DE102013113690A1

DE102013113690A1 - Druckmessgerät und Verfahren zu dessen Inbetriebnahme an einem Einsatzort

Info

Publication number: DE102013113690A1
Application number: DE102013113690.7A
Authority: DE
Inventors: Elmar Wosnitza; Fabrice Peter; Simon Zühlke
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Es ist ein Druckmessgerät, insb. ein Absolutdruck-, ein Relativdruck- oder ein Differenzdruckmessgerät, mit einem Drucksensor (1, 29), der einen darauf einwirkenden Druck in ein elektrisches Messsignal umwandelt, und einer Vorrichtung zur Ermittlung eines durch eine Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingten, aufgrund der Schwerkraft auf den Drucksensor (1, 29) ausgeübten Vordrucks (p0, ∆p0; p0(T), ∆p0(T)), die die den zu ermittelnden Vordruck anhand eines mit dem Drucksensor (1, 29) während einer mit der Vorrichtung ausgeführten Vordruckmessung gemessenen Drucks (pM, ∆pM, pM(TM), ∆pM(TM)) bestimmt, sowie ein Verfahren zu dessen Inbetriebnahme beschrieben, mit dem Fehler bei der Ermittlung des Vordrucks am Einsatzort erkennbar sind, indem der während einer Vordruckmessung ermittelte Vordruck anhand eines messgerät-spezifischen Wertebereichs (W, W(T), W(∆Ti)), der alle Werte umfasst, die der Vordruck (p0, ∆p0; p0(T), ∆p0(T)) in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulagen annehmen kann, auf Plausibilität überprüft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckmessgerät, insb. ein Absolutdruck-, ein Relativdruck- oder ein Differenzdruckmessgerät, mit einem Drucksensor, der einen darauf einwirkenden Druck in ein elektrisches Messsignal umwandelt, und einer Vorrichtung zur Ermittlung eines durch eine Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingten, aufgrund der Schwerkraft auf den Drucksensor ausgeübten Vordrucks, die den von ihr zu ermittelnden Vordruck anhand eines mit dem Drucksensor während einer mit der Vorrichtung ausgeführten Vordruckmessung gemessenen Drucks bestimmt, sowie ein Verfahren zu dessen Inbetriebnahme am Einsatzort, bei dem ein von einer Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort abhängiger Vordruck ermittelt wird.
Druckmessgeräte werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendung zur Messung von Drücken eingesetzt. Zu den heute industriell eingesetzten Druckmessgeräten zählen Absolutdruckmessgeräte, die einen messenden Druck absolut gegenüber einem Vakuum erfassen, Relativdruckmessgeräte, die einen zum messenden Druck bezogen auf einen Referenzdruck erfassen, und Differenzdruckmessgeräte, die eine Druckdifferenz zwischen zwei verschiedenen Drücken erfassen.
Druckmessgeräte weisen regelmäßig einen Drucksensor auf, der einen darauf einwirkenden Druck in ein elektrisches Messsignal umwandelt. Eine Vielzahl von Druckmessgeräten weist mindestens einen mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllten Druckmittler auf, der einen von außen darauf einwirkenden Druck auf den Drucksensor überträgt.
Dabei übt die Druck übertragende Flüssigkeit im Inneren der Druckmittler aufgrund der Schwerkraft einen von der Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort abhängigen Vordruck auf den Drucksensor aus. Die Einbaulage bezeichnet die räumliche Anordnung und Ausrichtung der einzelnen Komponenten des Druckmessgeräts. Sie bestimmt somit die Höhe in der sich die einzelnen mit der die Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllten Teilbereiche des Druckmittlers relativ zur Höhe des Drucksensors befinden.
Neben dem durch die Druck übertragende Flüssigkeit auf den Drucksensor ausgeübten Vordruck lastet auf dem Drucksensor immer auch ein zusätzlicher durch das Eigengewicht der Messmembran des Drucksensors verursachter Vordruck. Dabei führt das Eigengewicht der Messmembran zu einer von der Einbaulage der Messmembran relativ zur Richtung der Schwerkraft abhängigen Durchbiegung der Messmembran, und wirkt somit genauso, wie ein auf die Messmembran einwirkender Druck. Dieser durch das Eigengewicht der Messmembran bedingte Vordruck ist im Vergleich zu einem von der Flüssigkeit eines Druckmittlers verursachten Vordruck vernachlässigbar gering. Bei Druckmessgeräten, die ohne Druck übertragende Flüssigkeiten betrieben werden, und eine hohe Messgenauigkeit erzielen sollen, ist er jedoch durchaus relevant.
Im Messbetrieb überlagert sich der von der Einlage abhängige Vordruck dem zu messenden Druck, und führt somit zu einer Verfälschung des Druckmessergebnisses.
Da der Vordruck von der Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort abhängig ist, kann er nicht vorab werkseitig bestimmt und für eine Korrektur des hierdurch bedingten Messfehlers zur Verfügung gestellt werden. Es ist daher erforderlich am Einsatzort einen sogenannten Einbaulagenabgleich auszuführen, bei dem der durch die Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingte Vordruck ermittelt wird. Dabei wird das Druckmessgerät am Einsatzort montiert und der von der Einbaulage des Druckmessgeräts abhängige auf den Drucksensor wirkende Vordruck mit dem Drucksensor gemessen. Hierzu ist sicher zu stellen, dass auf den Drucksensor während der Vordruckmessung von außen kein bei der Ermittlung des Vordrucks nicht berücksichtigter Druck einwirkt. Der ermittelte Vordruck wird anschließend im Druckmessgerät abgespeichert, und im nachfolgenden Messbetrieb bei der Druckmessung, z.B. als Offset, berücksichtigt.
Wird die Vordruckmessung in einer Messsituation durchgeführt, in der auf den Drucksensor von außen – entweder unmittelbar oder über einen vorgeschalteten Druckmittler – ein bei der Bestimmung des Vordrucks nicht berücksichtigter Druck einwirkt, so führt dies zu einer fehlerhaften Bestimmung des Vordrucks. Dieser Fehler ist für den Betreiber des Druckmessgeräts regelmäßig nicht erkennbar. Dies hat zur Folge, dass alle nachfolgend unter Berücksichtigung des fehlerhaften Vordrucks durchgeführten Druckmessungen fehlerbehaftet sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Druckmessgerät mit einem Drucksensor, sowie ein Verfahren zu dessen Inbetriebnahme am Einsatzort anzugeben, bei dem bzw. mit dem Fehler bei der Ermittlung des Vordrucks am Einsatzort erkennbar sind.
Hierzu umfasst die Erfindung ein Druckmessgerät, insb. ein Absolutdruck-, ein Relativdruck- oder ein Differenzdruckmessgerät, mit

– einem Drucksensor, der einen darauf einwirkenden Druck in ein elektrisches Messsignal umwandelt, und
– einer Vorrichtung zur Ermittlung eines durch eine Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingten, aufgrund der Schwerkraft auf den Drucksensor ausgeübten Vordrucks, die den von ihr zu ermittelnden Vordruck anhand eines mit dem Drucksensor während einer mit der Vorrichtung ausgeführten Vordruckmessung gemessenen Drucks bestimmt, bei dem
– ein Speicher vorgesehen ist, in dem ein messgerät-spezifischer Wertebereich für den Vordruck abgespeichert ist, der alle Werte umfasst, die der Vordruck in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulagen annehmen kann, und
– eine an die Vorrichtung angeschlossene Überprüfungseinheit vorgesehen ist, die den von der Vorrichtung ermittelten Vordruck anhand des im Speicher abgelegten Wertebereichs auf Plausibilität überprüft.

Gemäß einer Ausgestaltung ist der messgerät-spezifische Wertebereichfür den Vordruck ein experimentell bestimmter oder ein numerisch berechneter Wertbereich,

– dessen Obergrenze gleich dem größten Wert ist, den der Vordruck in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulage aufweisen kann, und
– dessen Untergrenze gleich dem kleinsten Wert ist, den der Vordruck in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulage aufweisen kann.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung

– ist mindestens ein dem Drucksensor vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler vorgesehen, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck auf den Drucksensor zu übertragen, und
– ist der numerisch bestimmte Wertebereiche ein anhand von anhand der Abmessungen der Druckmittler und der darin enthaltenen Druck übertragenden Flüssigkeiten bestimmten hydrostatischen Drücken, die die in den Druckmittlern enthaltenen Flüssigkeiten auf den Drucksensor ausüben, bestimmter Wertebereich,

– ist der Drucksensor ein ohne vorgelagerten Druckmittler eingesetzter Drucksensor, und
– der numerisch bestimmte Wertebereiche ist ein anhand von Simulationsrechnungen berechneter Wertebereich, bei denen anhand der Abmessungen, der Dichte und der elastischen Eigenschaften der Messmembran deren von der Einbaulage abhängige Durchbiegung berechnet wird, und einem Vordruck zugeordnet wird, der diese Durchbiegung unter Schwerelosigkeit bewirken würde.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung

– ist mindestens ein dem Drucksensor vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler vorgesehen, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck auf den Drucksensor zu übertragen,
– ist ein Temperatursensor zur Messung einer am Einsatzort des Druckmessgeräts herrschenden Temperatur vorgesehen,
– ist der Wertebereich ein in Abhängigkeit von der Temperatur am Einsatzort abgespeicherter Wertebereich,
– der insb. derart ausgestaltet ist, dass dessen Ober- und Untergrenze als temperaturabhängige Größen abgespeichert sind, oder bei dem ein Temperaturbereich, in dem das Druckmessgerät einsetzbar ist, in Temperaturbereiche unterteilt ist, und für jeden Temperaturbereich ein zugehöriger Wertebereich abgespeichert ist, und
– die Überprüfungseinheit ist derart ausgestaltet, dass sie den von der Vorrichtung während der Vordruckmessung ermittelten Vordruck anhand einer während der Vordruckmessung mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur und dem für diese Temperatur abgespeicherten Wertebereich auf Plausibilität überprüft.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung

– umfasst die Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks eine Bedieneinheit, insb. eine Bedienoberfläche des Druckmessgeräts oder eine in einer entfernt vom Druckmessgerät angeordneten an das Druckmessgerät angeschlossenen Einheit angeordnete Bedieneinheit, über die eine Vordruckmessung auslösbar ist, und
– die Vorrichtung umfasst eine an den Drucksensor angeschlossene Messelektronik, die anhand eines während der Vordruckmessung vom Drucksensor erzeugten Messsignals den gemessenen Druck bestimmt, und den von ihr zu ermittelnden Vordruck anhand des gemessenen Drucks bestimmt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein Ausgang vorgesehen, über den die Überprüfungseinheit einen Alarm oder eine Warnung ausgibt, und/oder eine Wiederholung der Vordruckmessung einfordert, wenn ein von der Vorrichtung ermittelter Vordruck außerhalb des im Speicher abgelegten Wertbereichs liegt.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung

– ist der Messelektronik ein Messgerätspeicher zur Abspeicherung des am Einsatzort ermittelten Vordrucks zugeordnet, und
– die Überprüfungseinheit und/oder die Messelektronik ist derart ausgestaltet, dass sie eine Abspeicherung des von der Vorrichtung ermittelten Vordrucks als Vordruck im Messgerätspeicher nur dann zulässt, wenn der ermittelte Vordruck innerhalb des im Speicher abgelegten Wertbereichs liegt.

Gemäß einer Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildung ist die Messelektronik derart ausgestaltet, dass sie im Messbetrieb anhand des Messsignals des Drucksensors und eines anhand einer Vordruckmessung bestimmten im Messgerätspeicher abgespeicherten plausiblen Vordrucks ein bezüglich des durch die Einbaulage des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines erfindungsgemäßen Druckmessgeräts, bei dem

– das Druckmessgerät am Einsatzort in einer dafür vorgesehenen Einbaulage montiert wird,
– mittels der Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks eine Vordruckmessung ausgeführt wird, bei der der zu ermittelnde Vordruck anhand eines in dieser Einbaulage mit dem Drucksensor gemessenen Drucks ermittelt wird, und
– der ermittelte Vordruck anhand des messgerät-spezifischen Wertebereichs auf Plausibilität überprüft wird.

Gemäß einer Ausgestaltung dieses Verfahrens

– ist mindestens ein dem Drucksensor vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler vorgesehen, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck auf den Drucksensor zu übertragen,
– wird eine während der Vordruckmessung am Einsatzort herrschende Temperatur gemessen,
– ist der messgerät-spezifische Wertebereich ein in Abhängigkeit von der Temperatur am Einsatzort abgespeicherter Wertebereich, und
– erfolgt die Überprüfung des ermittelten Vordrucks anhand der während der Vordruckmessung gemessenen Temperatur und des in Abhängigkeit von der Temperatur am Einsatzort abgespeicherten messgerät-spezifischen Wertebereichs.

Gemäß einer Ausgestaltung dieser Verfahren

– erfolgen die Vordruckmessung und später im Messbetrieb mit dem Druckmessgerät ausgeführte Druckmessungen, in dem den dabei vom Drucksensor erzeugten Messsignalen anhand einer vorab aufgezeichneten Kennlinie des Druckmessgeräts ein Druckmessergebnis zugeordnet wird, und
– die Werte des messgerät-spezifischen Wertebereichs sind auf denjenigen Vordruck bezogen, der bei der Einbaulage, bei der die Kennlinie aufgezeichnet wurde, auf den Drucksensor eingewirkt hat.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieser Verfahren

– wird ein während der Vordruckmessung ermittelter Vordruck nur dann als Vordruck im Druckmessgerät abgespeichert, wenn er innerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs liegt, und
– wird bei im Anschluss an die Abspeicherung mit dem Druckmessgerät ausgeführten Druckmessungen anhand des Messsignals des Drucksensors und des abgespeicherten Vordrucks ein bezüglich des durch die Einbaulage des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt.

Gemäß einer Ausgestaltung der mit Druckmessgeräte mit mindestens einem Druckmittler ausgeführten Verfahren

– wird während der Druckmessungen eine Temperatur am Einsatzort gemessen, und
– wird ein anhand des Messsignals des Drucksensors, des abgespeicherten Vordrucks, der während der Vordruckmessung gemessenen Temperatur, der während der Druckmessung gemessenen Temperatur und einer Temperaturabhängigkeit des Vordrucks ein bezüglich des durch die Einbaulage und die Temperatur am Einsatzort des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird ein Alarm oder eine Warnung ausgegeben, und/oder eine erneute Vordruckmessung eingefordert, wenn ein im Rahmen einer Vordruckmessung ermittelter Vordruck als unplausibel erkannt wurde, weil er außerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs lag.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung

– wird eine Aufnahme eines Messbetriebs, bei dem mit dem Druckmessgerät ein zu messender Druck gemessen wird, durch das Druckmessgerät erst dann zugelassen wird, wenn am Einsatzort ein von der Einbaulage am Einsatzort abhängiger als plausibel erkannter Vordruck bestimmt worden ist, oder
– wird eine Aufnahme des Messbetriebs zugelassen bevor am Einsatzort ein von der Einbaulage am Einsatzort abhängiger als plausibel erkannter Vordruck bestimmt worden ist, bei dem anhand des Messsignals des Drucksensors und eines vorgegeben Hilfswerts für den Vordruck, insb. einem Hilfswert, der einem Vordruck von Null oder einem durch den Mittelwert des Wertebereichs gegeben Vordruck entspricht, ein Druckmessergebnis bestimmt, und, insb. unter Anzeige von dessen Fehlerbehaftung, ausgegeben wird.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass anhand des messgerät-spezifischen Wertebereichs für den Vordruck fehlerhafte am Einsatzort ausgeführte Vordruckbestimmungen unmittelbar erkannt werden. Sie können somit dem Betreiber unmittelbar zur Kenntnis gebracht werden, der dann die Rahmenbedingungen für die Vordruckmessung vor Ort korrigieren, und den Einbaulagenabgleich wiederholen kann. Alternativ oder zusätzlich kann verhindert werden, dass Druckmessungen unter Berücksichtigung eines fehlerhaften Vordrucks ausgeführt werden, oder die Inbetriebnahme des Druckmessgeräts gänzlich unterbunden werden, solange kein plausibler Vordruck bestimmt worden ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das die Messgenauigkeit nicht durch die Berücksichtigung eines fehlerbehaften Vordrucks beeinträchtigt wird.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: ein mit einem Druckmittler ausgestattetes Relativdruckmessgerät;
2 zeigt: ein ohne Druckmittler betriebenes Absolutdruckmessgerät, und
3 zeigt: ein mit zwei Druckmittlern ausgestattetes Differenzdruckmessgerät.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Druckmessgerät. Es umfasst einen Drucksensor 1, der einen darauf einwirkenden Druck p in ein elektrisches Messsignal umwandelt.
Der Drucksensor 1 umfasst eine auf einem Grundkörper von diesem beabstandet angeordnete Messmembran 3, deren Außenseite im Messbetrieb mit dem zu messenden Druck p beaufschlagt wird. Der im Messbetrieb auf die Messmembran 3 einwirkende Druck p bewirkt eine Auslenkung der Messmembran 3, der mittels eines elektromechanischen Wandlers erfasst, und in das vom zu messenden Druck p abhängige elektrische Messsignal umgewandelt wird, das dann für eine weitere Verarbeitung und/oder Auswertung einer an den Wandler angeschlossenen Messelektronik 5 zur Verfügung steht. Im Messbetrieb bestimmt die Messelektronik 5 anhand des vom zu messenden Druck p abhängigen Messsignals den zu messenden Druck p. Hierzu wird vorzugsweise eine beispielsweise anhand einer im Rahmen einer Druckmessgerätkalibration bestimmten im Druckmessgerät abgespeicherten Kennlinie des Druckmessgeräts herangezogen, über die den Messsignalen ein Druckmessergebnis zugeordnet ist.
Als Drucksensoren 1 eignen sich beispielsweise Halbleiter-Sensoren, wie z.B. Silizium-Chips mit einer auf einem Grundkörper aufgebrachten druckempfindlichen Messmembran mit darin eindotierten piezo-resistiven Widerstandselementen, die beispielsweise zu einer Mess-Brückenschaltung zusammengeschaltet sind. Alternativ können aber auch andere Sensorarten, z.B. kapazitive keramische Druckmesszellen, eingesetzt werden.
Der zu messende Druck p wird dem Drucksensor 1 über einen diesem vorgelagerten Druckmittler 7 zugeführt. Dieser umfasst beispielsweise eine nach außen von einer Trennmembran 9 abgeschlossene Druckempfangskammer 11, die über eine Druckübertragungsleitung 13 mit einer Druckmesskammer 15 verbunden ist, in der die Außenseite der Messmembran 3 dem in der Druckmesskammer 15 herrschenden Druck ausgesetzt ist.
Der Innenraum des Druckmittlers 7, hier also die Innenräume der Druckempfangskammer 11, der Druckübertragungsleitung 13 und der Druckmesskammer 15, ist mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit ausgefüllt. Als Druck übertragende Flüssigkeit werden dabei vorzugsweise inkompressible Flüssigkeiten mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt. Beispiele für Druck übertragenden Flüssigkeiten sind Silikonöle, insb. Silikonöle auf Polydimethylsilixan- oder Polymethylphenylsiloxanbasis, Olephynöle, Pflanzenöle, perfluorierte Flüssigkeiten, Halokarbonöle, ionische Flüssigkeiten, sowie Glyzerin.
Die Druckübertragungsleitung 13 ist kann als starre oder als flexible Leitung ausgebildet sein. Flexible Leitungen bieten den Vorteil, dass die räumliche Anordnung der Trennmembran 9 am Einsatzort relativ zum Drucksensor 1 weitestgehend frei wählbar ist, und somit optimal an die Bedingungen am Einsatzort des Druckmessgeräts angepasst werden kann.
Im Messbetrieb wird der zu messende Druck p der Außenseite der Trennmembran 9 zugeführt, und über die Druck übertragende Flüssigkeit in die Druckmesskammer 15 übertragen, wo er dann auf die Messmembran 3 des Drucksensors 1 einwirkt.
Das Druckmessgerät kann, wie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellt, als Relativdruckmessgerät ausgestaltet sein. In dem Fall wird als Drucksensor 1 beispielsweise ein Relativdrucksensor eingesetzt, dessen Messmembran 3 auf deren Innenseite über eine Referenzdruckzufuhr 17 mit einem Referenzdruck p_ref beaufschlagt wird, bezogen auf den der zu messende Druck p erfasst werden soll. Alternativ kann das Druckmessgerät als Absolutdruckmessgerät ausgestaltet werden, indem als Drucksensor beispielsweise ein Absolutdrucksensor eingesetzt, der unter der Messmembran 3 eine evakuierte Kammer aufweist.
Das Druckmessgerät umfasst eine Vorrichtung zur Ermittlung eines durch eine Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingten, permanent auf den Drucksensor 1 einwirkenden Vordrucks p₀. Diese Vorrichtung wird vorzugsweise durch den Drucksensor 1, und die ohnehin vorhandene Messelektronik 5 gebildet. Sie umfasst eine an die Messelektronik 5 angeschlossene Bedieneinheit 19, über die eine Vordruckmessung auslösbar ist. Die Bedieneinheit 19 kann beispielsweise in einer Bedienoberfläche des Druckmessgeräts integriert sein, über die ein Benutzer die Vordruckmessung auslösen kann. Alternativ kann die Bedieneinheit 19 auch in einer entfernt vom Druckmessgerät angeordneten an das Druckmessgerät angeschlossenen Einheit, z.B. in einem Computer, oder in einem an das Druckmessgerät angeschlossenen Prozesssteuerungs- oder Prozessleitsystem, angeordnet sein.
Die Auslösung der Vordruckmessung erfolgt je nach Ausgestaltung der Bedieneinheit 19 manuell durch einen Bediener des Druckmessgeräts, oder, z.B. im Rahmen einer automatisierten Inbetriebnahme des Druckmessgeräts, über die an das Druckmessgerät angeschlossene Einheit.
Dabei wird derart Verfahren, dass das Druckmessgerät in einer gewünschten Einbaulage am Einsatzort installiert wird. Je nach Einbaulage bildet die Druck übertragende Flüssigkeit eine mehr oder weniger hohe auf die Messmembran 3 wirkende Flüssigkeitssäule aus, und bewirkt hierdurch am Einsatzort einen auf die Messmembran 3 permanent einwirkenden Vordruck p₀. Dabei bewirken oberhalb der Höhe der Messmembran 3 befindliche Anteile der Druck übertragenden Flüssigkeit eine von deren Höhenunterschied relativ zur Messmembran 3 abhängigen Erhöhung des Vordrucks p₀ und unterhalb der Höhe der Messmembran 3 befindliche Anteile eine von deren Höhenunterschied relativ zur Messmembran 3 abhängigen Erniedrigung des Vordrucks p₀. Anteile der Druck übertragenden Flüssigkeit, die sich auf der Höhe der Messmembran 3 befinden leisten insoweit keinen Beitrag zur Erhöhung bzw. Erniedrigung des Vordrucks p₀. Je nach Einbaulage kann der aufgrund der Beiträge aller Anteile der Druck übertragenden Flüssigkeit insgesamt auf die Messmembran 3 einwirkende Vordruck p₀ folglich ein Über- oder ein Unterdruck sein, oder es kann sich insgesamt ein Vordruck p₀ von 0 oder vernachlässigbar geringem Wert ergeben.
Wird über die Bedieneinheit 19 am Einsatzort eine Vordruckmessung ausgelöst, so wird der während der Vordruckmessung auf die Messmembran 3 einwirkende Druck vom elektromechanischen Wandler des Drucksensors 1 in ein elektrisches Messsignal umgewandelt, das der an den Drucksensor 1 angeschlossenen Messelektronik 5 zugeführt wird. Letztere bestimmt anhand des Messsignals, den während der Vordruckmessung mit dem Drucksensor 1 gemessenen Druck p_M. Dies geschieht vorzugsweise anhand der im Druckmessgerät, z.B. in der Messelektronik 5, abgespeicherten Kennlinie des Druckmessgeräts, über die den Messsignalen des Drucksensors 1 ein Druckmessergebnis zugeordnet ist.
Der zu bestimmende Vordruck wird dann anhand des mit dem Drucksensor 1 während der Vordruckmessung gemessenen Drucks p_M ermittelt. Dabei ist der während der Vordruckmessung von außen auf die Trennmembran 9 des Druckmittlers 7 einwirkende Druck p zu berücksichtigen. Bei Relativdruckmessgeräten wird die Trennmembran 9 hierzu vorzugsweise mit dem Referenzdruck p_ref beaufschlagt, der über die Referenzdruckzufuhr 17 auch auf die Innenseite der Messmembran 3 des Drucksensors einwirkt. In dem Fall wird der mit dem Drucksensor 1 während der Vordruckmessung gemessene Druck p_M als Vordruck ermittelt. Bei Absolutdruckmessgeräten wird die Trennmembran 9 hierzu mit einem auf andere Weise gemessenen oder bekannten Druck p_V beaufschlagt. Hierzu wird die Trennmembran 9 beispielsweise in eine Druckkammer eingebracht, die mittels einer daran angeschlosenen Vakuumpumpe auf einem bekannten Vakuumdruck gehalten wird. Der während der Vordruckmessung gemessene Druck p_M entspricht hier der Summe aus dem bekannten Druck p_V und dem zu ermittelnden Vordruck.
Entsprechend ist der ermittelte Vordruck hier gleich der Differenz des gemessene Drucks p_M und des bekannten Drucks p_V.
Erfindungsgemäß ist im Druckmessgerät ein Speicher 21 vorgesehen, in dem ein messgerät-spezifischer Wertebereich W = [p₀ ^min; p₀ ^max] für den Vordruck p₀ abgespeichert ist. Dieser messgerät-spezifische Wertebereich W = [p₀ ^min; p₀ ^max] umfasst alle Werte, die der Vordruck p₀ dieses spezifischen Druckmessgeräts in Abhängigkeit von dessen Einbaulage annehmen kann. Der Wertebereich W wird hierzu vor der ersten Installation des Druckmessgeräts an einem Einsatzort ermittelt, und im Speicher 21 des Druckmessgerät abgelegt.
Dabei entspricht die Obergrenze p₀ ^max des Wertebereichs dem größten Wert, den der Vordruck p₀ in dem jeweiligen Druckmessgerät maximal annehmen kann. Diese Obergrenze p₀ ^max tritt bei Druckmessgeräten mit nur einen einzigen Druckmittler 7 auf, wenn die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des Druckmittlers 7 jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 3 oberhalb der Messmembran 3 angeordnet sind. Entsprechend ist die Untergrenze p₀ ^min des Wertebereichs durch den kleinsten Wert gegeben, den der Vordruck p₀ in dem jeweiligen Druckmessgerät annehmen kann. Diese Untergrenze p₀ ^min tritt bei Druckmessgeräten mit nur einem einzigen Druckmittler 7 auf, wenn die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des Druckmittlers 7 jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 3 unterhalb der Messmembran 3 angeordnet sind.
Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min können werkseitig experimentell mit dem Druckmessgerät bestimmt werden. Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min werden gemessen, indem das Druckmessgerät in die oben genannten Einbaulagen gebracht, und der dann jeweils auf der Messmembran 3 lastende Vordruck p₀ mit der Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks p₀ auf die oben beschriebene Weise gemessen, und anschließend im Speicher 21 abgelegt wird. Wird diese Vordruckmessung anhand der Kennlinie des Druckmessgeräts ausgeführt, die im späteren Messbetrieb auch zur Druckmessung herangezogen wird, bietet dies den Vorteil, dass der auf diese Weise ermittelte Wertbereich W automatisch die Einbaulage berücksichtigt, bei der die Kennlinie des Druckmessgeräts aufgezeichnet wurde.
Alternativ können Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min numerisch als von einer Flüssigkeitssäule ausgeübter hydrostatischer Druck berechnet werden. Eine Flüssigkeitssäule der Höhe h übt einen hydrostatischen Druck aus, der gleich dem Produkt von deren Dichte ϱ, der Gravitationskonstanten und deren Höhe h ist. Entsprechend dieser physikalischen Gesetzmäßigkeit können Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min anhand der Abmessungen der Druckempfangskammer 11, der Druckübertragungsleitung 13 und des vor der Messmembran 3 befindlichen Bereichs der Druckmesskammer 15, der durch die jeweilige Einbaulage gegebenen Höhen der einzelnen Bereiche des Innenraums des Druckmittlers 7 relativ zur Messmembran 3, und der Dichte ϱ der verwendeten Druck übertragenden Flüssigkeit numerisch berechnet werden. Bei der numerischen Bestimmung des Wertebereichs W, sind dessen Werte vorzugsweise auf denjenigen Vordruck bezogen, der bei der Ermittlung der Kennlinie des Druckmessgeräts auf den Drucksensor 1 eingewirkt hat. Hierzu wird vorzugsweise derjenige Vordruck, der bei der Einbaulage, bei der die Kennlinie aufgezeichnet wurde, auf den Drucksensor 1 eingewirkt hat numerisch berechnet, und als Nullpunkt der Vordruckskala angesetzt. Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min werden dann als auf diesen Nullpunkt bezogene Werte bestimmt und im Speicher 21 abgespeichert.
Erfindungsgemäß ist im Druckmessgerät eine an die Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks angeschlossene Überprüfungseinheit 23 vorgesehen, die Zugriff auf den Speicher 21 hat, und die den am Einsatzort während der Vordruckmessung von der Vorrichtung ermittelten Vordruck anhand des im Speicher 21 abgelegten Wertebereichs W auf Plausibilität überprüft. Überprüfungseinheit 23 und Speicher 21 können – wie hier dargestellt – als Bestandteile der Messelektronik 5, oder als separate Einheiten ausgebildet sein.
Für eine fehlerfreie Vordruckmessung ist es erforderlich, dass während der Vordruckmessung am Einsatzort kein bei der Vordruckbestimmung nicht berücksichtigter Druck p von außen auf die Trennmembran 9 einwirkt. Sofern diese Bedingung während der Vordruckmessung erfüllt war, entspricht der anhand des während der Vordruckmessung gemessenen Drucks p_M ermittelte Vordruck dem tatsächlich durch die Einbaulage bedingten Vordruck p₀, und liegt somit innerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs W. Liegt der ermittelte Vordruck innerhalb des Wertebereichs W, so wird er von der Überprüfungseinheit 23 als plausibel eingestuft, und in einem Messgerätspeicher 25 als Vordruck p₀ abgespeichert.
Im Anschluss an die Abspeicherung des Vordrucks p₀ können mit dem Druckmessgerät bezüglich des Vordrucks p₀ korrigierte Druckmessungen ausgeführt werden. Dabei wird die Trennmembran 9 mit dem zu messenden Druck p beaufschlagt, der über den Druckmittler 7 auf den Drucksensor 1 übertragen, und von diesem in ein elektrisches Messsignal umgewandelt wird. Die Messelektronik 5 bestimmt dann anhand des im Messgerätspeicher 25 abgelegten Vordrucks p₀ und dem aktuellen Messsignal den bezüglich des von der Einbaulage abhängigen Vordrucks p₀ korrigierten gemessen Druck p. Dies kann beispielsweise anhand der oben genannten Kennlinie geschehen, die dem Messsignal ein Druckmessergebnis zuordnet, zu dem dann der Vordruck p₀ als Offset hinzugerechnet wird.
Am Einsatzort besteht jedoch die Gefahr, dass die Vordruckmessung zu einem Zeitpunkt ausgelöst wird, zu dem der Druckmittler 7 von außen mit einem zusätzlichen bei der Vordruckbestimmung nicht berücksichtigten Druck p beaufschlagt ist. Typische Beispiele hierfür sind Fälle, in denen ein am Einsatzort ablaufender Prozess während der Vordruckmessung nicht unterbrochen wurde, oder in denen die Vordruckmessung aufgrund eines Bedienfehlers oder einer Fehlsteuerung zur falschen Zeit ausgelöst wurde. Ein weiteres Beispiel sind Druckmessgeräte mit denen am Einsatzort ein hydrostatischer Druck eines Füllguts in einem Behälter gemessen werden soll, bei denen die Vordruckmessung bei bereits mit dem Füllgut befüllten Behälter durchgeführt wurde.
In allen diesen Fällen überlagert sich der von außen einwirkende Druck p dem permanent auf den Drucksensor 1 einwirkenden Vordruck p₀. Dabei ist der zusätzliche Druck p regelmäßig deutlich größer als der Vordruck p₀. Entsprechend liegt der unter Einwirkung des sehr viel größeren zusätzlichen Drucks p während der Vordruckmessung gemessene Druck p_M in diesen Fällen regelmäßig außerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs W. Ist das der Fall, wird der ermittelte Vordruck von der Überprüfungseinheit 23 als unplausibel erkannt, und vorzugsweise verworfen.
Dabei sind die Überprüfungseinheit 23 und/oder die Messelektronik 5 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie eine Abspeicherung des ermittelten Vordrucks im Messgerätspeicher 25 nur dann zulassen, wenn der ermittelte Vordruck innerhalb des im Speicher 21 abgelegten Wertbereichs W liegt.
Das Druckmessgerät ist vorzugsweise mit einem Ausgang 27 ausgestattet, über den die Überprüfungseinheit 23 einen Alarm oder eine Warnung ausgibt, und/oder eine Wiederholung der Vordruckmessung einfordert, wenn der ermittelte Vordruck außerhalb des im Speicher 21 abgelegten Wertebereichs W liegt.
Hierzu kann über diesen Ausgang 27 eine entsprechende Anzeige auf einem Display des Druckmessgeräts bewirkt werden, ein Aufleuchten einer Leuchtdiode bewirkt werden, oder ein entsprechendes analoges oder digitales Signal ausgegeben werden, das einer an das Druckmessgerät angeschlossenen übergeordneten Einheit, wie z.B. einem Computer, einer Prozesssteuerung oder einem Prozessleitsystem, zugeführt wird.
Vorzugsweise wird die Aufnahme des Messbetriebs durch das Druckmessgerät solange unterbunden, bis ein von der Überprüfungseinheit 23 für plausibel erachteter Vordruck p₀ bestimmt und im Messgerätspeicher 25 abgelegt wurde.
Alternativ kann das Druckmessgerät, insb. dessen Messelektronik 5 derart ausgestaltet sein, dass es Druckmessungen auch dann vornehmen kann, wenn zuvor noch kein von der Überprüfungseinheit 23 für plausibel erachteter Vordruck p₀ bestimmt und im Messgerätspeicher 25 abgelegt wurde. In diesem Fall wird die Korrektur eines durch den Vordruck p₀ bedingten Messfehlers vorzugsweise anhand eines werkseitig im Druckmessgerät abgespeicherten Hilfswerts für den Vordruck ausgeführt. Dabei kann als Hilfswert ein Vordruck p₀ von Null angesetzt werden, was einem Verzicht auf eine Korrektur des vordruck-bedingten Messfehlers entspricht, oder es kann als Hilfswert beispielsweise ein Vordruck p₀ angesetzt werden, der dem Mittelwert M = ½ (p₀ ^max – p₀ ^min), der vom Wertebereich W umfassten Vordruckwerte entspricht.
In beiden Fällen wird vom Druckmessgerät vorzugsweise zusätzlich zu den ermittelten Druckmessergebnissen deren Fehlerbehaftung angezeigt. Das kann beispielsweise über den Ausgang 27 getrennt von der Ausgabe der Druckmessergebnisse erfolgen. Alternativ kann den vom Druckmessgerät, beispielsweise über eine digitale Kommunikationsleitung oder eine Busleitung ausgegebenen Druckmessergebnissen ein entsprechendes Signal überlagert oder hinzugefügt werden, dass deren Fehlerbehaftung anzeigt.
Die Erfindung kann völlig analog auch in Verbindung mit Druckmessgeräten eingesetzt werden, die ohne den Einsatz Druckmittlern betrieben werden. Während der eingangs genannte durch das Eigengewicht der Messmembran des Drucksensors bedingte Vordruck bei mit Druckmittlern ausgestatteten Druckmessgeräten gegenüber dem durch die Flüssigkeit des Druckmittlers bedingten Vordruck vernachlässigbar ist, kann er bei ohne Druckmittler betriebenen Druckmessgeräten zur Verbesserung von deren Messgenauigkeit durchaus relevant sein. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Druckmessgeräts ist in 2 dargestellt. Aufgrund der großen Übereinstimmung mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind lediglich die gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1 bestehenden Unterschiede beschrieben. Im Übrigen wird auf die obigen Ausführungen zur Ausgestaltung der Vorrichtung, zur Ausführung der Vordruckmessung, zur Plausibilitätskontrolle des ermittelten Vordrucks durch die Überprüfungseinheit 23, sowie die darauf folgenden weiteren Maßnahmen verwiesen.
Im Unterschied zu 1 wird die Messmembran 3 des Drucksensors 1 hier im Messbetrieb über einen Prozessanschluss unmittelbar mit dem zu messenden Druck p beaufschlagt. Ein Beispiel für Drucksensoren, die unmittelbar dem Medium, dessen Druck gemessen werden soll, ausgesetzt werden können, sind keramische Drucksensoren mit einer auf einem Grundkörper unter Einschluss einer Messkammer aufgebrachten keramischen Messmembran. Genau wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel umfasst das in 2 dargestellte Druckmessgerät eine identisch aufgebaute Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks p₀, mit der der von der Einbaulage abhängige durch das Eigengewicht de Messmembran 3 bedingte Vordruck ermittelt, und dann mittels der ebenfalls identisch aufgebauten Überprüfungseinrichtung 23 anhand des im Speicher 21 abgelegten messgerät-spezifischen Wertebereicht W überprüft wird. Dabei tritt die Obergrenze p₀ ^max des Wertebereichs W in einer Einbaulage auf, in der die Messmembran 3 bezogen auf die Richtung der Erdanziehungskraft über dem Grundkörper des Drucksensors 1 angeordnet ist. Die Untergrenze p₀ ^min tritt in einer Einbaulage auf, bei der die Messmembran 3 bezogen auf die Richtung der Erdanziehungskraft unter dem Grundkörper des Drucksensors 1 angeordnet ist. Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min des Wertebereichs W können auch hier auf die oben beschriebene Weise experimentell bestimmt werden. Alternativ können sie numerisch anhand von Simulationsrechnungen berechnet werden, bei denen anhand der Abmessungen, der Dichte und der elastischen Eigenschaften der Messmembran 3 deren von der Einbaulage abhängige Durchbiegung berechnet, und einem ermittelten Vordruck zugeordnet wird. Dieser ermittelte Vordruck entspricht demjenigen Druck, der die berechnete Durchbiegung unter Schwerelosigkeit bewirken würde. Dabei wird auch hier vorzugsweise der Vordruck, der bei der Aufzeichnung der Kennlinie des Drucksensors 1 vorgelegen hat, als Nullpunkt der Vordruckskala angesetzt, und Ober- und Untergrenze p₀ ^max, p₀ ^min des Wertebereichs W als auf diesen Nullpunkt bezogene Werte ermittelt, und im Speicher 21 abgespeichert.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Druckmessgerät ein Differenzdruckmessgerät ist. Es umfasst einen Differenzdrucksensor 29, dem im Messbetrieb über einen ersten Druckmittler 7a ein erster Druck p₁, und über einen zweiten Druckmittler 7b ein zweiter Druck p₂ zugeführt wird. Die Druckmittler 7a, 7b weisen auch hier wieder jeweils eine von einer Trennmembran 9a, 9b abgeschlossene Druckempfangskammer 11a, 11b auf, die jeweils über eine Druckübertragungsleitung 13a, 13b mit einer Druckmesskammer 15a, 15b verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Differenzdrucksensor 29 eine in einem Sensorgehäuse eingespannte Messmembran 31 auf, die den Innenraum des Sensorgehäuses in die beiden Druckmesskammern 15a, 15b unterteilt. Entsprechend bewirkt eine im Messbetrieb zwischen dem ersten und dem zweiten Druck p₁, p₂ bestehende Druckdifferenz eine von diesem Differenzdruck ∆p abhängige Auslenkung der Messmembran 31, die mittels eines elektromechanischen Wandlers in ein Differenzdruckmesssignal umgewandelt wird, das der Messelektronik 5 zugeführt wird, die anhand des Differenzdruckmesssignals den zu messenden Differenzdruck ∆p bestimmt.
Auch hier bewirkt die Druck übertragende Flüssigkeit, mit der die beiden Druckmittler 7a, 7b befüllt sind, aufgrund der Schwerkraft einen von der Einbaulage des Differenzdruckmessgeräts abhängigen Vordruck ∆p₀, der sich im Messbetrieb dem zu messenden Differenzdruck überlagert. Dieser ist durch die Differenz des durch die Einbaulage des Differenzdruckmessgeräts bedingten durch den ersten Druckmittler 7a auf den Differenzdrucksensor 29 ausgeübten Teil-Vordrucks p₀ ^a und des durch den zweiten Druckmittler 7b auf den Differenzdrucksensor 29 ausgeübten Teil-Vordrucks p₀ ^b gegeben.
Der durch das Eigengewicht der Messmembran 31 bedingte Vordruck ist hier gegenüber dem durch die Druck übertragende Flüssigkeit bedingten Vordruck vernachlässigbar gering, und daher in diesem Ausführungsbeispiel nicht berücksichtigt.
Genauso wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 ist auch hier eine Vorrichtung zur Ermittlung des durch eine Einbaulage des Differenzdruckmessgeräts am Einsatzort bedingten, permanent auf den Differenzdrucksensor 29 einwirkenden Vordrucks ∆p₀ vorgesehen, mit der genau wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel eine Vordruckmessung am Einsatzort ausgeführt werden kann. Dabei gelten die obigen Ausführungen zur Ausgestaltung der Vorrichtung, zur Ausführung der Vordruckmessung, zur Plausibilitätskontrolle des ermittelten Vordrucks durch die Überprüfungseinheit 23, sowie die darauf folgenden weiteren Maßnahmen entsprechend.
Im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist der während der Vordruckmessung gemessene Druck ∆p_M ein Differenzdruck. Genauso sind auch die im Speicher 21 abgelegte Wertebereich W enthaltenen Vordrücke ∆p₀ Differenzdrücke.
Die Obergrenze ∆p₀ ^max des Wertebereichs W tritt hier in derjenigen Einbaulage auf, in der die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des ersten Druckmittlers 7a jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 31 oberhalb Messmembran 31 angeordnet sind, und die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des zweiten Druckmittlers 7b jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 31 unterhalb der Messmembran 31 angeordnet sind. Die Untergrenze ∆p₀ ^min des Wertebereichs W tritt in derjenigen Einbaulage auf, in der die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des zweiten Druckmittlers 7b jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 31 oberhalb Messmembran 31 angeordnet sind, und die einzelnen Teilbereiche des mit der Flüssigkeit gefüllten Innenraums des ersten Druckmittlers 7a jeweils in dem größten möglichen Abstand von der Messmembran 31 unterhalb der Messmembran 31 angeordnet sind. Sind die beiden Druckmittler 7a, 7b identisch aufgebaut, weisen Obergrenze ∆p₀ ^max und Untergrenze ∆p₀ ^min des Wertebereichs W betragsmäßig identische Werte mit umgekehrten Vorzeichen auf, d.h.: W = [∆p₀ ^min, ∆p₀ ^max] mit ∆p₀min = –|∆p₀ ^max|.
Ober- und Untergrenze ∆p₀ ^max, ∆p₀ ^min können auch hier werkseitig experimentell mit dem Differenzdruckmessgerät bestimmt werden. Dabei sind beide Trennmembranen 9a, 9b jeweils mit dem gleichen Druck, z.B. dem Atmosphärendruck, zu beaufschlagen. Die Vordruckmessung erfolgt auch hier, indem das Differenzdruckmessgerät in die entsprechenden Einbaulagen gebracht, und der dann auf der Messmembran 31 lastende Vordruck ∆p₀ mit der Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks p₀ gemessen, und anschließend im Speicher 21 abgelegt wird.
Alternativ können Ober- und Untergrenze ∆p₀ ^max, ∆p₀ ^min auch hier numerisch anhand der auf den Differenzdrucksensor 29 einwirkende hydrostatischen Drücke berechnet werden, in dem die Differenz des von der im ersten Druckmittler 7a enthaltenen Flüssigkeit auf den Differenzdrucksensor 29 ausgeübte hydrostatischen Drucks und des von der im zweiten Druckmittler 7b enthaltenen Flüssigkeit auf den Differenzdrucksensor 29 ausgeübte hydrostatischen Drucks berechnet wird. Dabei wird auch hier der Vordruck, der bei derjenigen Einbaulage vorlag, bei der die Kennlinie des Differenzdruckmessgeräts aufgezeichnet wurde, als Nullpunkt der Vordruckskala verwendet, auf den Ober- und Untergrenze ∆p₀ ^max, ∆p₀ ^min des Wertebereichs W bezogen werden.
Die Erfindung ist auch in Verbindung mit Differenzdruckmessgeräten einsetzbar, die mit zwei getrennten Drucksensoren ausgestattet sind, denen jeweils ein Druckmittler vorgeschaltet ist. Im Messbetrieb wird jeder der beiden Drucksensoren über seinen Drucksensor mit einem Druck p₁, p₂ beaufschlagt, und anhand der beiden von den Drucksensoren gemessenen Drücken der gesuchte Differenzdruck zwischen den beiden Drücken p₁, p₂ rechnerisch bestimmt. In dem Fall wird jeder der beiden Drucksensoren zusammen mit seinem Druckmittler als Druckmessgerät aufgefasst, und die Erfindung wie oben beschrieben ausgeführt.
In Verbindung mit Druckmessgeräten, die mindestens einen Temperatursensor 33 zur Erfassung der Temperatur T am Einsatzort aufweisen, kann zusätzlich eine aufgrund der thermischen Ausdehnung der Druck übertragenden Flüssigkeiten bestehende Temperaturabhängigkeit des auf dem Drucksensor 1, 29 lastenden Vordrucks p₀(T):= f(T) bzw. ∆p₀(T):= f(T) berücksichtigt werden. Ist, wie in 1 und 3 dargestellt, nur ein Temperatursensor 33 vorgesehen, ist dieser vorzugsweise in der Nähe des Drucksensors 1, 29 angeordnet. Alternativ können mehrere Temperatursensoren über die Druckmittler 7a, 7b verteilt angeordnet werden, und anhand der damit ausgeführten Temperaturmessungen und der Abmessungen der Druckmittler 7a, 7b eine mittlere Temperatur der Druck übertragenden Flüssigkeit als Temperatur T am Einsatzort bestimmt werden.
Zur Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit können Obergrenze und Untergrenze p₀ ^max(T), ∆p₀ ^min(T) bzw. ∆p₀ ^max(T), ∆p₀ ^min(T) des Wertebereichs W(T) als temperaturabhängige Größen experimentell bestimmt oder numerisch anhand des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Flüssigkeit berechnet und im Druckmessgerät abgespeichert werden. Alternativ kann ein Temperaturbereich, in dem das Druckmessgerät einsetzbar ist, in Temperaturbereiche ∆T_i mit i = 1, ..., n unterteilt, und für jeden Temperaturbereich ein zugehöriger Wertebereiche W(∆T_i) ermittelt und abgespeichert werden.
Es wird die während der Vordruckmessung am Einsatzort herrschende Temperatur T_M mittels des Temperatursensors 33 erfasst, und der ermittelte Vordruck anhand des für diese Temperatur T_M abgespeicherten Wertebereichs W(T) bzw. W(∆T_i) auf Plausibilität überprüft. Liegt er innerhalb dieses Wertebereichs W(T_M) bzw. W(∆T_i), wird er unter Zuordnung zu der am Einsatzort während seiner Erfassung gemessenen Temperatur T_M im Druckmessgerät abgespeichert.
Vorzugsweise wird vor der ersten Inbetriebnahme des Druckmessgeräts eine funktionale Abhängigkeit des Vordrucks p₀:= f(T) bzw. ∆p₀:= f(T) dieses Druckmessgeräts von der Temperatur T am Einsatzort experimentell oder numerisch bestimmt, und im Druckmessgerät abgespeichert.
Dies erlaubt es im nachfolgenden Messbetrieb die Temperaturabhängigkeit des im Druckmessgerät auf den Drucksensor 1, 29 wirkenden Vordrucks p₀(T) bzw. ∆p₀(T) zu berücksichtigen. Dabei wird im Messbetrieb die Temperatur T am Einsatzort gemessen. Anschließend bestimmt die Messelektronik 5 anhand der gemessenen Temperatur T, der funktionalen Abhängigkeit des Vordrucks p₀:= f(T) bzw. ∆p₀:= f(T) von der Temperatur T, und dem unter Zuordnung zu der am Einsatzort während der Vordruckmessung am Einsatzort gemessenen Temperatur T_M im Druckmessgerät abgespeicherten Vordruck p₀(T_M) bzw. ∆p₀(T_M), den bei dieser Temperatur T im Messbetrieb auf den Drucksensor 1, 29 einwirkenden Vordruck p₀(T), ∆p₀(T).
Die Messelektronik 5 bestimmt dann anhand dieses in Abhängigkeit von der Temperatur am Einsatzort ermittelten Vordrucks p₀(T), ∆p₀(T) und dem aktuellen Messsignal ein bezüglich des von der Einbaulage und der Temperatur T abhängigen Vordrucks p₀(T) korrigiertes Druckmessergebnis. Dies kann beispielsweise anhand der oben genannten Kennlinie geschehen, die dem Messsignal ein Druckmessergebnis zuordnet, zu dem dann der in Abhängigkeit von der Temperatur T am Einsatzort ermittelte Vordruck p₀(T), ∆p₀(T) als Offset hinzugerechnet wird.
Bezugszeichenliste

1: Drucksensor
3: Messmembran
5: Messelektronik
7: Druckmittler
9: Trennmembran
11: Druckempfangskammer
13: Druckübertragungsleitung
15: Druckmesskammer
17: Referenzdruckzufuhr
19: Bedieneinheit
21: Speicher
23: Überprüfungseinheit
25: Messgerätspeicher
27: Ausgang
29: Differenzdrucksensor
31: Messmembran
33: Temperatursensor

Claims

Druckmessgerät, insb. Absolutdruck-, Relativdruck- oder Differenzdruckmessgerät, mit – einem Drucksensor (1, 29), der einen darauf einwirkenden Druck in ein elektrisches Messsignal umwandelt, und – einer Vorrichtung zur Ermittlung eines durch eine Einbaulage des Druckmessgeräts am Einsatzort bedingten, aufgrund der Schwerkraft auf den Drucksensor (1, 29) ausgeübten Vordrucks (p₀, ∆p_0, p₀(T), ∆p₀(T)), die den von ihr zu ermittelnden Vordruck anhand eines mit dem Drucksensor (1, 29) während einer mit der Vorrichtung ausgeführten Vordruckmessung gemessenen Drucks (p_M, ∆p_M, p_M(T_M), ∆p_M(T_M)) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Speicher (21) vorgesehen ist, in dem ein messgerät-spezifischer Wertebereich (W, W(T), W(∆T_i)) für den Vordruck (p₀, ∆p_0; p₀(T), ∆p₀(T)) abgespeichert ist, der alle Werte umfasst, die der Vordruck (p₀, ∆p_0; p₀(T), ∆p₀(T)) in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulagen annehmen kann, und – eine an die Vorrichtung angeschlossene Überprüfungseinheit (23) vorgesehen ist, die den von der Vorrichtung ermittelten Vordruck anhand des im Speicher (21) abgelegten Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) auf Plausibilität überprüft.
Druckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der messgerät-spezifische Wertebereiche (W, W(T), W(∆T_i)) für den Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T), ∆p₀(T)) ein experimentell bestimmter oder ein numerisch berechneter Wertbereich (W, W(T), W(∆T_i)) ist – dessen Obergrenze (p₀ ^max, ∆p₀ ^max, p₀ ^max(T), ∆p₀ ^max(T)) gleich dem größten Wert ist, den der Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T), ∆p₀(T)) in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulage aufweisen kann, und – dessen Untergrenze (p₀ ^min, ∆p₀ ^min, p₀ ^min(T), ∆p₀ ^min(T)) gleich dem kleinsten Wert ist, den der Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T), ∆p₀(T)) in diesem Druckmessgerät in Abhängigkeit von dessen Einbaulage aufweisen kann,
Druckmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein dem Drucksensor (1, 29) vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler (7, 7a, 7b) vorgesehen ist, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck (p, p₁, p₂) auf den Drucksensor (1, 29) zu übertragen, und – der numerisch bestimmte Wertebereiche (W, W(T), W(∆T_i)) ein anhand von anhand der Abmessungen der Druckmittler (7, 7a, 7b) und der darin enthaltenen Druck übertragenden Flüssigkeiten bestimmten hydrostatischen Drücken, die die in den Druckmittlern (7, 7a, 7b) enthaltenen Flüssigkeiten auf den Drucksensor (1, 29) ausüben, bestimmter Wertebereich (W, W(T), W(∆T_i)) ist, oder – der Drucksensor (1) ein ohne vorgelagerten Druckmittler eingesetzter Drucksensor (1) ist, und – der numerisch bestimmte Wertebereiche (W) ein anhand von Simulationsrechnungen berechneter Wertebereich (W) ist, bei denen anhand der Abmessungen, der Dichte und der elastischen Eigenschaften der Messmembran (3) deren von der Einbaulage abhängige Durchbiegung berechnet wird, und einem Vordruck (p₀) zugeordnet wird, der diese Durchbiegung unter Schwerelosigkeit bewirken würde.
Druckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein dem Drucksensor (1, 29) vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler (7, 7a, 7b) vorgesehen ist, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck (p, p₁, p₂) auf den Drucksensor (1, 29) zu übertragen, – ein Temperatursensor (33) zur Messung einer am Einsatzort des Druckmessgeräts herrschenden Temperatur (T) vorgesehen ist, – der Wertebereich (W(T), W(∆T_i)) ein in Abhängigkeit von der Temperatur (T) am Einsatzort abgespeicherter Wertebereich ist, – der insb. derart ausgestaltet ist, dass dessen Ober- und Untergrenze (p₀ ^max(T), ∆p₀ ^min(T); ∆p₀ ^max(T), ∆p₀ ^min(T)) als temperaturabhängige Größen abgespeichert sind, oder bei dem ein Temperaturbereich, in dem das Druckmessgerät einsetzbar ist, in Temperaturbereiche (∆T_i) unterteilt ist, und für jeden Temperaturbereich (∆T_i) ein zugehöriger Wertebereich (W(∆T_i)) abgespeichert ist, und – die Überprüfungseinheit (23) derart ausgestaltet ist, dass sie den von der Vorrichtung während der Vordruckmessung ermittelten Vordruck anhand einer während der Vordruckmessung mittels des Temperatursensors (33) gemessenen Temperatur (T_M) und dem für diese Temperatur (T_M) abgespeicherten Wertebereich (W(T), W(∆T_i)) auf Plausibilität überprüft.
Druckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks eine Bedieneinheit (19), insb. eine Bedienoberfläche des Druckmessgeräts oder eine in einer entfernt vom Druckmessgerät angeordneten an das Druckmessgerät angeschlossenen Einheit angeordnete Bedieneinheit, umfasst, über die eine Vordruckmessung auslösbar ist, und – die Vorrichtung eine an den Drucksensor (1, 29) angeschlossene Messelektronik (5) umfasst, die anhand eines während der Vordruckmessung vom Drucksensor (1, 29) erzeugten Messsignals den gemessenen Druck (p_M, ∆p_M, p_M(T_M), ∆p_M(T_M)) bestimmt, und den von ihr zu ermittelnden Vordruck anhand des gemessenen Drucks (p_M, ∆p_M), p_M(T_M), ∆p_M(T_M)) bestimmt.
Druckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang (27) vorgesehen ist, über den die Überprüfungseinheit (23) einen Alarm oder eine Warnung ausgibt, und/oder eine Wiederholung der Vordruckmessung einfordert, wenn ein von der Vorrichtung ermittelter Vordruck außerhalb des im Speicher (21) abgelegten Wertbereichs (W, W(T), W(∆T_i)) liegt.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Messelektronik (5) ein Messgerätspeicher (25) zur Abspeicherung des am Einsatzort ermittelten Vordrucks zugeordnet ist, und – die Überprüfungseinheit (23) und/oder die Messelektronik (5) derart ausgestaltet ist, dass sie eine Abspeicherung des von der Vorrichtung ermittelten Vordrucks als Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) im Messgerätspeicher (25) nur dann zulässt, wenn der ermittelte Vordruck innerhalb des im Speicher (21) abgelegten Wertbereichs (W, W(T), W(∆T_i)) liegt.
Druckmessgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) derart ausgestaltet ist, dass sie im Messbetrieb anhand des Messsignals des Drucksensors (1, 29) und eines anhand einer Vordruckmessung bestimmten im Messgerätspeicher (25) abgespeicherten plausiblen Vordrucks (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) ein bezüglich des durch die Einbaulage des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt.
Verfahren zur Inbetriebnahme eines Druckmessgeräts gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Druckmessgerät am Einsatzort in einer dafür vorgesehenen Einbaulage montiert wird, – mittels der Vorrichtung zur Ermittlung des Vordrucks eine Vordruckmessung ausgeführt wird, bei der der zu ermittelnde Vordruck anhand eines in dieser Einbaulage mit dem Drucksensor (1, 29) gemessenen Drucks (p_M, ∆p_M, p_M(T_M), ∆p_M(T_M)) ermittelt wird, und – der ermittelte Vordruck anhand des messgerät-spezifischen Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) auf Plausibilität überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein dem Drucksensor (1, 29) vorgelagerter, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter Druckmittler (7, 7a, 7b) vorgesehen ist, der im Messbetrieb dazu dient, einen von außen darauf einwirkenden Druck (p, p₁, p₂) auf den Drucksensor (1, 29) zu übertragen, – eine während der Vordruckmessung am Einsatzort herrschende Temperatur (T_M) gemessen wird, – der messgerät-spezifische Wertebereich (W(T), W(∆T_i)) ein in Abhängigkeit von der Temperatur (T) am Einsatzort abgespeicherter Wertebereich ist, und – die Überprüfung des ermittelten Vordrucks anhand der während der Vordruckmessung gemessenen Temperatur (T_M) und des in Abhängigkeit von der Temperatur (T) am Einsatzort abgespeicherten messgerät-spezifischen Wertebereichs (W(T), W(∆T_i)) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vordruckmessung und später im Messbetrieb mit dem Druckmessgerät ausgeführte Druckmessungen erfolgen, in dem den dabei vom Drucksensor (1, 29) erzeugten Messsignalen anhand einer vorab aufgezeichneten Kennlinie des Druckmessgeräts ein Druckmessergebnis zugeordnet wird, und – die Werte des messgerät-spezifischen Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) auf denjenigen Vordruck bezogen sind, der bei der Einbaulage, bei der die Kennlinie aufgezeichnet wurde, auf den Drucksensor (1, 29) eingewirkt hat.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass – ein während der Vordruckmessung ermittelter Vordruck nur dann als Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) im Druckmessgerät abgespeichert wird, wenn er innerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) liegt, und – bei im Anschluss an die Abspeicherung mit dem Druckmessgerät ausgeführten Druckmessungen anhand des Messsignals des Drucksensors (1, 29) und des abgespeicherten Vordrucks (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) ein bezüglich des durch die Einbaulage des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass – während der Druckmessungen eine Temperatur (T) am Einsatzort gemessen wird, und – ein anhand des Messsignals des Drucksensors (1, 29), des abgespeicherten Vordrucks (p₀(T_M), ∆p₀(T_M)), der während der Vordruckmessung gemessenen Temperatur (T_M), der während der Druckmessung gemessenen Temperatur (T) und einer Temperaturabhängigkeit (f(T)) des Vordrucks (p₀(T), ∆p₀(T)) ein bezüglich des durch die Einbaulage und die Temperatur (T) am Einsatzort des Druckmessgeräts bedingten Vordrucks korrigiertes Druckmessergebnis bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alarm oder eine Warnung ausgegeben wird, und/oder eine erneute Vordruckmessung eingefordert wird, wenn ein im Rahmen einer Vordruckmessung ermittelter Vordruck als unplausibel erkannt wurde, weil er außerhalb des messgerät-spezifischen Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) lag.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Aufnahme eines Messbetriebs, bei dem mit dem Druckmessgerät ein zu messender Druck (p, ∆p) gemessen wird, durch das Druckmessgerät erst dann zugelassen wird, wenn am Einsatzort ein von der Einbaulage am Einsatzort abhängiger als plausibel erkannter Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) bestimmt worden ist, oder – eine Aufnahme eines Messbetriebs zugelassen wird, bevor am Einsatzort ein von der Einbaulage am Einsatzort abhängiger als plausibel erkannter Vordruck (p₀, ∆p₀, p₀(T_M), ∆p₀(T_M)) bestimmt worden ist, bei dem anhand des Messsignals des Drucksensors (1, 29) und eines vorgegeben Hilfswerts für den Vordruck, insb. einem Hilfswert, der einem Vordruck von Null oder einem durch den Mittelwert (M) des Wertebereichs (W, W(T), W(∆T_i)) gegeben Vordruck entspricht, ein Druckmessergebnis bestimmt, und, insb. unter Anzeige von dessen Fehlerbehaftung, ausgegeben wird.