DE3512529A1 - Differential pressure transducer with measures for compensating the influences of variable noise quantities - Google Patents

Differential pressure transducer with measures for compensating the influences of variable noise quantities

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DE3512529A1 DE19853512529 DE3512529A DE3512529A1 DE 3512529 A1 DE3512529 A1 DE 3512529A1 DE 19853512529 DE19853512529 DE 19853512529 DE 3512529 A DE3512529 A DE 3512529A DE 3512529 A1 DE3512529 A1 DE 3512529A1
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Abstract

The output signal of a differential pressure transducer which transforms a pressure difference into an electrical quantity depends not only on the pressure difference, but also on the static pressure to which the differential pressure transducer is exposed, and on the temperature of the differential pressure transducer. In order to compensate the influence of the static pressure and the temperature, the two measuring chamber halves of the differential pressure transducer have sensors which vary in opposite directions. The difference in the sensor values is a function of the differential pressure, the static pressure and the temperature. The sum of the sensor values is a function of the static pressure and the temperature. In an inductive sensor, the ohmic resistance of the sensor serves as a measure of the temperature; in a capacitive sensor, a temperature sensor thermally connected to the outer wall of the measuring chamber measures the temperature. A computing device combines the temperature signal with the sum of the sensor values and the difference of the sensor values in such a way that the output signal of the differential pressure transducer is a function merely of the differential pressure.

Description

Differenzdruckmeßumformer mit Maßnahmen zur Kompensation derDifferential pressure transmitter with measures to compensate for the

Einflüsse von störenden veränderlichen Größen Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzdruckmeßumformer mit Maßnahmen zur Kompensation der Einflüsse von störenden veränderlichen Größen.Influences of disturbing variable quantities The invention relates on a differential pressure transmitter with measures to compensate for the influences of disturbing variable quantities.

Das Ausgangssignal eines Differenzdruckmeßumformers, der die Differenz zweier Drücke in ein elektrisches Ausgangssignal umformt, ist nicht nur eine Funktion der Druckdifferenz sondern auch eine Funktion anderer Einflußgrößen, insbesondere der Temperatur und des statischen Druckes, wobei die Druckdifferenz üblicherweise klein gegenüber dem statischen Druck ist.The output signal of a differential pressure transducer showing the difference Converting two pressures into an electrical output signal is not just a function the pressure difference but also a function of other influencing variables, in particular the temperature and the static pressure, the pressure difference usually being is small compared to the static pressure.

Aus der DE-OS 23 26 926 ist ein Druckmeßumformer bekannt, dessen Ausgangssignal nicht nur druckabhängig sondern auch temperaturabhängig ist. Das Ausgangssignal steht an der Meßdiagonale einer Brückenschaltung an, die aus druck- und temperaturabhängigen Widerständen gebildet ist. Zur Kompensation des Temperatureinflusses dient eine Regelschaltung, die die Brückenschaltung auf konstanter Temperatur hält. Dabei dient die Spannung an der Speisedi-gonale der Brückenschaltung als Maß für die Temperatur.From DE-OS 23 26 926 a pressure transducer is known whose output signal is not only pressure dependent but also temperature dependent. The output signal is on the measuring diagonal of a bridge circuit, the pressure and temperature dependent Resistors is formed. A is used to compensate for the influence of temperature Control circuit that keeps the bridge circuit at a constant temperature. This serves the voltage at the supply di-gonale of the bridge circuit as a measure of the temperature.

Aus der DE-PS 24 39 809 ist eine Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen Größe bekannt, die eine Korrekturschaltung zur Kompensation des Einflusses der Temperatur auf die von dem Wandler für die zu messende physikalische Größe erzeugte Spannung aufweist. Zur Einsparung von Leitungen wird über eine erste Leitung ein erstes Signal geführt, das sowohl von der zu messenden physikalischen Größe als auch von der Temperatur abhängig ist. Über eine zweite Leitung wird ein zweites Signal geführt, das nur von der Temperatur abhängig ist. Die beiden Signale werden so miteinander verknüpft, daß das resultierende Ausgangssignal nur noch von der zu messenden physikalischen Größe abhängig ist.From DE-PS 24 39 809 a circuit arrangement for measuring a physical quantity known that a correction circuit to compensate for the influence the temperature that of the transducer for the physical one to be measured Has magnitude generated tension. To save on cables, a first Line carried a first signal, which both from the physical to be measured Size as well as temperature is dependent. A second line will be a a second signal that is only dependent on the temperature. The two signals are linked in such a way that the resulting output signal is only from depends on the physical quantity to be measured.

Aus der DE-OS 33 21 580 ist ein kapazitiver Differenzdruckmeßumformer mit einer Einrichtung zur Erfassung der Temperatur für die Kompensation temperaturabhängiger Fehler bekannt. Die Temperatur des Sensors des Differenzdruckmeßumformers wird aus der Summe der reziproken Kapazitätswerte der von den Membranen des Sensors gebildeten Meßkondensatoren ermittelt.From DE-OS 33 21 580 is a capacitive differential pressure transducer with a device for recording the temperature for the compensation of temperature-dependent Known error. The temperature of the sensor of the differential pressure transmitter is off the sum of the reciprocal capacitance values formed by the membranes of the sensor Measuring capacitors determined.

Aus der DE-OS 32 12 611 ist die Verknüpfung eines temperaturabhängigen Drucksignal mit einem Temperatursignal durch einen Mikrocomputer bekannt. Jedoch werden Drucksignal und Temperatursignal von verschiedenen Fühlern geliefert.From DE-OS 32 12 611 the linking of a temperature-dependent Pressure signal with a temperature signal known by a microcomputer. However pressure signal and temperature signal are supplied by different sensors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenzdruckmeßumformer der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß nicht nur der Einfluß der Temperatur kompensiert wird, sondern auch der Einfluß des statischen Druckes.The invention is based on the object of a differential pressure transducer to improve the type mentioned in such a way that not only the influence of temperature is compensated, but also the influence of the static pressure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den nebengeordneten Patentansprüchen 1 bzw. 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Hierbei ist vorteilhaft, daß zu den Leitungen, die bereits in die Meßkammer geführt sind,um das von den störenden veränderlichen Größen überlagerte Differenzdrucksignal zu erfassen, keine zusätzlichen Leitungen in die Meßkammer geführt zu werden brauchen. Somit kann die Anzahl der elektrischen Durchführungen in der Meßkammer klein gehalten werden.This object is achieved according to the invention by the subordinate Patent claims 1 and 2 characterized features solved. Here it is advantageous that to the lines that are already led into the measuring chamber to avoid the disturbing to record variable values superimposed differential pressure signal, no additional Lines need to be led into the measuring chamber. Thus, the number of electrical bushings are kept small in the measuring chamber.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Figur 1 die schematische Darstellung eines induktiven Differenzdruckmeßumformers nach der Erfindung und Figur 2 die schematische Darstellung eines kapazitiven Differenzdruckmeßumformers nach der Erfindung.The invention is illustrated below with reference to in the drawings Embodiments explained in more detail. FIG. 1 shows the schematic representation an inductive differential pressure transducer according to the invention and FIG. 2 the schematic Representation of a capacitive differential pressure transducer according to the invention.

Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are provided with the same reference symbols.

Die Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines induktiven Differenzdruckmeßumformers nach der Erfindung. Eine Meßkammer 1 weist zwei Meßkammerhälften 1+ und 1 auf, die durch eine Meßmembran la voneinander getrennt sind. Über eine Öffnung 2 ist der höhere Druck P+ der zu messenden Druckdifferenz der Meßkammerhälfte 1+ zugeführt. Über eine weitere Öffnung 3 ist der niedrige Druck P der zu messenden Druckdifferenz der Meßkammerhälfte 1 zugeführt. Die Meßmembran la wird in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke P+ und P ausgelenkt. Die Auslenkung der Meßmembran la ist zusätzlich von dem statischen Druck P+ und von der Temperatur zip abhängig. In jeder der beiden Meßkammerhälften 1+ und 1 ist je eine Induktivität L+ bzw. L- angeordnet. Bei einer Auslenkung der Meßmembran la ändern sich die Induktivitäten L+ und L- gegenläufig. Die elektrischen Anschlüsse der Induktivität L+ sind über zwei Durchführungen 4 und 5 aus der Meßkammer 1 herausgeführt. Die elektrischen Anschlüsse der Induktivität L sind über zwei weitere Durchführungen 6 und 7 aus der Meßkammer 1 herausgeführt. Je ein Anschluß der Induktivitäten L+ und L ist mit einer Leitung 8 verbunden; die jeweils anderen Anschlüsse der Induktivitäten L+ und L sind mit Leitungen 9 bzw. 10 verbunden. Die Durchführungen 5 und 6 lassen sich einsparen, wenn man die Leitung 8 und die in der Figur 1 durch die Durchführungen 5 und 6 geführten Anschlüsse der Induktivitäten L+ und L direkt mit dem metallischen Gehäuse der Meßkammer 1 verbindet. Die Leitungen 8, 9 und 10 verbinden die beiden Induktivitäten L+ und L mit einer Auswertungsschaltung 11. Die Auswertungsschaltung 11 bildet in einem ersten Block 12 die Differenz aL = L+ - L der Induktivitäten L+ und L und führt sie einem ersten Speicher 13 zu. Die Differenz # L ist eine Funktion des orenzdrucks ap, des statischen Drucks P+ und der Temperatur ffi . Die Auswertungsschaltung 11 bildet in einem zweiten Block 14 die Summe # L = L+ + L der Induktivitäten L+ und L und führt sie einem zweiten Speicher 15 zu. Die Summe # L ist bei Vernachlässigung des geringen Einflusses der Druckdifferenz # p eine Funktion des statischen Drucks P+ und der Temperatur ffi . Die Auswertungsschaltung 11 erfaßt in einem dritten Block 16 den ohmschen Widerstand RL der Induktivitäten L+, L und führt sie einem dritten Speicher 17 zu. Der ohmsche Widerstand RL der Induktivitäten L+, L ist ein Maß für die Temperatur 7PU. .Die Auswertungsschaltung 11 enthält eine Recheneinrichtung 18, die aus den Ausgangssignalen der Speicher 13, 15 und 17 ein Ausgangssignal bildet, das nur noch eine Funktion des Differenzdruckes bp ist. Dieses Ausgangssignal steht auf einer Leitung 19 an.FIG. 1 shows the schematic representation of an inductive differential pressure transducer according to the invention. A measuring chamber 1 has two measuring chamber halves 1+ and 1, the are separated from one another by a measuring membrane la. Via an opening 2 is the higher pressure P + is supplied to the pressure difference to be measured in measuring chamber half 1+. Via a further opening 3, the low pressure P is the pressure difference to be measured the measuring chamber half 1 supplied. The measuring membrane la is a function of the Difference in the pressures P + and P deflected. The deflection of the measuring membrane la is additional depends on the static pressure P + and on the temperature zip. In each of the two Measuring chamber halves 1+ and 1 each have an inductance L + or L-. At a When the measuring membrane la is deflected, the inductances L + and L- change in opposite directions. The electrical connections of the inductance L + are via two bushings 4 and 5 led out of the measuring chamber 1. The electrical connections of the inductance L are led out of the measuring chamber 1 via two further bushings 6 and 7. One connection each of the inductances L + and L is connected to a line 8; the the other connections of the inductances L + and L are connected to lines 9 or 10 connected. The bushings 5 and 6 can be saved if the line 8 and the connections of the lead through the bushings 5 and 6 in FIG Connects inductances L + and L directly to the metallic housing of the measuring chamber 1. The lines 8, 9 and 10 connect the two inductors L + and L with one Evaluation circuit 11. The evaluation circuit 11 forms in a first block 12 the difference aL = L + - L of the inductances L + and L and feeds them to a first memory 13. The difference # L is a function of the central pressure ap, the static pressure P + and the temperature ffi. The evaluation circuit 11 forms in a second block 14 the sum # L = L + + L of the inductances L + and L and feeds them to a second memory 15. The sum # L is when neglected the small influence of the pressure difference # p is a function of the static pressure P + and the temperature ffi. The evaluation circuit 11 detects in a third Block 16 the ohmic resistance RL of the inductances L +, L and leads them to one third memory 17 to. The ohmic resistance RL of the inductances L +, L is a Measure for the temperature 7PU. The evaluation circuit 11 contains a computing device 18, which forms an output signal from the output signals of the memories 13, 15 and 17, that is only a function of the differential pressure bp. This output signal is available on a line 19.

Die Figur 2 zeigt die schematische Darstellung eines kapazitiven Differenzdruckmeßumformers nach der Erfindung. Eine Meßkammer 1 weist zwei Meßkammerhälften 1+ und 1 auf, die durch eine Meßmembran la voneinander getrennt sind. Über eine erste Öffnung 2 ist der höhere Druck P+ der zu messenden Druckdifferenz der Meßkammerhälfte 1+ zugeführt. Über eine weitere Öffnung 3 ist der niedrige Druck P der zu messenden Druckdifferenz der Meßkammerhälfte 1 zugeführt. Die Meßmembran la wird in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke P+ und P ausgelenkt. Die Auslenkung der Meßmembran la ist zusätzlich von dem statischen Druck P+ und von der Temperatur ß abhängig. In jeder der beiden Meßkammerhälften 1+ und 1 ist je eine Kapazität C+ bzw. C angeordnet. Bei einer Auslenkung der Meßmembran la ändern sich die Kapazitäten C+ und C gegenläufig. Hierzu ist jeder Meßkammerhälfte 1+, 1 eine feste Elektrode angeordnet, während die Meßmembran la entweder die zugehörigen Gegenelektroden trägt oder im Fall einer Metallmembran selbst als Gegen- elektrode für beide Kapazitäten dient. Die elektrischen Anschlüsse der Kapazität C+ sind über zwei Durchführungen 4 und 5 aus der Meßkammer 1 herausgeführt. Die elektrischen Anschlüsse der Kapazität C sind über zwei weitere Durchführungen 6 und 7 aus der Meßkammer 1 herausgeführt. Je ein Anschluß der Kapazitäten C+ und C ist mit einer Leitung 8 verbunden; die jeweils anderen Anschlüsse der Kapazitäten C+ und C sind mit Leitungen 9 bzw. 10 verbunden. Die Durchführungen 5 und 6 lassen sich einsparen, wenn man die Leitung 8 und die in der Figur 2 durch die Durchführungen 5 und 6 geführten Anschlüsse der Kapazitäten C+ und C - direkt mit dem metallischen Gehäuse der Meßkammer 1 verbindet, wie dies z.B. im Fall einer metallischen Meßmembran der Fall ist. Die Leitungen 8, 9 und 10 verbinden die beiden Kapazitäten C+ und C - mit einer Auswertungsschaltung 20. Die Auswertungsschaltung 20 bildet in einem ersten Block 21 die Differenz ß C = C+ - C der Kapazitäten C+ und C und führt sie einem ersten Speicher 22 zu. Die Differenz AC ist eine Funktion des Differenzdrucks flop, des statischen Drucks P+ und der Temperatur zu . Die Auswertungsschaltung 20 bildet in einem zweiten Block 23 die Summe E C = C+ + der Kapazitäten C+ und C und führt sie einem zweiten Speicher 24 zu. Die Summe ZC ist bei Vernachlässigung des geringen Einflusses der Druckdifferenz dp eine Funktion des statischen Drucks P+ und der Temperatur ß . Mit der Außenwand der Meßkammer 1 ist ein Temperaturfühler 25 thermisch verbunden. Die Auswertungsschaltung 20 erfaßt in einem dritten Block 26, der mit dem Temperaturfühler 25 über Leitungen 27, 28 verbunden ist, die Temperatur 4 der Meßkammer 1 und führt sie einem dritten Speicher 29 zu. Die Auswertungsschaltung 20 enthält eine Recheneinrichtung 30, die aus den Ausgangssignalen der Speicher 22, 24 und 29 ein Ausgangssignal bildet, das nur noch eine Funktion des Differenzdruckes Ap ist. Dieses Ausgangssignal steht auf einer Leitung 31 an.FIG. 2 shows the schematic representation of a capacitive differential pressure transducer according to the invention. A measuring chamber 1 has two measuring chamber halves 1+ and 1, the are separated from one another by a measuring membrane la. About a first opening 2 is the higher pressure P + is supplied to the pressure difference to be measured in the measuring chamber half 1+. Via a further opening 3, the low pressure P is the pressure difference to be measured the measuring chamber half 1 supplied. The measuring membrane la is a function of the Difference in the pressures P + and P deflected. The deflection of the measuring membrane la is additional depends on the static pressure P + and on the temperature ß. In each of the two Measuring chamber halves 1+ and 1 each have a capacitance C + and C, respectively. At a If the measuring membrane la is deflected, the capacitances C + and C change in opposite directions. For this each measuring chamber half 1+, 1 has a fixed electrode, while the measuring membrane la either carries the associated counter-electrodes or in the case of a metal membrane even as a counter electrode is used for both capacities. The electric Connections of the capacitance C + are via two bushings 4 and 5 from the measuring chamber 1 brought out. The electrical connections of the capacitance C are via two more Bushings 6 and 7 lead out of the measuring chamber 1. One connection for each of the capacities C + and C is connected to a line 8; the other connections of the capacities C + and C are connected to lines 9 and 10, respectively. Leave bushings 5 and 6 save yourself if you have the line 8 and the one in Figure 2 through the bushings 5 and 6 led connections of capacities C + and C - directly with the metallic The housing of the measuring chamber 1 connects, for example in the case of a metallic measuring membrane the case is. The lines 8, 9 and 10 connect the two capacitors C + and C - with an evaluation circuit 20. The evaluation circuit 20 forms in one first block 21 the difference ß C = C + - C of the capacities C + and C and leads them a first memory 22 to. The difference AC is a function of the differential pressure flop, static pressure P + and temperature. The evaluation circuit 20 forms in a second block 23 the sum E C = C + + of the capacitances C + and C and feeds them to a second memory 24. The total ZC is for neglect the small influence of the pressure difference dp is a function of the static pressure P + and the temperature ß. With the outer wall of the measuring chamber 1 is a temperature sensor 25 thermally connected. The evaluation circuit 20 detects in a third block 26, which is connected to the temperature sensor 25 via lines 27, 28, the temperature 4 of the measuring chamber 1 and feeds it to a third memory 29. The evaluation circuit 20 contains a computing device 30, which is derived from the output signals of the memory 22, 24 and 29 forms an output signal that is only a function of the differential pressure Ap is. This output signal is available on a line 31.

Claims (2)

Patentansprüche 1. Differenzdruckmeßumformer mit Maßnahmen zur Kompensation der Einflüsse von störenden veränderlichen Größen, dadurch gekennzeichnet, - daß der Differenzdruckmeßumformer in einer Meßkammer (1) zwei sich in Abhängigkeit vom Differenzdruck ( Ap) gegenläufig ändernde Induktivitäten (L+, L ) aufweist, - daß die beiden Induktivitäten (L+, L ) über drei Leitungen (8, 9, 10) mit einer Auswertungsschaltung (11) verbunden sind, wobei eine (8) der drei Leitungen, die beiden Induktivitäten (L+, L ) miteinander verbindet, - daß die Auswertungsschaltung (11) die Differenz ( #L) der Induktivitäten (L+, L ) bildet und einem ersten Speicher (13) zuführt, - daß die Auswertungsschaltung (11) die Summe ( # L) der Induktivitäten (L+, L ) bildet und einem zweiten Speicher (15) zuführt, - daß die Auswertungsschaltung (1') den ohmschen Widerstand (RL) der Induktivitäten (L+, L ) erfaßt und einem dritten Speicher (17) zuführt, - daß die Auswertungsschaltung (11) eine Recheneinrichtung (18) aufweist, die ein Ausgangssignal bildet, das ein Maß für den Differenzdruck ( p) ist, wobei das Ausgangssignal des dritten Speichers (17) ein Maß für die Temperatur ( ) ist, das Ausgangssignal des zweiten Speichers (15) eine Funktion des statischen Drucks (P+) und der Temperatur (# ) ) ist und das Ausgangssignal des ersten Speichers (13) eine Funktion des Differenzdrucks ( Ap), des statischen Drucks (P ) und der Temperatur (» ) ist.Claims 1. Differential pressure transmitter with measures for compensation the influences of disturbing variable quantities, characterized in that - that the differential pressure transducer in a measuring chamber (1) two depending on the Differential pressure (Ap) has oppositely changing inductances (L +, L), - that the two inductances (L +, L) via three lines (8, 9, 10) with an evaluation circuit (11) are connected, one (8) of the three lines, the two inductors (L +, L) connects - that the evaluation circuit (11) the difference (#L) forms the inductances (L +, L) and supplies them to a first memory (13), - That the evaluation circuit (11) the sum (# L) of the inductances (L +, L) forms and supplies a second memory (15), - that the evaluation circuit (1 ') the ohmic resistance (RL) of the inductances (L +, L) detected and a third Memory (17) supplies - that the evaluation circuit (11) has a computing device (18) which forms an output signal that is a measure of the differential pressure (p), the output signal of the third memory (17) being a measure of the temperature (), the output signal of the second memory (15) is a function of the static Pressure (P +) and temperature (#)) and the output signal of the first memory (13) a function of differential pressure (Ap), static pressure (P) and the Temperature (») is. 2. Differenzdruckmeßumformer mit Maßnahmen zur Kompensation der Einflüsse von störenden veränderlichen Größen, dadurch gekennzeichnet, - daß der Differenzdruckmeßumformer in einer Meßkammer (1) zwei sich in Abhängigkeit vom Differenzdruck (dp) gegenläufig ändernde Kapazitäten (C+, C~) aufweist, daß die beiden Kapazitäten (C+, C) über drei Leitungen (8, 9, 10) mit einer Auswertungsschaltung (20) verbunden sind, wobei eine (8) der drei Leitungen, die beiden Kapazitäten (c+, C ) miteinander verbindet, - daß die Auswertungsschaltung (20) die Differenz ( zu C ) der Kapazitäten (C+, C ) bildet und einem ersten Speicher (22) zuführt, - daß die Auswertungsschaltung (20) die Summe ( yC) der Kapazitäten (C+, C ) bildet und einem zweiten Speicher (24) zuführt, - daß ein Temperaturfühler (25) mit der Außenwand der Meßkammer (1) thermisch verbunden und das Temperatursignal einem dritten Speicher (29) zugeführt ist, daß die Auswertungsschaltung (20) eine Recheneinrichtung (30) aufweist, die ein Ausgangssignal bildet, das ein Maß für den Differenzdruck ( dp) ist, wobei das Ausgangssignal des dritten Speichers (29) ein Maß für die Temperatur (# ) ist, das Ausgangssignal des zweiten Speichers (24) eine Funktion des statischen Drucks (P+) und der Temperatur (# ) ist und das Ausgangssignal des ersten Speichers (22) eine Funktion des Differenzdrucks ( #p), des statischen Drucks (P+) und der Temperatur ( ) ist.2. Differential pressure transmitter with measures to compensate the influences of disturbing variable quantities, characterized in that - that the differential pressure transducer in a measuring chamber (1) two opposing directions depending on the differential pressure (dp) has changing capacities (C +, C ~), that the two capacities (C +, C) connected to an evaluation circuit (20) via three lines (8, 9, 10) are, where one (8) of the three lines, the two capacitances (c +, C) to each other connects - that the evaluation circuit (20) the difference (to C) of the capacities (C +, C) forms and supplies a first memory (22), - that the evaluation circuit (20) forms the sum (yC) of the capacities (C +, C) and a second memory (24) - that a temperature sensor (25) with the outer wall of the measuring chamber (1) thermally connected and the temperature signal is fed to a third memory (29) is that the evaluation circuit (20) has a computing device (30) which forms an output signal that is a measure of the differential pressure (dp), where the The output signal of the third memory (29) is a measure of the temperature (#) that Output signal of the second memory (24) a function of the static pressure (P +) and the temperature is (#) and the output of the first memory (22) is a Function of differential pressure (#p), static pressure (P +) and temperature ( ) is.
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