JPH0695055B2 - リモ−トシ−ル形差圧・圧力発信器 - Google Patents

リモ−トシ−ル形差圧・圧力発信器

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JPH0695055B2
JPH0695055B2 JP61169610A JP16961086A JPH0695055B2 JP H0695055 B2 JPH0695055 B2 JP H0695055B2 JP 61169610 A JP61169610 A JP 61169610A JP 16961086 A JP16961086 A JP 16961086A JP H0695055 B2 JPH0695055 B2 JP H0695055B2
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JP
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pressure
diaphragm
data
sensor
liquid
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JP61169610A
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淳 河内
俊一郎 阿波
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山武ハネウエル株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液面の高さや管を流れる流体の密度及びタン
ク内の圧力の測定に用いるリモートシール形差圧・圧力
発信器に関する。
〔従来の技術〕
例えば従来より、液体を収容した容器内の上下2点にお
ける圧力を差圧センサーに導いて、液面の高さ(液位)
を求めるようにしたリモートシール形の液面計が知られ
ている。
第7図に、その一例を示す。液体1を収容した、タンク
2の上下2点に測圧端3A,3Bが設定され、ダイアフラム3
1を介して取り出した両者の圧力を、フランジを介して
タンク2に取り付けた、圧力伝達液(封入液)を封入し
たキヤピラリ管4により、差圧センサーを備えた発信器
5のダイアフラム51に導いている。
HP側にかかる圧力P=P0+(H0+H1)γ……(1) LP側にかかる圧力P=P0+hγ+H1γ……(2) ここで、P0:タンク内圧力 γ1:被測定液体の比重量 γ2:封入液の比重量 H0:HP側のフランジとLP側フラン ジとの高さの差 H1:LP側フランジと発信器5との高 さの差 h:LP側フランジからの被測定液 体の液位 ゆえに、発信器5にかかる差圧は、 P−P=H0γ−hγ 求めたい液位hは、 したがって、H02が定数であれば、(P−P
)、つまり差圧センサーの出力により、液位hを求め
ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、実際は封入液の比重量は、次のように温度に
依存する。
γ=γ20(1+α△T) ……(4) △T:封入液の温度変化 α:封入液の比重量の温度係数 γ20:基準温度T0における封入液の比重量 したがって、(3)式の第1項は定数ではなく、温度が
基準温度から△Tだけ変化したとき、誤差△hERが生じ
る。
また、H0は定数として扱つたが、現実には利用者ごとに
各種の数値が使用されるし、また仕様の変更等もあり、
そのそれぞれの場合ごとに合せて調整したものを用いる
必要がある。さらに発信器が故障した場合にも、同様の
定数のものでなければ互換性がないため、他所のものを
容易に流用することはできず、予備品を備えるにも、各
場合ごとに個別の予備品をそろえておかなければならな
い。
したがって、本発明の目的は、封入液の温度補正を行
い、また取付け寸法が変化したときの互換性の問題を解
決することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のリモートシール形差圧・圧力発信器は、受圧部
本体にキャピラリ管内の圧力伝達液で伝達された測圧端
の圧力と液の温度とを検出するセンサを備えるととも
に、測圧端のダイアフラムの取り付け位置のデータおよ
び圧力伝達液の比重量の温度係数のデータを記憶したメ
モリ、およびセンサの出力とメモリのデータとを用いて
演算処理を行なう演算部を備え、さらに記憶データの呼
び出し、変更を指示する入力部ならびに演算を行う演算
部とその演算結果を表示する出力部を有するインターフ
エースを備えたものである。
〔作用〕
周囲温度変化による零点シフトの補償を行なつた圧力が
演算により求められる。また、種々のフランジ取付寸法
に対しては、インターフエースの入力部からの指示によ
りデータの変更が行なわれ、同じく入力部からの指示に
より、所定の演算結果が出力部に出力される。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図である。
本実施例は、例えば第7図に示した発信器5の代りに、
タンク2内の液位の測定に用いられる。同図において、
発信器本体100に設けられた複合機能センサー101は、第
2図に示すように、従来一般に使用されているシリコン
ダイアフラム形圧力センサーと同様に、シリコンチツプ
に形成した薄肉ダイアフラム部の表面に拡散領域からな
るピエゾ抵抗素子を設け、差圧の変化を電気信号として
取り出せるようにしたものであるが、主として差圧に感
応する差圧測定用センサー101A、主として静圧に感応す
る静圧測定用センサー101Bおよび主として温度に感応す
る温度測定用センサー101Cの3種の測定エレメントを同
一チツプ上に配置してある。つまりこのセンサーは、測
定したい状態量である差圧のみならず、その差圧に対し
て影響する静圧および温度をも併せて測定し得るように
したもので、 (ここでP,S,Tはそれぞれ差圧・静圧・温度測定用セン
サー101A,101B,101C の出力、PV,SP,Tempは差圧・静圧・温度)(6)式の連
立方程式を解くことにより、(7)式の解が求められ
る。
f,g,hの関数の同定およびF,G,Hの式を求める作業は、予
め1個1個のセンサーについて行なわれる。被測定圧力
は直接センサーに作用するのではなく、バリアダイアフ
ラムおよび封入液を介してセンサーに働き、静圧や温度
はこれらのダイアフラムや封入液等の構成エレメントに
も影響を与えるから、センサーの同定は、センサーが実
際にフイールド(現場)で設置される形、つまり完全な
メータボデイの形で行なわれる。また同定は、所定の範
囲内における差圧・静圧・温度の異なる組合せの条件
で、メータボデイのP,S,Tの各センサー出力を測定する
ことによつて行なわれる。次に、この同定によつて得ら
れたデータを大形計算機で処理し、出力関数を決定す
る。同様に上述のようにして求められた差圧から液位h
を求めるために必要な、H020,T0,α等の基礎データ
も、製造時に決定される。これらのデータは、以下に述
べるように予め各メモリに格納され、それによつて差圧
が演算される。
すなわち第1図において、キヤピラリ管4(第7図)に
よつてこの発信器に導かれた圧力PPは、受圧ダイアフラ
ム(第7図31)を介して封入液(図示せず)に伝達さ
れ、オーバーロード保護機構102を通つて、最終的にセ
ンサー101に伝えられる。このセンサー101に加えられた
差圧・静圧・温度は、各センサー101A,101B,101Cによつ
て3つのアナログ電気信号に変換される。この3種類の
アナログ電気信号は、マルチプレクサ103を介して選択
的に、かつA/D変換器104によりデジタル信号に変換され
た上で、デジタル演算部に取り込まれる。このデジタル
演算部は、周知のマイクロプロセツザからなるプロセツ
サユニツト105および各種メモリー106〜109により構成
され、プロセツサユニツト105が、ROM106に予め格納さ
れているプログラムの実行として、はじめに上記各セン
サーから得られる出力データと、PROM107に格納されて
いるセンサーの特性データ(キヤピラクタリゼーシヨン
・データ)とを用い、適宜RAM108にアクセスしながら、
例えば次のような演算を行なう。
まず、(8)式により、温度変化を考慮した差圧△Pを
求める。これは、(3)式のP−Pの項に相当する
ものであるが、(7)式について説明したような差圧測
定用センサー101Aそのものの出力についての温度補正を
行なつたものである。なお、ここでは簡単のため、静圧
の影響については無視している。
△P=H0γ−{α(T)△Pactua1+β(T)} ……
(8) △Pactualは、差圧測定用センサー101A自体の出力によ
るものである。
次に、温度変化による封入液の比重量の変化に起因する
誤差分△Perrorを求める。なお、△Tは温度測定用セン
サー101Cを利用して測定される。
△Perror=H0・γ20・α・△T ……(9) さらに、封入液の比重量の変化を考慮した差圧△Preal
を求める。
△Preal=△P−△Perror ……(10) これは(3)式の分母に相当するが、この△Prealの値
は、次にNVM(ノンボラタイルメモリー:不揮発性メモ
リー)109に格納されているコンフイギユレーシヨン・
データに従つて単位変換され、デジタル量となる。この
デジタル量は、D/A変換器110を通して4〜20mAのアナロ
グ信号に変換され、2線式伝送路に送出される。
ここで、この発信器は、上述したようにマイクロプロセ
ツサを内蔵しているため、伝送路201を介して接続され
たインターフエース120との間で、デジタル信号入出力
回路111を介して、4〜20mAの信号の断続(4mA基準のパ
ルス電流)によりデジタル通信を行なうことができる。
112はそのためのパルス発生用のスイツチングトランジ
スタである。なお、202は電源、203は遠隔地にあるコン
トロール・ルームの受信装置であり、上記4〜20mAのア
ナログ信号は、受信用抵抗203Aにより電圧信号として取
り出される。
インターフエース120は、第3図にその外観を示すよう
に、液晶デイスプレイ121およびキーボード122を備えた
携帯形の通信装置で、マイクロプロセツサ123、PROM12
4,RAM125、デイジタル入出力回路126およびスイツチン
グトランジスタ127を有し、第4図に示すように所定の
ジヤンクシヨン・ボツクス204を介して伝送路201中に任
意に接続できる。なお、第4図において、100Aが受圧
部、100Bが発信部である。すなわち、このインターフエ
ース120により、コントロール・ルームを離れて、現場
において発信器本体100との通信を行なうことが可能で
ある。例えば、キーボード122から所定のキー入力が行
なわれると、プロセツサユニツト123は、伝送路201を介
して発信器本体100から送出される△Prealの値から、予
めメモリーに格納されているγの値を用いて次式によ
り液位hを算出し、その結果をデイスプレイ121上に表
示する。
h=△Preal/γ ……(11) 結果は、測定レンジに対する割合として百分率表示させ
ることも可能である。このような演算および表示は、も
ちろん、コントロールルーム側においても行なえる。
その他にも、インターフエース120によれば、従来現場
とコントロールルームとで行なつていた各種の設定、調
整や自己診断が行なえる。各種メモリーに格納されたデ
ータの変更、例えばH0の値の変更が必要となつた場合に
は、このインターフエース120のキー操作により発信器
本体100側のプロセツサユニツト105に指令を送り、NVM1
09に格納されているH0のデータを更新すればよい。また
予備品を使用することになつた場合には、H0およびγ
をそれぞれ新たに入力すればよい。
上述したような発信器本体100とインターフエース120と
の間のデータの授受は、インターフエース120がウエイ
クアツプパルスを送出すると発信器本体100側で出力モ
ードをアナログ発信からデジタル通信に切換え、インタ
ーフエース120から信号を発信し、発信器本体100では応
答信号を返送した後、自動的にアナログ発信モードに復
帰するという手順で行なわれる。
上述した実施例では、インターフエース120として発信
器本体100とは全く別個に単体として構成したものを、
伝送路201を介して接続する場合について説明したが、
第5図に示すように、発信器本体に一体的に組み込んで
もよい。その場合、プロセツサユニツトおよび各種メモ
リー等は当然に共用でき、第1図の発信器本体100にお
いて、プロセツサユニツト105にさらにデイスプレイ131
およびキーボード132が接続された構成となる。なお、
第5図において、100Cは使用しないときにデイスプレイ
131およびキーボード132を配置したパネル部分を覆つ
て、これを保護するためのカバーである。また、133は
端子箱、134は外部メータ接続口、135は錠締部、136は
ドレン抜きプラグであり、137はキヤピラリ管に接続さ
れるアダプタランジである。
以上、液位測定に応用した場合について説明したが、第
5図に示すように、鉛直管路300の上下2点における差
圧を取出すことにより、当該鉛直管路300を流れる流体
の密度を測定できることは、例えば特公昭52−30867号
に記載された通りである。この場合、第7図の液位測定
において、一方の測圧端が大気(大気圧P0)中に設定さ
れ、他方の測圧端のみが液体1中に設定されていたのに
対し、第6図の場合には両測圧端3A,3Bともに液体中に
設定される違いはあるが、本発明はこのような場合にも
同様に適用できることはいうまでもない。
さらに、第7図においてタンク上部の圧力のみを測定す
る圧力発信器にも適用可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、周囲温度の変化
に基づく圧力伝達液の比重量の温度変化による零点シフ
トを、受圧部のセンサーの出力を利用して容易に補償す
ることができるとともに、種々のフランジ取付寸法など
に対する上記補償にも、現場において対応できる。した
がつて各場合ごとの予備品をそれぞれに用意しておくこ
とも不要となる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示す図で、第
1図は発信器のブロツク図、第2図はセンサーの平面
図、第3図はインターフエースの斜視図、第4図は接続
状態を示す構成図、第5図および第6図はそれぞれ本発
明の他の実施例を示す斜視図および構成図、第7図は液
位測定の原理を説明するための構成図である。 1……液体、3A,3B……測圧端、4……キヤピラリ管、1
00……発信器本体、100A……受圧部、100B……発信部、
101……センサー、105,123……プロセツサユニツト、10
6〜109,124,125……メモリー、120……インターフエー
ス、121,131……デイスプレイ、122,132……キーボー
ド、201……伝送路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−29122(JP,A) 特開 昭59−13919(JP,A) 特開 昭59−122924(JP,A) 特開 昭59−137823(JP,A) 特開 昭60−220823(JP,A) 実開 昭55−64724(JP,U) 実開 昭58−46906(JP,U) 実開 昭58−184640(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測圧端に取り付けられたダイヤフラムとキ
    ャピラリ管により連通され、かつこのダイヤフラムと自
    身のダイヤフラムとの間のキャピラリ管内に圧力伝達液
    が封入され、測圧端の被測定流体の圧力を圧力伝達液を
    介して自身のダイヤフラムに伝達するとともに、伝達さ
    れた圧力と圧力伝達液の温度を検出するセンサを有する
    受圧部と、 この受圧部のダイヤフラムの取り付け位置のデータおよ
    び圧力伝達液の比重量の温度係数のデータを記憶したメ
    モリ、および上記センサの出力とこのメモリに記憶され
    たデータとを用いて演算処理を行なう演算部を有し、演
    算結果を伝送路に発信する発信部と、 この発信部内の演算データの変更または呼出しを行なう
    とともに呼出したデータの演算を指示する入力部、この
    演算を行なう演算部、その演算結果を表示する出力部を
    有するインターフェースと を備え、 センサの温度検出により圧力伝達液の比重量の温度変化
    に基づく零点シフト補償を行なうとともに、インターフ
    ェースからの指示により測圧端のダイヤフラム取付寸法
    差によるデータ変更を行なうことを特徴とするリモート
    シール形差圧・圧力発信器。
JP61169610A 1986-07-18 1986-07-18 リモ−トシ−ル形差圧・圧力発信器 Expired - Lifetime JPH0695055B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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