CN1688869A - 用于制造模块化装置以确定一个物理过程量的系统及标准化构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造一个用于确定一个物理过程量的不同版本的模块化结构的装置的系统。本发明所述系统包括多个传感器单元(41-48),其中每个传感器单元(41-48)被构造来获取特定的物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,并且至少两个传感器单元(41-48)所基于的测量原理不相同。提供了至少一个用于由传感器单元(41-48)的测量信号分析并产生一个代表物理过程量的过程量信号的估值单元(10),并且此单元(10)被构造和标准化成与一个或多个传感器单元(41-48)相连接。至少一个标准化的通信系统(13)用于输出过程量信号。此外提供了至少一个标准化的供电单元(16),它用于给确定物理过程量的装置供电。至少一个外壳单元(21-23)被构造和标准化来至少容纳至少由估值单元(10)、通信单元(13)和供电单元(16)组成的单元组中的多个单元。最后,系统还包括多个固定单元(31-33),它们用于将确定物理过程量的装置安装到容器上或壁上,并且这些固定单元(31-22)考虑到容器或壁上条件而不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造模块化装置以确定一个物理过程量的系统,其中至少两个由此系统产生的装置基于不同的测量原理。本发明还涉及用于确定一个介质的物理过程量的装置,它具有至少一个如此构造和标准化的单元,使其可应用于至少两个不同的用于确定介质的物理过程量的装置中,在这些装置中过程量基于两种不同的测量原理被确定。最后本发明还涉及用于这种装置的标准单元或构件或模块。
背景技术
用于确定一个介质的物理过程量的装置通常也称为传感器。这种传感器通常用于工业过程中获取关于此过程的信息。根据物理过程量或要得到的信息的性质,这里采用不同的测量原理。
应该指出,在本发明范畴中“物理过程量”这个概念被理解为例如在一个容器中的介质填充高度,在一个容器中的介质压力,通过一个导管的介质的流量,温度,密度或湿度,或者介质的任一种材料常数。然而本发明并不限于上面所述的过程量,用于确定的装置也涉及其它物理过程量。
就本发明而言,测量原理基本上可分为连续测量方法和临界状态测量方法。
基于超声波或微波、电容和基于压力的测量方法属于连续的测量方法。振动和电容测量方法属于临界状态测量方法。借助于这些已知的测量方法得出的信息主要用于监测、控制或调节一个过程。例如填料的填充高度可有下列测量方法:电容式填充状况测量、流体静力学填充状况测量、用超声波的填充状况测量、用雷达进行的填充状况测量、采用被引导微波的填充状况测量、借助于振动的填充状况测量和传导性的填充状况测量。
在电容式填充状况测量中,填料和容器与一个测量探针一起构成一个电容器。填充高度通过测量电容器的电容量而得到。
流体静力学的填充高度测量如下述那样进行。流体静力学压力随液体柱的高度而变化。一个压力测量转换器应用测得的压力确定填充高度。在这里尤其适用的是具有加固的金属或陶瓷测量室的压力测量转换器。
在无接触的超声波填充状况测量方法中产生超声波脉冲。一个压电陶瓷超声波转换器发出周期性的超声波脉冲,此脉冲被填料表面反射。通过组合的发送和接收系统由测得的超声行程时间计算出填充高度。
在被引导的微波测量方法中,高频微波脉冲或电脉冲沿着一根钢索被引导。在抵达填料表面时脉冲被反射。脉冲的行程时间由集成电路求出,并作为填充高度给出。此方法也常被称为TDR方法。
在用雷达进行的填充状况测量中,发出和返回的非常短的微波脉冲之间的行程时间被测量。此时间是对填充状况的一个度量。这里填料表面起反射器的作用。
在借助振动的填充状况测量中,一个振动传感器处于压电振动中。由于与填料的接触,振动减弱。这样测量电路判断出达到临界状态。
最后,在传导性的填充状况测量中,在测量探针与填料接触时一个电流回路被接通,并触发一个切换命令。此传导性测量原理用于对导电液体进行经济的临界状况判定。
例如借助于过程压力获取的方法或借助于压力差获取的方法称为基于压力的测量方法。在借助于过程压力的方法中,管道或容器中的压力用一个无油的金属或陶瓷测量室获得,并转换为例如4至20毫安的电流。在压力差测量原理中,压力差通过陶瓷或硅金属测量室测得,并且转换为最好4至20毫安的信号。
总之,就本专利申请而言例如可以区别测量原理如下:a)自由辐射出的或被引导的、且在填料上反射的电磁波,如微波或超声波的行程时间测量,b)填料的电容量测量,c)流体静力学压力或流体静力学压力差的测量,d)借助于振动或导电路径的临界状况测量,e)温度测量,f)流量测量。
为了完成特殊任务并考虑到使用条件,这种传感器必须满足一定的要求或符合规定的工业标准。这些标准包括传感器对于工业环境条件或对于被测介质的抵抗能力。另一个要求是传感器的可安装性和对于过程的适配性。此外还存在有关传感器电气连接、获得信息的输出和遵守传感器特定的安全规定,例如遵守防爆规范等要求。
为了符合这些标准和其它标准,出现了一种确定的传感器原理功能结构,此结构可由确定的功能单元标识。换言之,此结构包括一个传感器单元,一个传感器电路单元,一个估值单元,一个通信单元,一个供电单元,一个固定单元(也称为过程连接端),以及一个外壳单元。
基于机械或电机原理的传感器单元或其中包含的传感器元件将物理测量值转换为电测量值,为此它直接或间接与介质接触。如此产生的电测量信号代表了相应的物理测量值,此电测量信号接着被传感器电路单元进一步处理。传感器电路单元是传感器专用的电路单元,它必须与相应的传感器元件匹配。传感器电路单元如此进一下处理电测量值信号,例如将电测量信号放大、滤波或转换为一个数字测量信号。
传感器电路单元后接一个估值单元,它由传感器电路单元提供的测量信号形成所要的关于介质过程量的信息。如此形成的测量值被传感器通过估值单元后接的通信单元例如经由现场总线或双线传送给过程控制系统。传感器单元、传感器电路单元、估值单元和通信单元经常装在单个外壳中,并且由一个同样装在此外壳中的供电单元给这些单元提供电压或电流。此外壳或整个装置可通过一个固定单元,也称为过程连接端,固定在容器上或壁上。
如上所述,每个传感器必须符合一定的安全要求,此传感器包括所有的功能单元。因此必须对每个传感器设立一个安全要求,此要求考虑到不同的传感器组件或它们的构造。
在采用多个不同的测量值和由此确定的用于将物理过程量转换为电信息的测量方法条件下,至今通常是对每个测量任务开发和制造一个专门设计的专用传感器,它具有专门适合于各种测量任务的功能单元和机械组件。通过这种单独的和针对传感器的开发和制造可以提供最佳适合于其测量任务和使用条件的传感器。
上述这种方式带来的主要缺点是昂贵的开发费用和有时在开发一个新的传感器时要开发很大数量的组件和功能单元。此昂贵的开发费用对于不是专门制造一种传感器,而是提供可能变化的、不同的传感器的制造商表现出很高的成本。从用户方面看,当例如对于每个传感器的使用条件或安装是不同的情况下,组件和功能单元的多样化使付出的费用增长。
US 6295874 B1或相应的WO 01/18502 A1公开了一种用于确定一个物理过程量的装置,其中借助于行程时间方法获取过程量。其中所示的装置可包括一个估值单元,它基本上不依赖于所用的传感器。当然,此文件提出了使用按行程时间原理工作的传感器,此外还建议用一个不依赖于所用传感器的通信单元实现与远程过程调度台之间的数据转换。其中还规定,通信单元被规定用于与一个基于行程时间测量原理的传感器相结合。
德国Krohne公司的一份产品说明书示出了一个填充状况传感器的模块化结构。其中诸如嗽叭天线、波导或滤波器等填充状况雷达传感器的各种传感器单元借助于一个间隔件与两个不同的具有相应电路的传感器外壳相组合。按照发明人的技术理解,这里同样也只给出了制造填充状况雷达传感器时一定的可变性。
最后,Rolf Hauser在测量技术、控制、调节、自动化、测量杂志1999年8月刊上以“Lego für Erwachene”为题公开了一个模块化系统中绝对无油的测量室的集成,此系统包括过程连接、外壳、信号传输设备、补偿可能性,此系统与一个智能操作系统的应用舒适性相结合。这里介绍了不同的压力传感器,它们可与不同的外壳相结合。同样,这里模块化属性仍局限于同一种测量原理的传感器。
发明内容
根据本发明的第一部分,提出了一个制造用于确定一个物理过程量的、具有模块化结构的一个装置的不同版本的系统,其中至少两个由此系统产生的装置基于不同的测量原理。此系统可以包括:多个传感器单元,其中每个传感器单元分别被构造来获取特定的物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,并且其中所述多个传感器单元中的至少两个所基于的测量原理是不同的;至少一个估值单元,它用于由传感器单元输出的测量信号求出并产生一个反映物理过程量的过程量信号,其中所述估值单元被构造和标准化成与一个或多个传感器单元相连接;至少一个通信单元,它用于输出过程量信号,其中所述通信单元被构造和标准化成与一个或多个估值单元相连接;至少一个供电单元,它用于给确定一个物理过程量的装置供电,其中所述供电单元被构造和标准化成给一个模块化的装置的至少两个版本供电;至少一个外壳单元,它被构造和标准化成至少容纳由估值单元、通信单元和供电单元构成的单元组中的多个单元;以及多个固定单元,用于将确定物理过程量的装置固定在容器上或壁上,其中所述固定单元根据其在容器或壁上的情况而不同。
在本发明所述系统的一个实施例中,系统还具有至少一个用于将传感器单元的电测量信号电气处理为一个数字测量信号的传感器电路单元。这里至少一个传感器电路单元如此构造和标准化,使得它可与至少两个不同的、尤其是基于不同测量原理的传感器单元连接。
在本发明所述系统的另一实施例中,传感器电路单元和估值单元被集成在一个模块中。
在本发明所述系统的另一实施例中,传感器电路单元和估值单元被安装在一个或多个电路板上。
在本发明所述系统的另一实施例中,至少一个外壳单元被构造和标准化成至少容纳至少由传感器电路单元、估值单元、通信单元和供电单元构成的单元组中的多个单元。
在本发明所述系统的另一实施例中,多个不同的确定物理过程量的传感器单元中包括至少两个不同的传感器单元,它们基于不同的测量原理,例如自由辐射或被引导的、且在填料表面上反射的电磁波,如微波或超声波的行程时间测量、填料电容量的测量、流体静力学压力或流体静力学压差的测量、临界状况测量、温度测量、流量测量。
在本发明所述系统的另一实施例中,提供了多个外壳单元,它们分别根据一个专门的应用目的而被个性化,但是它们被构造和标准化成能与所有传感器单元相连接。
在本发明所述系统的另一实施例中外壳单元所用的材料不同。
在本发明所述系统的另一实施例中外壳单元用于远距离传输连接的连接器结构不同。
在本发明所述系统的另一实施例中,多个传感器单元中的单个传感器单元根据一个专门用途而被个性化,但是被构造和标准化成能与所有传感器单元相连接。
在本发明所述系统的另一实施例中,多个传感器单元可以从多个下列构件构成的组中选出:
a)用于发送和接收超声波或微波的嗽叭天线和附属电路,
b)用于发送和接收超声波或微波的杆状天线和附属电路,
c)杆或索探针和附属电路,
d)振动叉和附属电路,
e)电容测量元件和附属电路,
f)温度传感元件和附属电路,
g)压力传感元件和附属电路。
在本发明所述系统的另一实施例中,通信单元被构造为用一个总线系统进行数字通信。
在本发明所述系统的另一实施例中,通信单元被构造成通过双线进行通信。
在本发明所述系统的另一实施例中,系统包括多个供电单元,它们被个性化成双线连接端、多线回路连接或数字总线系统,并且这些不同的供电单元具有标准尺寸,用于连接模块化装置的一个版本。
在本发明所述系统的另一实施例中如此设计供电单元,使其可以提供给后接单元3伏、5伏或15伏的电压。
在本发明所述系统的另一实施例中,系统还包括一个显示和操作模块,它至少可以可拆卸地安装在多个相互不同的外壳单元上,并为此而相应地被构造和标准化。
在本发明所述系统的另一实施例中,显示和操作模块包括一个固定装置和一个电连接装置,其中固定装置可连接到外壳单元上的一个标准的接纳装置上,电连接装置与外壳单元上相应的电连接装置配对。
在本发明所述系统的另一实施例中,显示和操作模块可以可拆卸地固定在外壳单元上不同的位置或朝向上。
在本发明所述系统的另一实施例中,一个或多个软件模块被标准化为用于操作至少由传感器电路单元、估值单元、通信单元和供电单元组成的单元组中的一个单元,以应用于模块化结构的确定一个物理过程量的装置的至少两个不同的版本中。
根据本发明的第二个方面,提出了一种用于确定一个物理过程量的装置,此装置包括:一个用于获取特定物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的传感器单元,一个用于由传感器单元输出的电测量信号求出并产生反映物理过程量的过程量信号的估值单元,一个用于输出过程量信号的通信单元,一个用于给确定物理过程量的装置供电的供电单元,一个外壳单元,它被构造成至少容纳由估值单元、通信单元和供电单元构成的单元组中多个单元,和一个固定单元,它用于在容器或壁上安装确定物理过程量的装置。由估值单元、通信单元供电单元、外壳单元和固定单元组成的单元组中的至少一个单元在此被如此构造和标准化,使得它可用在这样的确定物理过程量的装置中,此装置具有不同的传感器单元,这些传感器所基于的测量原理不同。
在本发明所述装置的第一实施例中,一个用于将传感器单元的电测量信号电处理为一个数字测量信号的传感器电路单元接在传感器单元与估值单元之间。
在本发明所述装置的另一实施例中,单元的标准化涉及单元相互间的机械连接。
在本发明所述装置的另一实施例中,单元的标准化涉及单元相互间的电连接。
在本发明所述装置的另一实施例中,供电单元可以由一组标准化的供电单元中选出,其中标准化的供电单元组包括至少一个用于连接到双线上的供电单元,一个用于连接到多导线上的供电单元和一个用于连接到数字总线系统上的供电单元,并且这些不同的供电单元具有用于连接模块化装置的一个版本的标准尺寸。
在本发明所述装置的另一实施例中,外壳单元包括一个具有电和机械连接端的安置部件,在其中可以可拆卸地安装一个显示和操作模块。
在本发明所述装置的另一实施例中,估值单元被如此构造和标准化,使它可与基于不同测量原理的传感器单元配合工作。
在本发明所述装置的另一实施例中,通信单元被如此构造和标准化,使其可与基于不同测量原理的传感器单元配合工作。
在本发明所述装置的另一实施例中,通信单元具有至少一个IIC总线接口,一个显示和管理单元或者计算机可连接到此接口上。
根据本发明的另一个方面,提出了确定一个物理过程量的装置的一种外壳单元,其中此外壳单元被如此构造和标准化,使得它不仅可与第一个传感器单元相耦合,而且也能与第二个传感器单元相耦合。这里用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第一传感器单元基于第一测量原理工作,而用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第二传感器单元基于与第一测量原理不同的第二测量原理工作。
一个外壳单元例如可以包围所有的电功能元件,保护它们不受可能的外界和环境影响。
在本发明所述外壳单元的另一实施例中,外壳单元至少容纳由一个估值单元、一个通信单元和一个供电单元构成的单元组中的多个单元。
在本发明所述外壳单元的另一实施例中,外壳单元具有一个用于可拆卸地安装一个显示和操作模块的接纳装置。
在本发明所述外壳单元的另一实施例中,接纳装置被如此设计,使得显示和操作模块可以可拆卸地安装在外壳单元上的不同位置处。
根据本发明的另一个方面,提出了一种用于确定物理过程量装置的估值单元,其中此估值单元被如此构造和标准化,使得它不仅可与第一个传感器单元相耦合,而且也能与第二个传感器单元相耦合。这里用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第一传感器单元基于第一测量原理工作,而用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第二传感器单元基于与第一测量原理不同的第二测量原理工作。
根据本发明的另一个方面,提出了一种用于确定物理过程量装置的通信单元,其中此通信单元被如此构造和标准化,使得它不仅可与第一个传感器单元相耦合,而且也能与第二个传感器单元配合。这里用于获取规定的物理过程量并转换此过程量为一个电测量信号的第一传感器单元基于第一测量原理工作,而用于获取规定的物理过程量并转换此过程量为一个电测量信号的第二传感器单元基于与第一测量原理不同的第二测量原理工作。
根据本发明的另一个方面,一个用于确定物理过程量装置的供电单元被提出,此供电单元被如此构造和标准化,使得它不仅可与第一个传感器单元配合,而且也能与第二个传感器单元相耦合。这里用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第一传感器单元基于第一测量原理工作,而用于获取特定的物理过程量并将此过程量转换为一个电测量信号的第二传感器单元基于与第一测量原理不同的第二测量原理工作。
根据本发明的第一个基础方面,首次对用于确定物理过程量的装置建议了一种跨测量原理的模块化结构。这样可以得到一种制造这类装置的平台,它简化了不同传感器及其构件的开发和生产。开发者以及用户都可根据测量任务、应用领域、环境条件以及其它周边条件将特定的单元有意义地彼此组合起来构成所谓的“组合模块系统”,与至今所做的不同,这里无需顾及测量原理。这里,各个单元的功能分配不一定非得与相应软件模块的分配相关联。
本发明的优点在于,可以减小开发新的传感器的开发时间和费用,这样也可以减小生产基于不同测量原理确定物理过程量的装置的成本。
一个固定单元或过程连接端例如包括一个法兰或一个螺纹。在法兰结构中,整个传感器用旋拧到容器上相应的配对法兰上。过程连接端的另一个例子是一个拧入螺纹,用它将传感器拧在并固定在容器的反螺纹中。因为过程连接端一般与外壳有关系,在本发明范畴中的两个单元相互的机械接口可以首先分别被确定和标准化。然而过程连接端也可以是外壳的一部分或者与外壳固定地连接。
机械或电的传感器元件可以安装在外壳中或外壳上,并且传感器元件与介质相互作用,介质的物理过程量应被求出。通常传感器元件也与过程连接端相结合,使得传感器元件在安装时伸到容器中或位于容器壁上。传感器元件将所需获取的介质过程量转换为一个电测量信号。
以上述方式和方法求得的过程量信号例如可以通过传感器单元的一个标准接口被传送到一个估值单元。传感器电路单元是一个传感器专用电路部件,因此必须与相应的传感器元件相协调。传感器电路单元包括用于将最初的电测量信号转换为标准化的电测量值的硬件,也可能是软件。
为了进行标准化,传感器电路单元例如还包括一个具有外设(RAM,ROM,EEPROM,A/D转换器)的微处理器,各种滤波器或一个放大器。如上所述,信号的处理和标准化可纯粹用硬件单元实现或者在模数转换之后在数字层面上以运行微处理器程序的方式实现。
由于大多数传感器元件只给出一个电信号,当它给出电信号时,将由传感器电路单元用一个激发信号使其给出电信号。为此传感器电路单元例如还另外具有一个信号产生装置,如一个振荡器或发射器。
由传感器电路单元标准化的测量值接着被估值单元转换为所希望的关于过程量的信息,此信息作为通信单元的电信号被传输。为此估值单元在EEPROM中存储传感器专用的校准值和均衡值,借助于它们微处理器确定物理过程量。这种分析最好借助于基于微处理器硬件的程序运行来实现。
为了针对一个特殊的测量任务来校准和均衡一个传感器,通过通信单元传送校准值和均衡值给传感器,这些值可长时间存储在EEPROM中。
通信单元用于输出传感器获得的所希望的信息,并输入上面提到的传感器校准值和均衡值或参数。在最简单的情况下,通信单元具有一个显示器和用于输入的键盘。然而通信单元也可具有用于将传感器连接到一个通常的现场总线系统上的接口。通过此现场总线系统将传感器例如与一个过程调度台相连接。
供电单元的功能是将传感器的接入电压-它例如由过程调度系统内的外部供电单元提供-转换为合当的稳定电压(例如3伏、5伏和15伏),它们对于给传感器的电功能单元供电是必要的。
传感器的整个设计应符合一定的安全准则,如有关避免爆炸的规定。此安全性概念涵盖所有功能单元并可以用于不同地点。按照转换方式得到对传感器不同功能单元的规定要求,例如对外壳的要求或对电路所承载功率的限制。现在例如根据本发明的跨测量原理的相应外壳结构、电路等首次可以统一地考虑到安全要求进行设计。
例如以下事实表明本发明是特别有优点的:通过相应传感器单元与所希望的过程连接端和相应外壳的结合,不同的填充状况传感器和其它测量传感器的开发和其后的生产被置于一个共同的基础之上。这可能也是本发明的一大优点:基于不同测量原理的装置或传感器可以部分地由与相应测量原理无关的预制构件构成。
装置的跨测量原理的模块化结构可得到的另一个优点是,缩短了组装一个传感器所需要的时间,这也导致生产费用的节省。
此外,对于使用不同传感器的用户,包括基于不同测量原理的传感器的用户有优点的是,通过本发明可以给这些传感器一个一体的外观,并且统一了这些传感器的连接和操作方法。
附图说明
为了更好地理解和进一步说明本发明,下面借助附图详细说明本发明的几个实施例。附图中:
图1简要示出根据本发明的传感器的一个标准化通用结构,
图2举例示出本发明所述系统的各构件或单元的基本范畴,
图3示出本发明所述系统作为示例的某些电功能单元,
图4示出本发明所述系统作为示例的某些单个的硬件构件,
图5是本发明所述装置的一个实施例的功能方框图,
图6是本发明所述装置的另一实施例的功能方框图,
图7是本发明所述装置的另一实施例的分解视图,以及
图8示出本发明所述装置的另一实施形式的纵剖面。
在此还应指出,在所有的图中相互对应的部分、构件或单元用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1简要示出一个模块化结构的用于确定物理过程量的装置1的符合本发明的通用结构,它也简称为传感器。外壳2包含所有的电功能单元并保护这些单元不受环境影响且不受填料的化学或机械损伤。过程连接端3(固定单元)安装在外壳2上或集成在外壳中。过程连接端3用于使传感器与测量环境相适配。在传感器1安装在一个容器上的情况下,过程连接端3例如由一个法兰构成,它被旋拧在容器的对应法兰上。过程连接端3的另一实施方式是一个旋入螺纹,用它将传感器1拧在并固定在容器的反螺纹中。过程连接端3主要是一个机械构件,并且总是与外壳2有紧密的关系。如前所述,过程连接端3可以是外壳的一部分或者与外壳固定连接。
一个机械的或机电的传感器元件4被装在外壳2中或外壳2上,并且此元件与介质相互作用,介质的物理过程量应该被获取。传感器元件4将要获取的介质5的过程量转换为一个电测量值6。由于传感器元件4应根据所用的测量方法以特定方式与介质5相互作用,它可能通过直接接触或通过发送和接收信号与介质相互作用,传感器元件装在一个外壳开口中或固定在外壳2的外部。此传感器元件4也可与过程连接端3相结合,使得在组装时它伸入到容器中或位于容器壁上。
传感器单元4的电信号6被传感器电路单元进一步处理。此传感器电路单元7是传感器专用的电路部件,并且包含用于将最初的电信号6转换为标准化的电测量值8的硬件,也可能是软件。如上面曾说明的,为此目的传感器电路单元7例如具有带有相应外设(RAM,ROM,EEPROM,模数转换器)的微处理器,放大器,滤波器和其它外设单元。
被传感器单元7标准化的测量值8接着被估值单元10转换为所希望的关于过程量的信息,此信息作为通信单元13的电信号12被传送。为此在估值单元10的EEPROM中存储有传感器专用的校准值和均衡值,它们借助于通信单元13被传送给估值单元10,借助于这些值,微处理器确定物理过程量。最好借助于在微处理器硬件基础上的程序运行来实现上述分析。
通信单元13用于输出所希望的信息-此信息由传感器获得,并输入上述的校准值和均衡值或传感器1的参数。在最简单的情况下,通信单元13具有一个显示器和用于输入的键盘。然而它也可以具有一个用于将传感器1连接到一个通用现场总线系统上的接口。传感器1通过现场总线系统例如与过程调度台15相连接。
供电单元16用于将传感器1的接入电压-它例如由过程调度台15内的一个外部供电单元提供-转换为适当的稳定电压(例如3伏和5伏),它是对传感器1的电功能单元供电所必需的。
整个传感器1应符合一定的安全准则,例如防爆炸的规定。此安全性概念涵盖所有功能单元,并可以不同方式被转换。按照转换方式得到对传感器1的不同功能单元的规定要求,例如对外壳的要求或对电路所承载的功率的限制。
在本发明所述传感器平台的模块化结构的转换中,首先在电气构件中必须考虑各个功能单元有意义地分配给硬件构件或装配电路板。这里核心的硬件单元是微处理器,它可以实现来自多个不同功能单元,例如来自传感器电路单元7、来自估值单元10、以及来自通信单元13的程序运行。微控制器访问不同的功能单元。由此可见,图1所假设的功能划分不一定要与硬件构件的划分相关联,这些硬件构件构成组装为传感器1的构件。通过适当地将某些功能单元合并为一个硬件单元得到各个用于组装成本发明所述传感器平台所必需的硬件构件。在多个功能单元合并为硬件构件的过程中,某些功能单元也可划分为不同的硬件构件。
在功能单元对应到硬件构件之后,用于组建本发明所述模块化结构的传感器平台的“组合模块”就被确定了。功能单元划分给硬件构件和划分给软件构件原则上是相互独立的。划分给硬件构件产生传感器的独立物理构件,而划分给软件构件对应于独立的功能单元或其一部分。
为了说明本发明所述传感器平台的模块化结构的转换,图2和3示出了各个功能单元。其中图2主要示出根据本发明的模块化结构的传感器平台的机械构件。如前所述,用于填充状况测量的传感器分为连续测量传感器和临界状况传感器,连续测量传感器例如给出容器的百分比填充度,而临界状况传感器只在达到规定水平之上或之下时发出关于容器状态的通知。按照应用,采用不同的物理测量方法。根据不同的物理测量方法,得到图2所示的传感器元件41至48:
-用于自由辐射的微波填充状况测量的传感器元件41(例如天线)
-用于超声波填充状况测量的传感器元件42(例如电声的超声转换器)
-用于采用被引导的电磁波的填充状况测量的传感器元件43(例如索探测器)
-用于电容式填充状况测量的传感器元件44(例如杆探测器)
-用于通过流体静力学压力进行填充状况测量的传感器元件45(例如带有管状微调电容的膜片)
-用于通过压力差进行填充状况测量的传感器元件46(例如压力差测量室)
-用于利用振动元件进行临界状况测量的传感器元件47(例如振动叉)
-用于电容式临界状况测量的传感器元件48(例如杆探测器)。
上述传感器元件41至46适用于连续的填充状况测量,而传感器元件47和48主要用于临界状况测量。
为了保证传感器平台的模块化结构对于传感器元件41至48都适用,它们被如此设计,使得它们可以用不同的过程连接端31至33共同固定到不同的外壳21至23上。
过程连接端31由具有多个孔的法兰构成,在其上以已知的方法固定外壳21至23中的一个和传感器元件41至48中的一个。法兰用于将传感器1固定到一个容器开口的适配的相应法兰上。代替法兰,过程连接端32也可以是一个旋入螺纹,而过程连接端33表示了用于部分填充状况测量领域的一种特殊解决方案;这种过程连接端33例如应用在食品工业中,在那里无菌要求通过这种密封的过程连接端而得以保证。
外壳21是一个非常廉价的塑料盒,而外壳22和23由铝制成。外壳23与外壳22的区别在于,外壳23具有两个分开的内室,其中一个用作电连接线的连接室并可具有一个分隔板,而另一个室包含传感器1的全部电路元件。这种结构方式的背景是特定的防爆概念。
图2所示机械构件-它们对于根据本发明的传感器平台的模块化结构是必要的-按照本发明可以任意组合和替换。为保证此模块化结构,这些机械构件相互间的机械接口如此被构造,使得每个外壳21至23可以与每个法兰31至33并与每个传感器元件41至48组合。
与图2相反,图3主要示出电功能单元,这些单元可以按特定规则相互组合。类似于图2,图3也示出了各种传感器元件41至48。每个传感器元件41至48被配置一个相应的传感器电路单元71至79。与采用行程时间方法紧密关联的传感器元件41至43需要一个由回波处理单元74来补充的发送和接收电路71至73,基于这些接收信号间的类同,它们有非常类似的结构。由于这些接收回波信号间的紧密类同性,在此情况下回波处理单元74有同样的结构;这种回波处理单元74例如已被VEGA Grieshaber KG公司开发,其商标为ECHOFOX。此行程时间填充状况传感器的电路和信号处理方法是本领域技术人员所熟知的,所以这里不进一步说明,其实现参见文献“radar levelmeasurement(雷达电平测量)”,Peter Divine,2000,ISBNO-9538920-O-X。信号处理47的结果例如是对于传感器1和填料表面之间距离的一个测量值。
用于连续的填充状况测量的电容传感器元件44和用于临界状况测量的传感器元件48是紧密类同的,因此两者可以与相同的或至少部分相同的传感器电路单元75和79相结合。这样可以进一步标准化和减少为一个传感器平台所准备的硬件构件。
同样的原理,用于压力或压力差测量的传感器元件45和46与其相应的传感器电路单元76和77相结合,例如这些电路单元同样求出一个电容量,例如一个管状微调电容的电容量。因而传感器电路单元75,76,77和79有相同的或至少部分相同的结构。
对于振动临界状况测量,传感器单元47(例如振动叉)受传感器电路单元78的激励而振动,并且振动的振幅、频率和/或相位被分析。
按照本发明,所有传感器电路单元74至79提供一个标准化的电测量值8,此测量值以预知的方式与要获取的容器填充状况相关联。如前所述,为了信号标准化的目的,传感器电路单元71-79例如具有一个带有相应外设(RAM,ROM,EEPROM,模数转换器)的微处理器,放大器,滤波器和其它外设。
由于按照本发明对于所有的传感器电路单元74至79,电测量值8都是被标准化的,此测量值8可被一个对于所有传感器电路单元74至79来说相同的估值单元10转换为一个输出值12,它精确地对应于所求的填充状况信息。在临界状况传感器中此信息例如为“达到临界状况”,在连续测量传感器中此信息例如是以百分数表示的容器填充度。
为了将测量值8转换为输出值12,估值单元10读取所存储的关于测量值8和所求物理量之间关系的传感器特定信息。这些存储的信息例如是校准值和均衡值,它们在传感器制造结束前的校准过程中和传感器投入使用时在使用现场进行的均衡过程中被求出。例如对于微波填充状况传感器,校准值是距离-零点及测量值8与传感器距离的对应关系,即一个斜率值。均衡值包括有关容器和传感器1安装位置的信息,这些信息决定了传感器-填料距离值与容器填充度的关系。如果由于容器的几何形状此关系不是线性的,则需要在此增加对于容器特定的线性化过程。
所需的校准值和均衡值通过通信单元13从外部传送给传感器1,并且通过信息通道14抵达估值单元10。此外在此路径上根据需要还有其它用于传感器1参数化的信息抵达估值单元10,使得其能最佳地适应其任务。反过来,根据需要估值单元10不仅提供有关所要求的输出值12的信息,而且还输出附加信息,如传感器1的自检值。
如此高度开发的传感器必要时也需要通过信息路径8或11在计值单元10与传感器电路单元7之间交换参数。
通信单元13包括不同的构件131至136,如前所述,它们使得传感器1可以与外部,例如过程调度台15交换信息。传感器1与过程调度系统15的联络例如通过通用的现场总线系统,如Profibus PA、现场总线基础设施、工业以太网或HART。相应构件132,133和134以硬件和软件实现在通信单元13中。
与过程调度系统15的另一个常用连接是模拟的4-20mA的电流输出131。在所谓的“环路供电”传感器中,为了减少导线开销通常利用一个导线对同时供给电能和传输信息。
除了与过程调度系统15的连接外,根据需要传感器1还有一个附加接口,例如一个串行IIC总线接口135,通过此接口可以在一台连接的计算机上现场与传感器1通信。一个可选用的显示和管理单元136安放于传感器1中或与传感器分开安放,同样通过IIC总线接口135进行通信。
网络部件16通过单独的导线或者通过与信息传输共用的导线提供电能,它为各个硬件构件提供经过调节的电压17,例如3伏和5伏电压。
目前已经说明了传感器平台的纯功能单元。在实际转换时这里所提出的填充状况传感器功能平台概念引出以下的硬件构件:
-一个标准化的网络部件,它在替代实施例中实现供电单元和通信单元的结合,
-一个标准化的数字部件,它具有传感器电路单元和包括相应外设的微处理器,微处理器用于完成各个功能,
-一个可选用的标准显示和管理单元,以及
-部分标准化、部分个性化的硬件构件,包括传感器电路单元。
这些构件构成“传感器平台”的电气硬件基础。微处理器可以灵活地配备有标准化的以及个性化的软件模块。这里软件模块例如用于通信、用于测量值分析,并被匹配以进行传感器信号处理。
图4示出电硬件构件的“组合模块”,这些构件对于传感器平台的模式化结构是必需的。整个电路由至少两个(网络和数字部件),最大由四个堆叠的电路板构成,这些电路板按照本发明如此被构造,做得它们可按一定的观点有意义地相互组合。为此完成相同功能的构件具有相同的机械尺寸。
对于网络部件,提供以下三种不同的实施方式161-163,它们有统一的机械尺寸:一个双纹线网络部件161,用于连接到一个4-20毫安双导线过程调节回路,也可与附加的HART通信;一个四导线网络部件162,它具有一个用于供电的导线对,和一个用于给出测量值的导线对;一个现场总线网络部件163,用于连接到Profibus PA或现场总线基础设施、工业以太网或HART上。不同的数字部件101-106根据应用的测量方法而有区别。在昂贵的测量方法101-103(微波、超声波或TDR)中需要具有附加传感器电路单元71-73的电路板,在借助于压力、电容和振动的简单测量方法中传感器电路单元被配置在与微处理器功能单元相同的数字电路板104-106上。
可选地,一个在外壳之外的显示和管理单元136被增补到传感器1的电构件组中,使此构件组完整。
根据本发明的传感器平台的基于上述“组合模块”的模块化结构在下面将借助两个具体的模块化结构传感器详细说明。
在图5和6中各个电路板的功能方框及其相互连接分别对于一个双线微波传感器(图5)和对一个电容双线传感器(图6)被示出。
对于两个传感器来说相同的双线网络部件161提供了连接4-20毫安双线电流回路131的可能,通过此回路传感器不仅输出测量值,而且被供电。网络部件161具有两个IIC总线接口135,它们用于连接可选的内部和/或外部的显示管理单元136或连接一台计算机。
网络部件的所有输入和输出由相应的涉及电磁兼容(EMV)和防爆的措施进行保护。网络部件161包含一个电流级1611,它从数字电路板接收到有关测量值的信息,并将流过双线回路的电流相应调整在4至20毫安之间。
在4-20毫安的双线电流回路上的输入电压将通过两个DC/DC转换器1612,1613转换为3伏和5伏的稳定电压并提供给数字部件。通过HART调制解调器1614将数字信息调制到双线回路电流上,或者将来自双纹线回路的信息解调。这些信息在HART调制解调器和微处理器之间通过通信线路被交换。
对于这两个传感器,数字部件101或105包括一个相同的带有外设(RAM 1012,ROM 1013,EEPROM 1014,A/D转换器1015)的微处理器1011和一个传感器电路单元有区别的部件。其不同在于,对于双线微波传感器需要一个带有传感器电路单元的附加的电路板71。其中所包含的高频模块711产生一个发送信号,此信号通过传感器元件4向填料表面方向辐射。从填料表面反射的波被传感器元件4接收并在高频模块711的接收机中例如转换为另一个频域或时域。用于发送和接收部分的节拍脉冲由传感器电路单元71中的脉冲发生器712产生。脉冲发生器还通过控制线与微处理器1011相连接。通过这些控制线可以调节高频模块711的参数,例如传感器电路单元71的启动/关闭或发送和接收节拍之间的差。
从接收部件来的所谓中频(ZF)在放大后经由一个对数运算器1016送至A/D转换器1015,对数运算器将中频信号附带地解调为表示反射波在时间上的强度的对数包络曲线。在离散的包络值被模数转换后,它被微处理器1011中间存储在RAM中,并且分析从填料表面反射的位置。利用存储在EEPROM中的校准值和均衡值,微处理器1011可以将求出的与填充表面的距离转换为容器的填充度。由此最终得到前面已说明的传送到网络部件161的电流级1611上的回路电流值。
图6示出电容性的双线传感器,它具有与图5所示双线微波传感器中完全相同的网络部件161。同样包括相应外设(1012-1015)的微处理器也相同,因此网络部件161与数字部件101之间的接口当然也相同。
在此电容传感器中传感器专用的电路部件全部位于数字部件105上,因而这里省去了带有传感器电路单元的附加电路板。传感器元件4(电极)的电容通过电容-电压转换器1056转换为一个电压信号,此信号通过A/D转换器1015送给微处理器1011。类似于微波传感器,这个代表实际电容的电压值与存储在EEPROM 1014中的校准植和均衡值进行比均,并由此推导出容器的填充度。
传感器电路单元(电容-电压转换器)的工作原理已由现有技术公开,这里不再说明。
图7示出图5微波传感器用主要构件组装的情况。这里传感器专用的构件只有传感器元件4(嗽叭天线)和带有传感器电路单元71的电路板。过程连接端31,带有顶盖22’的外壳22,带有顶盖28’的内壳28,数字电路板101,供电单元或网络部件161以及显示和操作模块136对于所述平台是通用的,从而对于图6所示的电容性双线传感器可以使用完全相同的构件。
由图8可以看到系统模块化带来的优点。图8主要示出一个相对于图7微波传感器只有微小变动的传感器,尽管图8所示传感器是一个TDR传感器。按照现有技术,为了改装一种传感器,不仅是电路而且传感器的机械构件都要作明显的变动,而在本发明情况下明显减少了改装时更改的传感器元件数。如前所述,上述这种简化的传感器改装是由于本发明中对应的机械和电的构造单元有统一的尺寸。
由图8剖面图可以清楚看出各个构件。如已说明的,这里一个杆探测器或索探测器43替代图7所示微波传感器中的嗽叭天线41用于TDR传感器中。杆或索探测器精密配合地插在过程连接端32中。并且由数字电路板101馈送信号,或者提供反射信号给数字电路板用于进一步的处理。由图可见,过程连接端32是多部分合成的,其中每个部分通过一个O型环而相互密封,以避免与传感器外壳的内部空间或与外界发生液体或气体交换。
过程连接端32以其侧面插入外壳22中,并且同样用一个O型环在接头处与外壳密封。外壳22具有至少一个内室,在其中插入内壳28,内壳中装有数字电路板101,网络部件161和传感器电路单元71。外壳在其上侧面上可与外壳盖22’相连接,并且相对于外壳22用一个O型环密封。在所示实施方式中,外壳盖中集成了一个显示操作模块,它通过线路接点51与传感器电路相连接。
Claims (35)
1.用于制造一个用于确定一个物理过程量的不同版本的模块化结构的装置系统,其中至少基于两种不同的测量方法来确定物理量,该系统包括:
—多个传感器单元(41-48),其中每个传感器单元(41-48)被构造来获取特定的物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,并且其中多个传感器单元(41-48)中的至少两个所基于的测量原理不相同;
—至少一个用于由传感器单元(41-48)的测量信号分析并生成一个代表物理过程量的过程量信号的估值单元(10),其中估值单元(10)被构造和标准化成与一个或多个传感器单元(41-48)相连接;
—至少一个用于输出过程量信号的通信单元(13),其中通信单元(13)被构造和标准化成与一个或多个估值单元(10)相连接;
—至少一个供电单元(16),它用于给确定一个物理过程量的装置供电,其中供电单元(16)被构造和标准化成给一个至少两个版本的模块化装置(21;22;23)供电;
—至少一个外壳单元(22;23;24),它被构造和标准化为至少容纳至少由估值单元(10)、通信单元(13)和供电单元(16)组成的单元组中的多个单元;以及
—多个固定单元(31;32;33),它们用于将确定物理过程量的装置安装到容器上或壁上,其中这些固定单元(31;32;33)考虑到容器或壁上的条件而不同。
2.如权利要求1所述的系统,其中系统还具有至少一个传感器电路单元(7),它用于将传感器单元(41-48)的电测量信号电转换为一个数字的测量信号,其中至少一个传感器电路单元(7)被如此构造和标准化,使得它可以与至少两个互不相同的传感器单元(41-48)相连接。
3.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中传感器电路单元(7)和估值单元(10)被集成在一个模块中。
4.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中传感器电路单元(7)和估值单元(10)安装在一个或多个电路板上。
5.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中至少一个外壳单元(22;23;24)被构造和标准化为至少容纳至少由传感器电路单元(7)、估值单元(10)、通信单元(13)和供电单元(16)组成的单元组中的多个单元。
6.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中多个互不相同的确定物理过程量的传感器单元(41-48)中包括至少两个不同的传感器单元(41-48),它们基于下列测量原理之一工作:
—自由辐射或被引导的、且在填料上被反射的电磁波,如微波或超声的行程时间测量,
—填料电容量的测量,
—流体静力学压力或流体静力学压力差的测量,
—临界状况测量,
—温度测量,
—流量测量。
7.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中提供了多个外壳单元(22;23;24),它们分别为一个专门的用途而被个性化,但是它们被构造和标准化成能与所有的传感器单元(41-48)相连接。
8.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中外壳单元(22;23;24)所用的材料不同。
9.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中外壳单元(22;23;24)实现远距离连接的连接器结构不同。
10.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中多个传感器单元中的各个传感器单元(41-48)为一个专门的用途而被个性化,然而它们被构造和标准化成能与所有的估值单元(10)相连接。
11.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中可以由多个下列构件组成的构件组中选择多个传感器单元:
a)用于发送和接收超声波或微波的嗽叭天线(41)和附属电路,
b)用于发送和接收超声波或微波的杆状天线(43)和附属电路,
c)振动叉(47)和附属电路,
d)电容式测量探针(48)和附属电路,
e)温度传感器和附属电路,
f)压力传感器和附属电路。
12.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中通信单元(13)被构造成与一个总线系统进行数字通信。
13.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中通信单元(13)被构造成通过双线进行通信。
14.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中系统包括多个供电单元(161;162),它们被个性化成连接到双线上,连接到四线回路上或连接到数字总线系统上,其中这些不同的供电单元(161;162)对于一个版本的模块化装置的连接端具有标准化的尺寸。
15.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中一个供电单元(161;162)被如此设计,使得后接的单元可被供给3伏或5伏的电压。
16.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中系统还包括一个显示和操作模块(19),它可以可拆卸地安装在至少多个互不相同的外壳单元(22;23;23)上,并且为此而被相应地构造和标准化。
17.如权利要求16所述的系统,其中显示和操作模块(19)包括一个固定装置和一个电连接单元,其中固定装置可以与外壳单元上的一个标准化的接纳装置相耦合,并且电连接装置与外壳上的相应电连接装置是配对的。
18.如权利要求16或17所述的系统,其中显示和操作模块(19)可以可拆卸地安装在外壳单元上不同的位置处。
19.如上述权利要求中任一项所述的系统,其中用于操作至少由传感器电路单元(7)、估值单元(10)、通信单元(13)和供电单元(16)组成的单元组中的一个单元的一个或多个软件模块被标准化为应用于确定物理过程量的模块化结构的至少两个不同版本的装置。
20.用于确定一个物理过程量的装置,包括:
—用于获取物理过程量并将此过程量转换为电测量信号的传感器单元(41-48),
—用于由传感器单元(41-48)的电测量信号分析并生成代表物理过程量的过程量信号的估值单元(10),
—用于输出过程量信号的通信单元(13),
—供电单元(16),它用于给确定物理过程量的装置供电,
—外壳单元(22;23;24),它被构造来至少容纳由估值单元(10)、通信单元(13)和供电单元(16)构成的单元组中的多个单元;以及
—用于将确定物理过程量的装置安装到容器上或壁上的固定单元(31;32;33),
其中由估值单元(10)、通信单元(13)、供电单元(16)、外壳单元(22;23;24)和固定单元(31;32;33)组成的单元组中的至少一个单元如此被构造和标准化,使得此单元可以应用在确定一个物理过程量的装置中,此装置具有不同的传感器单元,这些传感器所基于的测量原理不同。
21.如权利要求20所述的装置,其中一个用于将传感器单元(41-48)的电测量信号转换为一个数字测量信号的传感器电路单元(7)被接在传感器单元(41-48)和估值单元(10)之间。
22.如权利要求20所述的装置,其中单元(10;13;16;22-24;31-33;41-48)的标准化包括单元(10;13;16;22-24;31-33;41-48)相互间的机械连接。
23.如权利要求20至22中任一项所述的装置,其中单元(10;13;16;22-24;31-33;41-48)的标准化包括单元(10;13;16;22-24;31-33;41-48)相互间的电连接。
24.如权利要求20至23中任一项所述的装置,其中供电单元(16)可以由一组标准化的供电单元(161;162;163)中选出,其中这组标准化的供电单元(161;162;163)包括至少一个用于连接到双线上的供电单元(161),一个用于连接到四线回路上的供电单元(162)或一个用于连接到一个数字总线系统上的供电单元(163),并且不同的供电单元(161;162;163)对于一个版本的模块化装置的连接端具有标准化的尺寸。
25.如权利要求20至24中任一项所述的装置,其中外壳(22;23;24)包括一个具有电和机械的连接端的容纳部件,在其中可以可拆卸地安装显示和操作模块(19)。
26.如权利要求20至25中任一项所述的装置,其中估值单元(10)如此被构造和标准化,使得它可以与基于不同测量原理的传感器单元(41-48)配合工作。
27.如权利要求20至26所述的装置,其中通信单元(13)被如此构造和标准化,使得它可以与基于不同测量原理的传感器单元(41-48)配合工作。
28.如权利要求27所述的装置,其中通信单元(13)具有至少一个IIC总线接口,在此接口上可连接一个显示和管理单元(19)或计算机。
29.用于确定一个物理过程量的装置的外壳单元(22;23;24),其中外壳单元(22;23;24)被如此构造和标准化,使得它不仅可以与第一个传感器单元(41-48)相耦合,而且也可与第二个传感器单元(41-48)相耦合,其中第一个传感器单元基于第一种测量原理获取规定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,而第二个传感器单元基于第二种测量原理获取规定的物理过程量并将此过程量转换为电测量信号。
30.如权利要求29所述的外壳单元,其中外壳单元(22;23;24)至少容纳至少由一个估值单元(10)、一个通信单元(13)和一个供电单元(16)组成的单元组中的多个单元。
31.如权利要求29所述的外壳单元,其中外壳单元(22;23;24)具有一个可拆卸地固定显示和操作模块(19)的接纳装置。
32.如权利要求31所述的外壳单元,其中接纳装置被如此被设计,使得显示和操作模块(19)可以可拆卸地安装在外壳(21;22;23)上的不同位置处。
33.用于确定一个物理过程量的装置的估值单元(10),其中估值单元(10)被如此构造和标准化,使得它不仅可以与第一个传感器单元(41-48)相耦合,而且也可与第二个传感器单元(41-48)相耦合,其中第一传感器单元基于第一种测量原理获取特定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,而第二个传感器单元基于第二种测量原理获取特定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号。
34.用于确定一个物理过程量的装置的通信单元(13),其中通信单元(13)被如此构造和标准化,使得它不仅可以与第一个传感器单元(41-48)相耦合,而且也可与第二个传感器单元(41-48)相耦合,其中第一个传感器单元基于第一种测量原理获取特定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,而第二个传感器单元基于第二种测量原理获取特定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号。
35.用于确定一个物理过程量的装置的供电单元(16),其特征在,供电单元(16)被如此构造和标准化,使得它不仅可以与第一个传感器单元(41-48)相耦合,而且也可与第二个传感器单元(41-48)相耦合,其中第一个传感器基于第一种测量原理获取特定物理过程量并将此过程量转换为电测量信号,而第二个传感器单元基于第二种测量原理获取特定的物理过程量并将此过程转换为电测量信号。
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