体检测器128的温度根据液体检测器128的环境而变化。例如，相较于在湿润条件下的二极管402的温度(通常由线条610指示)，在干燥条件下的二极管402的温度(通常由线条608指示)较大。因此，基于在T1和T2之间的二极管402的温度差，可以确定变送器壳体内的湿气或流体的存在。
图7是示意性示出根据本发明的实施例的液体检测器的检测器计数差值的图。如图7中示意性示出的，从液体检测器128获得的计数基于不同环境因素而变化。例如，线条702表示当液体检测器128相对冷却时获得的检测器计数。备选地，线条704表示当液体检测器128在升高温度下操作时获得的检测器计数。在点706处，液体检测器128在相对干燥的环境下操作，而在点708处，液体检测器128浸没在水中。随后，在点712处，液体检测器128从水中移出。如点706处示意性示出的，典型地，在干燥环境下操作的液体检测器128在当液体检测器128冷却时(如线条702所示)和当液体检测器128发热时(如线条704所示)之间存在为300的计数差。备选地，在点710处，液体检测器128浸没在水中并展现为100的计数差。因此，基于液体检测器128在干燥或潮湿环境下进行操作时获得的相应计数差，液体检测器128可以指示变送器壳体内的湿气的存在。
图8A至图8B是根据本发明的实施例的检测变送器壳体内的水的方法的流程图。应理解，方法800可以用于多种不同的变送器以检测变送器壳体内的湿气或流体的存在。然而，在本示例中，处理自块802开始，在块802处，处理器/控制器122在液体检测器128两端产生电压电势。在一个示例中，所产生的电压电势可以反向方式偏置二极管(例如，二极管402)，以几乎排他地允许电流流过发热器(例如，电阻器404)，如块804所示。然而，可以想到的是，也可以使用各种其他组件，如块806所示。
当在液体检测器128两端产生电压电势时，处理转至块808，在块808处，处理器/控制器122产生用于液体检测器128的电流。在一个示例中，所产生的电流几乎排他地流过发热器，以便产生热量，如块810所示。然而，可以想到的是，在其他示例中电流也可以流过附加组件，如块812所示。在一个示例中，由于发热器接近二极管，因此从发热器产生的热量被施加给二极管，使得二极管的操作温度增加。
在预定时间量之后，处理进行到块814，在块814处，处理器/控制器122从液体检测器128移除电力。在一个示例中，通过从液体检测器128移除电力，发热元件停止产生热量。然后处理进行到块816，在块816处，处理器/控制器122以正向偏置方式产生用于液体检测器128的电流，以允许所产生的电流流过二极管。该操作由块818指示。然而，在其他示例中，电流也可以流过附加组件，如块820所示。
当以正向偏置方式产生了被配置为沿着二极管行进的电流时，处理器/控制器122确定液体检测器128两端的电压降，如块822所示。在一个示例中，该操作包括确定二极管两端的电压降。基于所确定的电压降，处理器/控制器122确定二极管的初始操作温度，如块834所示。然而，也可以确定液体检测器128的各种其他特性和操作参数，如块826所示。
当确定了液体检测器128的初始操作温度时，处理器/控制器122等待预定时间量，以供液体检测器128冷却，如块828所示。所述预定时间量可以跨越任何期望的时间量，可以包括几秒、几分钟等。当允许液体检测器128冷却时，处理转至块830，在块830处，处理器/控制器122产生用于液体检测器128的附加电流。在一个示例中，附加电流也可以在正向偏置的方式下穿过二极管。然后，处理器/控制器122确定随后的电压降，如块832所示。在一个示例中，可以确定二极管两端的随后的电压降，如块836所示，因此允许处理器/控制器122确定液体检测器128的新操作温度，如块840所示。然而，也可以确定液体检测器128的其他特性，如块838所示。
处理随后转至块842，在块842处，处理器/控制器122确定所确定的检测器温度之间的差值。在一个示例中，处理器/控制器122还可以首先确定液体检测器128两端的电压降差，如块844所示。然而，也可以确定各种其他信息，如块846所示。
然后，处理器/控制器122基于所确定的差值来确定是否存在湿气或流体，如块848所示。例如，所确定的针对液体检测器128的电压降或温度差将基于湿气或流体的存在而变化。与不存在流体的情况下的电压降或温度之间的差值相比，存在湿气或流体的情况下的电压降或温度之间的差值将相对较小。在图6和图7中示出了这种现象。
如果存在湿气或流体，则处理转至块850，在块850处，处理器/控制器122向操作员通知检测到湿气。在一个示例中，这种通知可以包括产生显示(如块852所示)，或产生各种其他信号(如块854所示)。然而，如果没有检测到湿气或流体，则处理随后结束。
尽管已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将会认识到的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行形式和细节上的改变。例如，显然容易想到的是，所有必需的电路、发热组件和感测组件可以设置在单个硅管芯上。然后这种管芯/芯片可以基于变送器壳体内的水或液体的存在而提供简单指示(即，逻辑电平输出或通信)。

Claims (20)

1.一种过程变送器，包括：
变送器壳体；
液体检测器，与所述变送器壳体相耦接，所述液体检测器包括：
温度传感器，被配置为产生对所述变送器壳体内的液体的存在加以指示的信号；以及
控制器，所述控制器与所述液体检测器相耦接，所述控制器被配置为：接收所产生的信号；基于所接收的信号确定所述变送器壳体内的液体的存在；以及，产生对所确定的所述变送器壳体内的液体的存在加以指示的输出。
2.根据权利要求1所述的过程变送器，其中，所述液体检测器还包括：
发热元件，与所述温度传感器相耦接，并且被配置为从所述控制器接收电流，并且产生热量以用于所述温度传感器。
3.根据权利要求2所述的过程变送器，其中，所述发热元件包括电阻器，并且所述温度传感器包括并联在所述液体检测器的电子电路中的二极管。
4.根据权利要求3所述的过程变送器，其中，所述二极管产生与在不同时间下的所述二极管两端的电压降相对应的所述信号。
5.根据权利要求4所述的过程变送器，其中，当所述控制器从所述二极管接收到所述信号时，所述控制器基于所述在不同时间下的所述二极管两端的电压降来确定所述二极管的操作温度。
6.根据权利要求5所述的过程变送器，其中，所述控制器基于所述二极管的操作温度的差值来确定液体的存在。
7.根据权利要求4所述的过程变送器，其中，所述信号包括与在第一时间下的所述二极管的第一电压降相对应的第一信号以及与在第二时间下的所述二极管的第二电压降相对应的第二信号。
8.根据权利要求7所述的过程变送器，其中，所述第一时间包括所述二极管在从所述发热元件接收到产生的热量之后在升高的操作温度下进行操作的时间，并且所述第二时间包括不向所述发热元件供电的随后的时间。
9.根据权利要求1所述的过程变送器，其中，所述控制器产生用于用户接口设备的所述输出，所述用户接口设备被配置为当接收到所述输出时显示所确定的所述变送器壳体内的液体的存在。
10.一种检测变送器壳体内的液体的存在的方法，包括：
产生用于液体检测器的第一电流，所述第一电流被配置为由所述液体检测器的温度传感器接收；
从所述温度传感器接收对所述液体检测器的第一操作温度加以指示的第一信号，并且当接收到所述第一信号时，确定所述液体检测器的所述第一操作温度；
产生用于所述液体检测器的第二电流，所述第二电流被配置为由所述液体检测器的所述温度传感器接收；
从所述温度传感器接收对所述液体检测器的第二操作温度加以指示的第二信号，并且当接收到所述第二信号时，确定所述液体检测器的所述第二操作温度；以及
基于所述第一操作温度和所述第二操作温度之间的温度差来确定液体的存在。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述温度传感器包括二极管，并且所述第一信号和所述第二信号各自与所述二极管两端的电压降相对应。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述产生用于液体检测器的第一电流包括：
在所述液体检测器两端施加电压电势，以便根据反向偏置方式操作所述液体检测器的所述二极管；
产生用于所述液体检测器的发热元件的初始电流，以便产生热量以用于所述二极管；
从所述液体检测器的所述发热元件移除电力；以及
根据正向偏置方式产生用于所述二极管的所述第一电流。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述发热元件包括电阻器，所述电阻器与所述二极管并联在所述液体检测器的电子电路中。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
产生用于用户接口设备的输出，其中所述用户接口设备被配置为产生对所检测的所述变送器壳体内的液体的存在加以指示的显示。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变送器壳体包括压力变送器壳体。
16.一种过程变送器，包括：
变送器壳体；
液体检测器，与所述变送器壳体相耦接，所述液体检测器包括：
电子电路，包括被配置为产生热量的发热元件以及与所述发热元件电耦接的温度传感器，所述温度传感器被配置为接收所产生的热量并产生对所述变送器壳体内的液体的存在加以指示的信号；以及
控制器，与所述液体检测器相耦接，所述控制器被配置为接收所述信号并且基于所接收的信号来确定所述变送器壳体内的液体的存在。
17.根据权利要求16所述的过程变送器，其中，所述温度传感器包括二极管，并且所述发热元件包括并联在所述电子电路中的电阻器。
18.根据权利要求17所述的过程变送器，其中，所产生的信号与在不同时间下的所述二极管两端的电压降相对应，并且当所述控制器接收到所产生的信号时，所述控制器基于所述二极管两端的电压降确定在不同时间下的所述二极管的操作温度。
19.根据权利要求18所述的过程变送器，其中，所述控制器基于所述液体检测器的温度差来确定所述变送器壳体内的液体的存在。
20.根据权利要求19所述的过程变送器，其中，当确定了所述变送器壳体内的液体的存在时，所述控制器被配置为产生用于用户接口设备的输出。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11002582B2 (en) * 2018-09-28 2021-05-11 Rosemount Inc. Process transmitter with thermal fluid detection for decreasing damage to the process transmitter components
DE102019116636A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Fraba B.V. Sensorvorrichtung und Fluiddurchfluss-Messanordnung mit einer derartigen Sensorvorrichtung
US11896358B2 (en) * 2020-05-11 2024-02-13 Wellness Allied Inc Device and method for dynamic skin impedance measurement and correction
US11692884B2 (en) * 2020-08-17 2023-07-04 Rosemount Inc. Thermowell with pressure sensing capabilities

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08122285A (ja) * 1994-10-21 1996-05-17 Ishizuka Denshi Kk 水分センサ及び水分量検出方法
CN1721846A (zh) * 2004-07-15 2006-01-18 松尾电器产业株式会社 湿度检测器
KR20100128921A (ko) * 2009-05-29 2010-12-08 탁승호 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템
JP2013228346A (ja) * 2012-03-25 2013-11-07 Mitsuteru Kimura 時間積分出力した熱伝導型センサ、及びこれを用いた水素ガスセンサと絶対湿度センサおよび熱伝導型センサチップ
CN104297430A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 上海乐研电气科技有限公司 一种高压电气设备的sf6气体监测装置、方法和系统
CN105892528A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 成都灯岛科技有限公司 一种改进的电暖器控制电路
CN107677318A (zh) * 2017-10-31 2018-02-09 宝力马（苏州）传感技术有限公司 壁挂式温湿度变送器及自发热温湿度补偿方法
CN209945608U (zh) * 2018-09-28 2020-01-14 罗斯蒙特公司 过程变送器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340775A1 (de) * 1993-11-30 1995-06-01 Erwin Halstrup Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Feuchtegehaltes eines Stoffes
US5498079A (en) * 1994-12-23 1996-03-12 Rosemount Inc. Temperature transmitter
JP4099414B2 (ja) * 2003-03-20 2008-06-11 松尾電器産業株式会社 水分検出装置
DE10315106A1 (de) * 2003-04-02 2004-10-14 Endress + Hauser Flowtec Ag, Reinach Vorrichtung zur Überwachung eines Meßumformers eines Feldgeräts
SI1844323T1 (sl) * 2005-02-02 2009-02-28 Plantcare Ag Naprava in postopek za določanje vlažnosti v mediju
EP1983336A1 (en) * 2006-01-30 2008-10-22 Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd Fluid identification device and fluid identification method
US7918134B2 (en) * 2008-10-06 2011-04-05 Rosemount Inc. Thermal-based diagnostic system for process transmitter
US8387463B2 (en) * 2008-10-06 2013-03-05 Rosemount Inc. Pressure-based diagnostic system for process transmitter
US9316553B2 (en) * 2014-03-26 2016-04-19 Rosemount Inc. Span line pressure effect compensation for diaphragm pressure sensor
DE102014218711A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Continental Teves Ag & Co. Ohg Feuchtigkeitserfassung innerhalb eines Sensors
US10209154B2 (en) * 2015-03-30 2019-02-19 Rosemount Inc. In-line process fluid pressure transmitter for high pressure applications
CA2999969C (en) * 2015-09-30 2020-04-28 Rosemount Inc. Pressure transmitter with overpressure protection
US10324055B2 (en) * 2015-09-30 2019-06-18 Rosemount Inc. Process variable transmitter with terminal block moisture sensor
US10620056B2 (en) * 2015-11-06 2020-04-14 Rosemount Inc. Process variable measurement system with secondary seal
CN112595427B (zh) * 2016-01-25 2024-02-09 罗斯蒙特公司 非侵入式过程流体温度计算系统
KR101775832B1 (ko) * 2016-06-14 2017-09-06 이계광 Bit 수단이 설치되는 항공기용 침수감지기
US11067520B2 (en) * 2016-06-29 2021-07-20 Rosemount Inc. Process fluid temperature measurement system with improved process intrusion
US11226255B2 (en) * 2016-09-29 2022-01-18 Rosemount Inc. Process transmitter isolation unit compensation
US10627302B2 (en) * 2017-06-16 2020-04-21 Rosemount Inc. Pressure sensor module for high working pressure applications

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08122285A (ja) * 1994-10-21 1996-05-17 Ishizuka Denshi Kk 水分センサ及び水分量検出方法
CN1721846A (zh) * 2004-07-15 2006-01-18 松尾电器产业株式会社 湿度检测器
KR20100128921A (ko) * 2009-05-29 2010-12-08 탁승호 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템
JP2013228346A (ja) * 2012-03-25 2013-11-07 Mitsuteru Kimura 時間積分出力した熱伝導型センサ、及びこれを用いた水素ガスセンサと絶対湿度センサおよび熱伝導型センサチップ
CN104297430A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 上海乐研电气科技有限公司 一种高压电气设备的sf6气体监测装置、方法和系统
CN105892528A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 成都灯岛科技有限公司 一种改进的电暖器控制电路
CN107677318A (zh) * 2017-10-31 2018-02-09 宝力马（苏州）传感技术有限公司 壁挂式温湿度变送器及自发热温湿度补偿方法
CN209945608U (zh) * 2018-09-28 2020-01-14 罗斯蒙特公司 过程变送器

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US11002582B2 (en) 2021-05-11
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