CN2938037Y

CN2938037Y - 多参量智能变送器

Info

Publication number: CN2938037Y
Application number: CN 200620111092
Authority: CN
Inventors: 张川潮; 王亚甦; 张峰; 雷钧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2016-08-10

Abstract

本实用新型提供一种多参量智能变送器，差压传感器、压力传感器、温度传感器接口与微处理器电路板相连，由同一微处理器对各个信号统一采样处理；微处理器电路板输出端以数字或模拟信号4－20mA输出流量、压力、温度和差压值。它将差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量积算仪四种仪表结合为一体，可作为每一种单一变送器，又可利用这四种表的功能集中作为流量计量系统使用。本实用新型将流量测量范围从1∶4提高到1∶15；差压传感器的测量范围达到1∶400，消除了单参量温度补偿带来的多参量综合误差。

Description

多参量智能变送器

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化仪表，特别是用于石油、化工、冶金、机械和城市燃气管网计量、供热管网计量、天然气输气工程的多参量智能变送器。

背景技术

用于石油、化工、冶金、机械和城市燃气管网计量、供热管网计量、天然气输气工程最普遍的计量仪表是差压变送器，其主要用途是与节流装置、压力、温度变送器、流量计算显示仪组成差压式流量计。现有技术中，差压式流量计以其结构简单、稳定可靠、适应面宽、不用实流标定等优点独居流量计榜首。尽管用量巨大，但使用中存在的问题也不少。其主要体现在流量测量范围窄，一般为1∶4；且多参量补偿计算复杂及各参数的非线性引起的计量精度差，一般为1.5％-5％。同时，现有差压变送器采用4-20mA电流信号来传送差压测量值，而4-20mA电流信号的分辨率又严重影响了差压测量范围的问题。中国专利200420115994.3公开的“智能差压变送器”，是采用差压、静压、温度三个传感器复合在一个单晶硅片上的多功能传感器，使得能够通过变送器中的微处理器对静压和温度影响进行补偿；这个专利产品仍是个单一的差压变送器，输出4-20mA电流只能代表差压值；不能做到多参量(差压、压力、温度和流量)变送输出；更不能进行各种流量的在线补偿计算、显示、变送。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种包含差压、压力、温度和流量计算、显示等多参量一体化结构的多参量智能变送器。

本实用新型的目的是这样实现的：多参量智能变送器将差压、压力和温度三种变送器和微处理器电路板及显示屏设计为一体结构。在使用时既可直接显示出差压、压力、温度、各种流量计算值、累积流量值，又可随意设定这些参量中的一个作为4-20mA变送输出。它拓宽了差压的测量范围，提高了流量计量的系统精度，解决了多参量一体化采集、显示、变送的难题。

具体技术方案是：多参量智能变送器，包括差压传感器、压力传感器、温度传感器接口和差压传感器和压力传感器保护盒，其特征在于差压传感器、压力传感器、温度传感器接口与微处理器电路板相连，由同一微处理器对各个信号统一采样处理；微处理器电路板还连接液晶显示板；微处理器电路板输出端以数字或模拟信号4-20mA输出流量、压力、温度和差压值；差压传感器的正、负端分别与设于保护盒下方的正压引压接口和负压引压接口相连；正压引压接口同时也与压力传感器相连；温度传感器接口设于保护盒底部，在正压引压接口和负压引压接口之间用于连接温度传感器；保护盒的左右两侧分别设置有差压正、负压室排气阀。

所述流量、压力、温度和差压输出以4-20mA标准信号代表，由用户设定；所述保护盒上设有与之固定连接的电路安装显示盒。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

1、本多参量智能变送器用微处器将差压传感器、压力传感器、温度传感器、流量计算显示有机的结合在一起。相互之间不再用4-20mA标准信号来连接。取而代之的是在微处理器控制下的数字信号进行传递和处理。微处理器控制采样信号的放大倍数及线性化处理，解决了差压传感器大量程部份和小量程部份的信号采集及线性化的难题，大大拓宽了差压传感器的的测量范围，达到1∶400以上(例如250Pa-100kpa)。

2、将差压、压力、温度、流量计算处理和微处理器等多个参量集成为一体进行温度影响的补偿，消除了单参量温度补偿带来的多参量综合误差。多参量集成一体温度影响修正技术使宽量程流量测量的系统精度从2％提高到1％。将流量测量范围从1∶4提高到1∶15以上；达到测量液体0.5％、气体1％、混合气体1.5％的系统测量精度。超过一般速度式流量计(如涡轮、涡街和旋进旋涡等)的测量范围。

综上，本实用新型将差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量积算仪四台表合为一体，不仅简化了结构，还提高了流量的测量范围和流量计量的精度，提高了测量系统的可靠性和稳定性；降低了流量测量系统的价格。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的仰视图。

具体实施方式

如图1是本实用新型多参量智能变送器的局部(主体部分)剖视图，电路安装显示盒3内有微处理器电路板和电源及信号线进线套1，显示盒3上还设有多参数液晶显示屏2；电路安装显示盒3与传感器保护盒4连接；保护盒4内设置差压传感器5、压力传感器6以及差压传感器5正、负压容室的排气阀7、8等；在差压传感器5和压力传感器6的保护盒4底部设置有正压引压接入口9和负压引压接入口10，正压引压接入口9与差压传感器5正压端和压力传感器6相连；负压引压接入口10与差压传感器5负压端相连，将流体静压及差压引入到压力传感器6和差压传感器5上。压力传感器6的输出端及差压传感器5的输出端和温度传感器接口11线与电路安装显示盒3内的微处理器电路板输入端相连，将差压以及流体压力、温度等信号输送到微处理器电路板中，由微处理器进行处理显示及输出。如图2所示，温度传感器接口11设于保护盒底部，在正压引压接口9和负压引压接口10之间用于连接安装温度传感器。

本实用新型多参量智能变送器电路安装显示盒3内的电源线进线套1为用于多参量智能变送器所有电源及信号线的进出端口；电路安装显示盒3上的多参数液晶显示屏2与微处理器的输出端相连，将相关参数直接显示出来、一目了然。电路安装显示盒3内的微处理器采用现有技术中的处理芯片，具有数据接受、处理、识别等基本功能，其接受差压传感器5输入的压力差值、压力传感器6输入的流体静压值、温度传感器接口11输入的流体温度值等，进行信号调理、数据处理、流量计算等，最后将相关参数输送到多参数液晶显示屏2，直接显示出来。电源线进线套1、多参数液晶显示屏2、电路安装显示盒3内的微处理器、差压传感器5、压力传感器6、温度传感器接口11等都是现有技术，都安装在差压传感器和压力传感器保护盒4内；上述传感器都采用现有技术中的成熟产品，在此不再详述。

本实用新型的多参量智能变送器，具有如下的创新及发明点：

1、多参量选择变送输出本实用新型多参量智能变送器将差压传感器、压力传感器、温度传感器和流量积算仪(由微处理器和显示屏组成的)四种仪表结合为一体，使用时即可做为每一种单一变送器，又可利用这四种表的功能集中作为流量计量系统使用。其有两种输出方式：(1)数字信号(RS485)输出全部参量。(2)输出1路4-20mA标准信号代表的内容(流量、压力、温度、差压)由用户在使用中自行设定。

2、抛弃传统变送器的概念表中多参量信号采用数字传送，不再受4-20mA电流信号分辨率的限制。抛弃掉传统差压变送器输出4-20mA模似电流标准信号的模式。有效的摆脱了现有差压变送器输出4-20mA信号因分辨率低而限制流量测量范围的问题。例如1台出厂量程为0-36Kpa的传统差压变送器，输出4mA时对应差压值为0，输出20mA时对应差压值为36Kpa。0-36Kpa差压值对应的有效输出电流为16mA。而差压值与流量是平方关系，也就是说当变送器输出为4+16＝20mA(36Kpa)满量程时，流量为6，而当变送器输出为为4+0.8＝4.8mA(2Kpa)时，流量等于1.414。从这个例子中我们不难看出当差压变送器输出有效电流信号0.8mA时(有效量程的5％，已不能保证测量精度)流量测量范围才达到6/1.414＝4.2。

3、多参量集成一体温度影响修正多个参量作为一台仪表在出厂前进行高低温数据测试和使用环境温度影响量的修正。将差压传感器、压力传感器、温度传感器和流量积算仪由同一微处理器对各个信号统一进行采样处理，有机结合为一体，而不是简单的物理上的组合(多个变送器安装在一起)。差压、压力、温度传感器和流量积算仪这几部份之间不再通过4-20mA模似电流信号互相联结。使整台仪表具有多参量环境温度影响小、计量精度高、结构简单、泄漏点少、安装使用方便的特点。大大提高了整个测量系统长期使用的可靠性和稳定性。

4、差压量程自适应处理在微处理器对差压传感器信号进行调理时，将传感器输出信号大小、自动增益控制和A/D转换器量程结合起来进行分段处理(主要通过控制采样信号的放大倍数)。这样在采集差压传感器信号时可以保障小信号有足够的增益放大倍数，大信号不会超出A/D转换器量程。保证在送入微处理器A/D转换时的差压信号幅值在A/D转换器量程的20％-80％之间。也就是说不论差压传感器信号在最大点还是在最小点都能通过自动增益控制在A/D转换器的最佳量程内。这样就达到了在使用中实时根据流量大小自动调整差压信号放大倍数提高分辨率的目的，再加上分段线性化处理和温度影响补偿，就能有效地使用差压传感器在目前技术下不能使用的全部量程范围。

Claims

1、多参量智能变送器，包括差压传感器(5)、压力传感器(6)、温度传感器接口(11)和差压传感器和压力传感器保护盒(4)，其特征在于差压传感器(5)、压力传感器(6)、温度传感器接口(11)与微处理器电路板相连，由同一微处理器对各个信号统一采样处理；微处理器电路板还连接液晶显示板(2)；微处理器电路板的输出端以数字通讯信号输出流量、压力、温度和差压值；差压传感器(5)的正、负端分别与设于保护盒下方的正压引压接口(9)和负压引压接口(10)相连；正压引压接口(9)同时也与压力传感器(6)相连；温度传感器接口(11)设于保护盒(4)底部；保护盒的侧壁分别设置有差压正、负压室排气阀(7、8)。

2、根据权利要求1所述的多参量智能变送器，其特征在于：所述微处理器电路板的输出端以4-20mA标准信号输出流量、压力、温度和差压值。

3、根据权利要求1或2所述的多参量智能变送器，其特征在于：所述保护盒(4)与电路安装显示盒(3)固定连为一体。