WO2008141985A1

WO2008141985A1 - Messgerät mit einem messaufnehmer und mindestens einem zusätzlichen passiven sensor

Info

Publication number: WO2008141985A1
Application number: PCT/EP2008/055889
Authority: WO
Inventors: Jörg Herwig
Original assignee: Endress+Hauser Flowtec Ag
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2008-11-27
Also published as: DE102007024006A1

Abstract

Messgerät mit einem Messaufnehmer (1) zur Erfassung mindestens einer primären Messgröße, einer Messgerätelektronik (17), und mindestens einem zusätzlichen passiven Sensor (23, 45) zur Erfassung einer sekundären Messgröße, der über eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik (17) verbunden ist und über diese Funkverbindung mit Energie versorgt wird, und einer Schnittstelle (41), über die das Messgerät über eine bidirektionale Verbindung an eine übergeordnete Einheit (43) angebunden ist und über die von der Messgerätelektronik (17) bereit gestellte primäre und sekundäre Messergebnisse übertragbar sind, bei dem die Messgeräteelektronik (17) eine Signalverarbeitung (21) aufweist, die aus der primären Messgröße ein der primären Messgröße entsprechendes primäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle (41) zur Verfügung stellt, und eine Eingangsschaltung (25) aufweist, die die von den zusätzlichen Sensoren (23, 45) erfassten sekundären Messgrößen aufnimmt und der Signalverarbeitung (21) und/oder einer Ausgabeeinheit (39) zur Verfügung stellt, wobei die Ausgabeeinheit (39) aus jeder erfassten sekundären Messgröße ein entsprechendes sekundäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle (41) zur Verfügung zu stellt.

Description

MESSGERÄT MIT EINEM MESSAUFNEHMER UND MINDESTENS EINEM ZUSÄTZLICHEN PASSIVEN SENSOR

[0001] Die Erfindung betrifft Messgerät.

[0002] In der industriellen Messtechnik, insb. in der Automatisierungs- und

Prozesssteuerungstechnik, werden regelmäßig Messgeräte eingesetzt, die beispielsweise in einem industriellen Prozessablauf Prozessvariablen messen.

[0003] Zu den Messgeräten zählen z.B. Durchfluss-, Füllstands-, Druck- oder Differenzdruck- und Temperaturmessgeräte. Sie sind in der Regel dezentral in unmittelbarer Nähe der zu messenden oder zu steuernden Prozesskomponente angeordnet, und liefern ein Messsignal, das dem Messwert der erfassten Prozessvariablen entspricht. Die Messsignale der Messgeräte werden an eine übergeordnete Einheit, z.B. eine zentrale Steuereinheit, wie z.B. eine Warte oder ein Prozessleitsystem, weitergeleitet.

[0004] Messgeräte umfassen hierzu regelmäßig einen Messaufnehmer zur Erfassung der zu messenden primären Messgröße, z.B. einen Durchflussmessaufnehmer oder einen Druckmessaufnehmer, und eine zugeordnete Messaufnehmerelektronik. Zusätzlich können Hilfsgrößen mit eigens hierfür vorgesehenen zusätzlichen Sensoren aufgenommen werden. Die zusätzlichen Sensoren sind regelmäßig in dem Messaufnehmer integriert und über entsprechende Anschlussleitungen mit der Messaufnehmerelektronik verbunden. Über diese Anschlussleitungen erfolgt die Energieversorgung, die Messwertübertragung und gegebenenfalls die Kommunikation zwischen der Messaufnehmerelektronik und den zusätzlichen Sensoren. Die feste Verdrahtung der zusätzlichen Sensoren ist kostenaufwendig und unflexibel. Es ist beispielsweise in der Regel nicht möglich zusätzliche Sensoren zu ergänzen und/oder auszutauschen.

[0005] Darüber hinaus werden die anhand der zusätzlichen Sensoren erfassten Hilfsgrößen in der Regel unmittelbar in der Messaufnehmerelektronik verarbeitet. Die mit den zusätzlichen Sensoren erfassten Hilfsgrößen werden in der Regel ausschließlich zur Kompensation von Messfehlern, die bei der Messung der primären Messgröße auftreten, verwendet. Der Anwender hat in der Regel keinen oder nur einen sehr eingeschränkten Zugang zu diesen Informationen.

[0006] Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, in denen Messgeräte eingesetzt werden, bei denen der Anwender ein großes Interesse daran hat, möglichst viel Informationen über die am Einsatzort des Messgeräts vorliegenden Bedingungen zu erfahren. Diese Informationen werden häufig über zusätzliche Messstellen am Einsatzort abgefragt. Sie werden einerseits zur Erhöhung der Messgenauigkeit der mit dem Messgerät erzielten primären Messgröße und andererseits zur Überwachung, Diagnose, Kontrolle und/oder Optimierung des anwendungs-spezifischen Prozesses eingesetzt.

[0007] Zusätzliche Messstellen sind kostenaufwendig in der Anschaffung und in der Installation und führen zu einer Erhöhung der laufenden Kosten, da die zusätzlichen Messstellen in Stand gehalten und gewartet werden müssen.

[0008] Heute gibt es viele Anwendungen, bei denen Anwender vom Grundsatz her redundante Systeme betreiben. Ein typisches Beispiel für eine solche Redundanz ist die Temperaturerfassung. Dabei ist beispielsweise zusätzlich zu einem im Durchflussmessgerät integrierten Temperatursensor, dessen Messergebnisse ausschließlich im Durchflussmessgerät verwendet werden, eine separate Temperaturmessstelle vorgesehen, über die der Anwender die Temperatur am Messort misst und zur Überwachung, Diagnose, Kontrolle und/oder Optimierung seines anwendungs-spezifischen Prozesses einsetzt.

[0009] Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein möglichst flexibel einsetzbares

Messgerät zur Erfassung einer primären Messgröße anzugeben, mit dem neben der primären Messgröße auf kostengünstige flexible Weise zusätzliche Informationen abgeleitet werden können.

[0010] Hierzu besteht die Erfindung in einem Messgerät mit

[0011] - einem Messaufnehmer zur Erfassung mindestens einer primären

[0012] Messgröße,

[0013] - einer Messgerätelektronik, und [0014] - mindestens einem zusätzlichen passiven Sensor zur Erfassung

[0015] einer sekundären Messgröße,

[0016] — der über eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik verbunden

[0017] ist und über diese Funkverbindung mit Energie versorgt wird, und

[0018] - einer Schnittstelle über die das Messgerät über eine bidirektionale

[0019] Verbindung an eine übergeordnete Einheit angebunden ist und über

[0020] die von der Messgerätelektronik bereit gestellte primäre und sekundäre

[0021] Messergebnisse übertragbar sind,

[0022] bei dem die Messgeräteelektronik

[0023] - eine Signalverarbeitung aufweist, die aus der primären Messgröße

[0024] ein der primären Messgröße entsprechendes primäres Messergebnis

[0025] ableitet und über die Schnittstelle zur Verfügung stellt, und

[0026] - eine Eingangsschaltung aufweist,

[0027] -- die die von den zusätzlichen Sensoren erfassten sekundären

[0028] Messgrößen aufnimmt und der Signalverarbeitung und/oder einer

[0029] Ausgabeeinheit zur Verfügung stellt, wobei die Ausgabeeinheit

[0030] aus jeder erfassten sekundären Messgröße ein entsprechendes

[0031] sekundäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle zur

[0032] Verfügung zu stellt.

[0033] Gemäß einer Weiterbildung ist die Eingangsschaltung ein offenes System, das es dem Anwender erlaubt mindestens einen vom Anwender ausgewählten passiven Sensor zur Erfassung einer weiteren sekundären Messgröße an das Messgerät anzubinden, wobei

[0034] - jeder dieser vom Anwender ausgewählten passiven Sensoren über

[0035] eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik verbunden ist und

[0036] über diese Funkverbindung mit Energie versorgt wird, und

[0037] - die Eingangsschaltung die von diesen weiteren passiven Sensoren

[0038] erfassten sekundäre Messgrößen aufnimmt und der Ausgabeeinheit zur

[0039] Verfügung stellt, wobei die die Ausgabeeinheit aus jeder erfassten

[0040] sekundären Messgröße ein entsprechendes sekundäres Messergebnis

[0041] ableitet und über die Schnittstelle zur Verfügung zu stellt.

[0042] Gemäß einer Ausgestaltung

[0043] - ist jeder passive Sensor mit einem Transponder ausgestattet, [0044] — der mit einer Transponder-Kennung versehen ist, die vom Transponder

[0045] zusammen mit dem von dem jeweiligen Sensor erfassten

[0046] sekundären Messgröße gesendet wird, und

[0047] - die Eingangsschaltung ein Lesegerät aufweist, dass anhand der

[0048] zusammen mit der sekundären Messgröße gesendeten Transponder-

[0049] Kennung den zugehörigen passiven Sensor identifiziert.

[0050] Gemäß einer Weiterbildung der Ausgestaltung ordnet die Ausgabeeinheit jeder sekundären Messgröße eine vom Benutzer über die Schnittstelle vorgebbare Kennzeichnung zu, die zusammen mit dem zugehörigen sekundären Messergebnis ausgegeben wird. [0051] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die primäre Messgröße eine physikalische Eigenschaft eines Mediums, und jedes sekundäre

Messergebnis ist einer Kategorie zugeordnet, wobei [0052] - in einer ersten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse [0053] zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand des [0054] Messgeräts liefern,

[0055] - in einer zweiten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse [0056] zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand der [0057] Messstelle liefern, und

[0058] - in einer dritten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse [0059] zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand des [0060] Mediums liefern. [0061] Gemäß einer Weiterbildung ist die Ausgabeeinheit derart ausgelegt, dass sie dem Benutzer periodisch und/oder auf Anfrage alle sekundären

Messergebnisse einer Kategorie über die Schnittstelle zur Verfügung stellt. [0062] Gemäß einer weiteren Weiterbildung

[0063] - ist der Messaufnehmer ein Durchflussmessaufnehmer mit einem im [0064] Messbetrieb von einem Medium durchströmten Messrohr, das in ein [0065] bestehendes Rohrleitungssystem einsetzbar ist, und [0066] - in unmittelbarer Nähe des Messaufnehmers ist ein zusätzliches [0067] Rohrsegment in das bestehende Rohrleitungssystem einsetzbar, [0068] das mit mindestens einem weiteren zusätzlichen passiven Sensor [0069] ausgestattet ist. [0070] Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0071] Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Messgeräts;

[0072] Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Messaufnehmers von Fig. 1 ,

[0073] Fig. 3 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau des erfindungsgemäßen

[0074] Messgeräts mit drei zusätzlichen werkseitig vorgesehenen

[0075] passiven Sensoren und einem zusätzlichen vom Anwender

[0076] hinzugefügten passiven Sensor,

[0077] Fig. 4 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Messgeräts und einem

[0078] diesem benachbarten Rohrsegment mit zusätzlichen passiven

[0079] Sensoren; und

[0080] Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Rohrsegment von Fig. 4 mit den

[0081] zusätzlichen passiven Sensoren.

[0082] Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Messgeräts mit einem Messaufnehmer 1 zur Erfassung mindestens einer primären Messgröße. Bei dem dargestellten Messgerät handelt es sich um ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät. Dementsprechend ist der Messaufnehmer 1 ein magnetisch induktiver Durchflussmessaufnehmer und die primäre Messgröße ist der Durchfluss. Der Messaufnehmer 1 ist in ein bestehendes Rohrleitungssystem 3 eingesetzt. Alternativ können natürlich auch andere Arten von Messgeräten, wie z.B. Druck- oder Füllstandsmessgeräte, eingesetzt werden.

[0083] Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Messaufnehmer 1 von Fig. 1. Dieser umfasst ein Messrohr 5, dessen Innenraum im Messbetrieb vom Medium durchströmt wird. An das Messrohr 5 sind endseitig Prozessanschlüsse 6, in dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Flansche, angeformt, mit denen das Messrohr 5 des Durchflussmessgeräts in das bestehende Rohrleitungssystem 3 einsetzbar ist. Das Messrohr 5 ist von einem Messaufnehmergehäuse 7 umgeben, in dem eine am Messrohr 5 montierte Vorrichtung 9 zur Erzeugung eines das Messohr 5 durchsetzenden Magnetfelds angeordnet ist. Die Vorrichtung 9 zur Erzeugung des Magnetfeldes umfasst eine Spulenanordnung, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei einander gegenüberliegend zu beiden Seiten des Messrohrs 5 angeordneten Spulen 11 besteht. Zur Erzeugung des Magnetfeldes werden die Spulen 11 im Messbetrieb von einem Erregerstrom durchflössen, der die Ausbildung eines Magnetfeldes bewirkt, das das Messrohr 5 im wesentlichen senkrecht zu dessen Rohrachse durchsetzt. Senkrecht zum Magnetfeld bewegte Ladungsträger induzieren senkrecht zu deren Durchflussrichtung eine Spannung, die über in das Messrohr 5 eingesetzte Elektroden 13 abgreifbar ist. Hierzu sind beispielsweise zwei Elektroden 13 vorgesehen, die einander gegenüberliegend zu beiden Seiten des Messrohrs 5 derart angeordnet sind, dass eine gedachte Verbindungslinie zwischen den Elektroden 13 senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Spulen 11 und damit senkrecht zum Magnetfeld verläuft. Da die Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden 13 bei dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt senkrecht zur Zeichenebene verläuft, ist die Position der beiden Elektroden 13 lediglich durch einen Punkt angedeutet. Die induzierte Spannung ist proportional zu dem Durchfluss eines das Messrohr 5 durchströmenden Mediums. Auf dem Messaufnehmergehäuse 7 ist ein in Fig. 1 dargestelltes

Messgerätgehäuse 15 angeordnet, in dem sich eine in Fig. 3 dargestellte Messgerätelektronik 17 befindet. Fig. 3 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau des erfindungsgemäßen Messgeräts. Die Messgerätelektronik 17 umfasst eine Messaufnehmerschaltung 18, die über entsprechende Anschlussleitungen 19 an den Messaufnehmer 1 , insb. an die Spulen 11 der Vorrichtung 9 zur Erzeugung des Magnetfelds und an die Elektroden 13 angeschlossen ist. Letztere dient der Energieversorgung des Messaufnehmers 1 , der Ansteuerung der Vorrichtung 9 zur Erzeugung des Magnetfelds und der Ableitung und Aufnahme der primären Messgröße. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die primäre Messgröße, nämlich der Durchfluss, anhand der mittels der Elektroden 13 aufgenommenen induzierten Spannung abgeleitet, die proportional zum Durchfluss ist. [0085] Die Messgerätelektronik 17 weist eine Signalverarbeitung 21 auf, die an die Messaufnehmerschaltung 18 angeschlossen ist. Die Signalverarbeitung 21 leitet aus der primären Messgröße, hier der induzierten Spannung, ein der primären Messgröße entsprechendes primäres Messergebnis, hier den Durchfluss, ab.

[0086] Erfindungsgemäß umfasst dass Messgerät mindestens einen zusätzlichen passiven Sensor 23 zur Erfassung einer sekundären Messgröße. Jeder passive Sensor 23 ist über eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik 17 verbunden. Über die Funkverbindung erfolgt sowohl die Übertragung der sekundären Messgröße als auch die Energieversorgung des jeweiligen passiven Sensors 23. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch drei passive Sensoren 23, nämlich ein in das Messrohr 5 eingesetzter passiver Drucksensor 23a zur Erfassung des Drucks im Messrohr 5, ein in das Messrohr 5 eingesetzter passiver Temperatursensor 23b zur Erfassung der Mediumstemperatur und ein außerhalb des Messaufnehmergehäuses 7 auf dem Messrohr 5 aufgebrachter passiver Temperatursensors 23c zur Erfassung der Umgebungstemperatur, vorgesehen. Weitere Beispiele für passive Sensoren 23 sind außen auf das Messrohr 5 aufgebrachte passive Sensoren 23, insb. Ultraschallsensoren, zur Messung der Wanddicke und/oder zur Erkennung von Belagsbildung im Messrohr 5. Letztere liefern dem Anwender wertvolle Informationen über den Zustand seines Messgeräts.

[0087] Als passive Sensoren 23 eignen sich z.B. handelsübliche

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS), die eine Kombination von auf einem Substrat oder Chip angeordneten Sensoren und elektronischen Schaltungen aufweisen. Häufig verwendete Beispiele hierfür sind Temperatursensoren, Drucksensoren und Beschleunigungssensoren.

[0088] Es sind auch passive Sensoren 23 bekannt, die zur Erfassung mehrer sekundärer Messgrößen einsetzbar sind. So ist beispielsweise in der US 2006/0075820 A1 ein MEMS Oberflächenwellen-Sensor zur Erfassung von Druck und Temperatur beschrieben. Das Messprinzip von Oberflächenwellensensoren (SAW) Sensoren beruht auf der Beeinflussung von Oberflächenwellen, die in piozoelektrischen Festkörpern erzeugt werden und einen Teil eines elektrischen Schwingkreises bilden.

[0089] Passive Sensoren 23 sind in der Regel sehr klein und kostengünstig, und müssen lediglich mechanisch befestigt werden. Ein elektrischer Anschluss der Sensoren 23 ist nicht erforderlich. Hierdurch ist der Einsatz dieser Sensoren 23 sehr viel kostengünstiger als der Einsatz werkseitig im Messgerät installierter fest verdrahteter herkömmlicher Sensoren wie sie heute in der Regel in Messgeräten vorgesehen sind.

[0090] Die Messgerätelektronik 17 weist eine Eingangsschaltung 25 für die passiven Sensoren 23 auf, die die passiven Sensoren 23 mit Energie versorgt und die von den passiven Sensoren 23 erfassten sekundären Messgrößen aufnimmt. Die Eingangsschaltung 25 umfasst hierzu einen Controller 27, ein Lesegerät 29 und eine daran angeschlossene Antenne 31. Die Eingangschaltung 25 übernimmt hierbei eine Masterfunktion und steuert die Energieversorgung und die Kommunikation mit den passiven Sensoren 23.

[0091] Jeder passive Sensor 23 weist vorzugsweise ein Sensorelement 33 zur Erfassung der jeweiligen sekundären Messgröße und einen mit einer Antenne 35 und einem Mikrochip 36 ausgestatteten Transponder 37 auf. Der Transponder 37 nimmt die Energie des vom Lesegerät 29 erzeugten elektromagnetischen Feldes über die Antenne 35 auf und benutzt sie soweit erforderlich für das Betreiben des Sensorelements 33, für den Betrieb des Mikrochips 37 und zum Senden der primären Messgröße.

[0092] Vorzugsweise sind die Transponder 37 der passiven Sensoren 23 mit einer Transponder-Kennung ausgestattet, die vom Transponder 37 zusammen mit der von dem jeweiligen Sensor 23 erfassten sekundären Messgröße gesendet wird. Damit ist eine Identifizierung der passiven Sensoren 23 möglich. Diese erfolgt vorzugsweise, indem das Lesegerät 29 der Eingangsschaltung 25 anhand der zusammen mit der jeweiligen sekundären Messgröße gesendeten Transponder-Kennung den zugehörigen passiven Sensor 23 identifiziert.

[0093] Die Eingangsschaltung 25 nimmt die gesendeten sekundären Messgrößen auf und stellt sie der Signalverarbeitung 21 und/oder einer Ausgabeeinheit 39 zur Verfügung. In der Signalverarbeitung 21 werden die sekundären Messgrößen beispielsweise zur Kompensation von von der jeweiligen sekundären Messgröße abhängigen Messfehlern verwendet. Die Ausgabeeinheit 39 dient dazu, aus jeder erfassten sekundären Messgröße ein entsprechendes sekundäres Messergebnis abzuleiten und zur Verfügung zu stellen.

[0094] Das Messgerät verfügt über eine mit der Messgerätelektronik verbundene Schnittstelle 41 , über die es über eine bidirektionale Verbindung an eine übergeordnete Einheit 43 angebunden ist. Dabei können alle bereits heute in Verbindung mit handelsüblichen Messgeräten im Einsatz befindlichen Arten von Schnittstellen 41 eingesetzt werden, die eine bidirektionale Kommunikation erlauben. Hierzu zählen drahtlose Verbindungen genauso wie drahtgebundene Verbindungen. Ein Beispiel hierfür ist drahtgebundene Verbindung sind Busverbindungen, bei denen die Signalübertragung zwischen dem Messgerät und der übergeordneten Einheit 43 in digitaler Form über eine Datenbusleitung erfolgt. Bekannte internationale Standards für die Signalübertragung sind Profibus, Foundation Fieldbus oder CAN-Bus.

[0095] Die übergeordnete Einheit 43 ist beispielsweise ein PC oder eine zentrale Steuereinheit, wie z.B. eine Warte oder ein Prozessleitsystem. In der Regel werden in Industrieanlagen viele Messgeräte eingesetzt, und die gesamte Prozessteuerung erfolgt über die übergeordnete Einheit 43, die die Messergebnisse der einzelnen Messgeräte empfängt und auswertet und den gesamten Herstellungsprozess in Abhängigkeit von deren Auswertung steuert. Dies kann beispielsweise über die Generierung von Steuerungssignalen für Aktoren etc. erfolgen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Durchfluss durch einen Rohrleitungsabschnitt mittels eines steuerbaren Ventils in Abhängigkeit von einem gemessenen Durchfluss eingestellt werden.

[0096] Die Schnittstelle 41 ist in der Messgerätelektronik sowohl mit der

Signalverarbeitung 21 als auch mit der Ausgabeeinheit 39 verbunden. Die Signalverarbeitung 21 stellt das aus der primären Messgröße abgeleitete primäre Messergebnis über die Schnittstelle 41 zur Verfügung. Die Ausgabeeinheit 39 stellt die aus den mit den zusätzlichen passiven Sensoren 23 erfassten sekundären Messgrößen abgeleiteten sekundären Messergebnisse über die Schnittstelle 41 zur Verfügung. Damit stehen dem Anwender über die Schnittstelle 41 neben dem primären Messergebnis alle sekundären Messergebnisse unmittelbar zur Verfügung. Die Ausgabe der primären und sekundären Messergebnisse ist dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass der Anwender neben einer wahlweise kontinuierlichen oder periodischen Ausgabe der primären und sekundären Messergebnisse zusätzlich über eine entsprechende Bedienoberfläche die Möglichkeit hat, gezielt einzelne Messergebnisse zu einem von ihm gewünschten Zeitpunkt abzufragen. Diese Abfrage und die zugehörige Ausgabe des Messergebnisses kann über die übergeordnete Einheit 43 oder über eine Vorortbedienung 44 erfolgen. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorortbedienung 44 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine am Messgerätgehäuse 15 vorgesehene Bedieneinheit mit einer Anzeige und einer Eingabeeinheit. Die Vorortbedienung 44 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, über die Schnittstelle 41 an die Messgerätelektronik 17 angeschlossen. Der Anwender hat damit auf sehr einfache und kostengünstige Weise Zugriff auf alle vorhandenen Messergebnisse und kann diese entsprechend den Erfordernissen für seine spezielle Anwendung nutzen. Er ist nicht mehr gezwungen, separate Messstellen für die Erfassung dieser Messergebnisse einzurichten, zu betreiben und zu warten. Hierdurch besteht eine deutliche Kostenersparnis und ein hohes Maß an Information und Flexibilität, da dem Anwender hiermit alle vorhandenen Messergebnisse zur Verfügung stehen und er sie gemäß seinen speziellen anwendungs-spezifischen Erfordernissen nutzen und einzeln oder in Kombination miteinander weiter verarbeiten kann. Damit ist beispielsweise eine umfassende Überwachung des Herstellungsprozesses und/oder der Produktqualität möglich. Außerdem stehen die Messergebnisse dem Anwender zur Diagnose, Kontrolle und/oder Optimierung seines anwendungs-spezifischen Prozesses zur Verfügung und er kann sie nach Belieben weiter Verarbeiten, um beispielsweise anhand von einem oder mehreren Messergebnissen weitere für seine spezielle Anwendung wichtige Information abzuleiten.

[0098] Vorzugsweise ist die Eingangsschaltung 25 als ein offenes System ausgebildet, das es dem Anwender erlaubt, weitere passive Sensoren 45 an das Messgerät anzubinden. Beispiele hierfür sind Leitfähigkeitssensoren, Viskositätssensoren, pH-Sensoren und Trübungssensoren. Da passive Sensoren in der Regel sehr klein und kostengünstig sind und keinerlei Verdrahtung für deren Energieversorgung und/oder deren Datenübertragung benötigen, kann dies auf sehr einfache kostengünstige Weise geschehen.

[0099] Auch die vom Benutzer hinzugefügten passiven Sensoren 45 sind vorzugsweise mit einem Transponder 37 ausgestattet, der mit einer Transponder-Kennung ausgestattet ist, die vom Transponder 37 zusammen mit dem von dem jeweiligen Sensor 45 erfassten sekundären Messgröße gesendet wird. Die Identifizierung der passiven Sensoren 45 erfolgt dann auch hier, indem das Lesegerät 29 der Eingangsschaltung 25 anhand der zusammen mit der jeweiligen sekundären Messgröße gesendeten Transponder-Kennung den zugehörigen passiven Sensor 45 identifiziert.

[0100] Die vom Benutzer ausgewählten passiven Sensoren 45 können beispielsweise über die Schnittstelle 41 und die Ausgabeeinheit 39 explizit am Messgerät angemeldet werden. Hierzu ist vorzugsweise eine entsprechende Menü geführte Bedienoberfläche vorgesehen, die es dem Benutzer erlaubt, der oder den zugehörigen sekundären Messgrößen über die Schnittstelle 41 eine vom Benutzer vorgebbare Kennzeichnung zuzuordnen. Dies gilt vorzugsweise nicht nur für die vom Benutzer hinzugefügten passiven Sensoren 45 sondern auch für die bereits werkseitig vorgesehenen passiven Sensoren 23. Die entsprechenden Kennzeichnungen werden beispielsweise in einem der Ausgabeeinheit 39 zugeordneten Speicher 47 abgelegt.

[0101] Der Anwender hat damit die Möglichkeit zusätzliche Messergebnisse über von ihm ausgewählte passive Sensoren 45 zu gewinnen, ohne dass er hierzu eine vollständige Messstelle vorsehen muss. Er muss lediglich den entsprechenden passiven Sensor 45 montieren. Ein Aufwendiger elektrischer Anschluss ist nicht erforderlich. Die Energieversorgung und die Aufbereitung und Übertragung der entsprechenden sekundären Messergebnisse erfolgt durch die ohnehin im Messgerät vorhandene Infrastruktur.

[0102] Der Benutzer kann die zusätzlichen passiven Sensoren 45 einzeln an deren Messort anbringen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein zusätzliches Rohrsegment 49 vorgesehen werden, dass mit zusätzlichen passiven Sensoren 45 ausgestattet ist. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Das Rohrsegment 49 wird vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Messaufnehmers 1 in das bestehende Rohrleitungssystem 3 eingesetzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es unmittelbar an einen der Prozessanschlüsse 6 des Messaufnehmers 1 angeschlossen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch drei zusätzliche passive Sensoren 45a, 45b, 45c vorgesehen.

[0103] Der passive Sensor 45a ist außen auf dem Rohrsegment 49 angeordnet. Dieser Sensor 45a ist beispielsweise ein Ultraschallsensor, der dazu dient eine Wanddicke des Rohrsegmentes 49 zu messen. Derartige Sensoren dienen zur Erhöhung der Betriebssicherheit. Sie erlauben es eine Abnutzung des Rohrsegmentes 49 frühzeitig zu erkennen und Lecks zu vermeiden. In dem Fall besteht das Rohrsegment 49 vorzugsweise aus dem gleichen Material, wie das bestehende Rohrleitungssystem 3. Da das Rohrsegment 49 den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist, wie das bestehende Rohrleitungssystem 3, gibt der Zustand des Rohrsegments 49 Aufschluss über den Zustand des Rohrleitungssystems 3. Damit steht dem Anwender eine wichtige Information über den Zustand seiner Messstelle zur Verfügung.

[0104] Der passive Sensor 45b ist derart in das Rohrsegment 49 eingesetzt, dass dessen Sensorelement 33 in Kontakt mit dem das Rohrsegment 49 durchströmenden Medium steht und dessen Antenne 31 außen auf dem Rohrsegment 49 angeordnet ist. Über diesen Sensor 45b werden beispielsweise sekundäre Messgrößen abgeleitet, die Aufschluss über den Zustand des Mediums geben. Beispiele hierfür sind Leitfähigkeitssensoren, pH-Sensoren und Trübungssensoren. Ebenso können hier Sensoren 45b eingesetzt werden, die Aufschluss über den Zustand der Messstelle geben. Hierzu eignen sich z.B. Drucksensoren und Temperatursensoren. Die sekundäre Messgröße Druck gibt z.B. Aufschluss über die Verfügbarkeit des Mediums. Zusätzlich lassen sie sich z.B. zur Erkennung und/oder Ortung von Leckagen einsetzen. Die sekundäre Messgröße Temperatur gibt z.B. Aufschluss über den anwendungs-spezifischen Herstellungsprozess.

[0105] Der passive Sensor 45c ist vollständig innerhalb des Rohrsegment 49 angeordnet. Diese Variante ist nur in Verbindung mit Rohrsegmenten 49 aus für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Werkstoffen, z.B. Kunststoffen, einsetzbar. Diese Einschränkung des Rohrsegmentmaterials ist erforderlich um die Energieversorgung und die Kommunikation mit dem Sensor 45c durch die Rohrsegmentwand hindurch zu gewährleisten. Diese Variante bietet den Vorteil, dass keine durch das Rohrsegment 49 hindurch führende Öffnung oder Durchführung erforderlich ist. Ansonsten sind die Sensoren 45c im Hinblick auf deren Sensorart und die ableitbaren sekundären Messgrößen und die damit verbundenen Zustandsinformationen identisch zu den Sensoren 45b.

[0106] Die Ausgabeeinheit 39 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie jeder sekundären Messgröße eine vom Benutzer über die Schnittstelle 41 vorgebbare Kennzeichnung zuordnet, die zusammen mit dem zugehörigen sekundären Messergebnis ausgegeben wird.

[0107] Vorzugsweise werden die zur Verfügung stehenden Messergebnisse in drei Kategorien unterteilt. Die erste Kategorie enthält diejenigen sekundären Messergebnisse, die Aufschluss über den Zustand des Messgeräts liefern. Hierzu zählen beispielsweise die oben genannten Sensoren zur Erkennung von Belagsbildung im Messrohr. Die zweite Kategorie enthält diejenigen sekundären Messergebnisse, die Aufschluss über den Zustand der Messstelle liefern. Hierzu gehört zum Beispiel das sekundäre Messergebnis des Ultraschallsensors zur Messung der Wanddicke, sowie die sekundären dem Messaufnehmer vorgeschalteten Druck- und Temperatursensoren.

[0108] Die dritte Kategorie enthält diejenigen sekundären Messergebnisse, die Aufschluss über den Zustand des Mediums liefern. Hierzu zählen zum Beispiel die sekundären Messergebnisse der oben genannten Leitfähigkeitssensoren, der pH-Sensoren und der Trübungssensoren.

[0109] Die Zuordnung der einzelnen sekundären Messergebnisse zu der jeweiligen Kategorie wird vorzugsweise vom Benutzer über die Schnittstelle 41 vorgenommen und im Messgerät, z.B. in dem Speicher 47, abgelegt.

[0110] Die Ausgabeeinheit 39 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie dem Benutzer periodisch und/oder auf Anfrage alle sekundären Messergebnisse einer Kategorie über die Schnittstelle 41 zur Verfügung stellt. Dies erlaubt dem Anwender eine gezielte Analyse und/oder Diagnose.

[0111] Das erfindungsgemäße Messgerät bietet dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität, da es neben der eigentlichen primären Messgröße eine Vielzahl von sekundären Messgrößen liefert, die es dem Anwender erlauben sich ein auf seine Anwendung zugeschnittenes Bild des Gesamtzustandes seiner Anlage und/oder seines Herstellungsprozesses zu machen. Hierdurch ist auf einfache und kostengünstige Weise eine sehr flexible an die jeweilige Anwendung angepasste Gewinnung von Informationen gegeben.

[0112] Hierdurch besteht eine deutliche Kostenersparnis und ein hohes Maß an Information und Flexibilität, da dem Anwender hiermit alle vorhandenen Messergebnisse zur Verfügung stehen und er sie gemäß seinen speziellen anwendungs-spezifischen Erfordernissen nutzen und einzeln, in Kombination miteinander oder Kategorieweise weiter verarbeiten kann. Damit ist beispielsweise eine umfassende Überwachung des Herstellungsprozesses und/oder der Produktqualität möglich. Außerdem stehen die Messergebnisse dem Anwender zur Diagnose, Kontrolle und/oder Optimierung seines anwendungs-spezifischen Prozesses zur Verfügung und er kann sie nach Belieben weiter Verarbeiten, um beispielsweise anhand von einem oder mehreren Messergebnissen weitere für seine spezielle Anwendung wichtige Information abzuleiten. Redundante Messstellen werden vermieden, da der Anwender unmittelbaren Zugriff auf alle mittels der passiven Sensoren 23, 45 erfassten sekundären Messergebnisse hat. Das erfindungsgemäße Messgerät ist beispielsweise in

Wasserverteilungsnetzen, z.B. in der Trinkwasserversorgung, einsetzbar. Dort werden regelmäßig viele Durchflussmessgeräte eingesetzt. Das erfindungsgemäße Messgerät liefert dem Anwender in dem Fall einen umfassenden Überblick über seine gesamte Anlage. Jedes einzelne erfindungsgemäße Messgerät liefert dabei wertvolle Informationen über den Zustand des Messgeräts. Darüber hinaus stehen dem Anwender über jedes erfindungsgemäße Messgerät wertvolle Informationen über das Medium zur Verfügung. Er kann z.B. anhand von sekundären Messergebnisse, wie z.B. der Trübung, des pH-Werts und der Leitfähigkeit, ständig die Wasserqualität überwachen. Zusätzlich liefern die erfindungsgemäßen Messgeräte Informationen über den Zustand der Messstellen. So kann er beispielsweise über die sekundäre Messgröße Druck die verfügbare Wassermenge ermitteln und/oder Lecks in seinem Leitungssystem frühzeitig erkennen. Stehen mehrere über die Anlage verteilte erfindungsgemäße Messgeräte zur Verfügung kann er über die entsprechenden Druckmessungen sogar eine Ortung von Lecks vornehmen.

Tabelle 1

Messaufnehmer

Rohrleitungssystem

Messrohr

Prozessanschluss

Messaufnehmergehäuse

Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds

Spulen

Elektroden

Messgerätgehäuse

Messgerätelektronik

Messaufnehmerschaltung

Anschlussleitungen

Signalverarbeitung passive Sensoren

Eingangsschaltung

Controller

Lesegerät

Antenne

Sensorelement

Antenne

Mikrochip

Transponder

Ausgabeeinheit

Schnittstelle übergeordnete Einheit

Vorortbedienung weitere passive Sensoren

Speicher

Rohrsegment

Claims

Ansprüche

1. 1. Messgerät mit

- einem Messaufnehmer (1) zur Erfassung mindestens einer primären Messgröße,

- einer Messgerätelektronik (17), und

- mindestens einem zusätzlichen passiven Sensor (23, 45) zur Erfassung einer sekundären Messgröße,

- der über eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik (17) verbunden ist und über diese Funkverbindung mit Energie versorgt wird, und

- einer Schnittstelle (41) über die das Messgerät über eine bidirektionale Verbindung an eine übergeordnete Einheit (43) angebunden ist und über die von der Messgerätelektronik (17) bereit gestellte primäre und sekundäre Messergebnisse übertragbar sind, bei dem die Messgeräteelektronik (17)

- eine Signalverarbeitung (21) aufweist, die aus der primären Messgröße ein der primären Messgröße entsprechendes primäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle (41) zur Verfügung stellt, und

- eine Eingangsschaltung (25) aufweist,

-- die die von den zusätzlichen Sensoren (23, 45) erfassten sekundären Messgrößen aufnimmt und der Signalverarbeitung (21) und/oder einer Ausgabeeinheit (39) zur Verfügung stellt, wobei die Ausgabeeinheit (39) aus jeder erfassten sekundären Messgröße ein entsprechendes sekundäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle (41) zur Verfügung zu stellt.

2. 2. Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem die Eingangsschaltung (25) ein offenes

System ist, das es dem Anwender erlaubt mindestens einen vom Anwender ausgewählten passiven Sensor (45) zur Erfassung einer weiteren sekundären Messgröße an das Messgerät anzubinden, wobei

- jeder dieser vom Anwender ausgewählten passiven Sensoren (45) über eine Funkverbindung mit der Messgerätelektronik (17) verbunden ist und über diese Funkverbindung mit Energie versorgt wird, und

- die Eingangsschaltung (25) die von diesen weiteren passiven Sensoren (45) erfassten sekundäre Messgrößen aufnimmt und der Ausgabeeinheit (39) zur Verfügung stellt, wobei die die Ausgabeeinheit (39) aus jeder erfassten sekundären Messgröße ein entsprechendes sekundäres Messergebnis ableitet und über die Schnittstelle (41) zur Verfügung zu stellt.

3. 3. Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem

- jeder passive Sensor (23, 45) mit einem Transponder (37) ausgestattet ist,

- der mit einer Transponder-Kennung versehen ist, die vom Transponder (37) zusammen mit der von dem jeweiligen Sensor (23, 45) erfassten sekundären Messgröße gesendet wird, und

- die Eingangsschaltung (25) ein Lesegerät (29) aufweist, dass anhand der zusammen mit der sekundären Messgröße gesendeten Transponder- Kennung den zugehörigen passiven Sensor (23, 45) identifiziert.

4. 4. Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem die Ausgabeeinheit (39) jeder sekundären Messgröße eine vom Benutzer über die Schnittstelle (41) vorgebbare Kennzeichnung zuordnet, die zusammen mit dem zugehörigen sekundären Messergebnis ausgegeben wird.

5. 5. Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem

- die primäre Messgröße eine physikalische Eigenschaft eines Mediums ist, und

- jedes sekundäre Messergebnis einer Kategorie zugeordnet ist, wobei -- in einer ersten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand des Messgeräts liefern,

- in einer zweiten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand der Messstelle liefern, und

-- in einer dritten Kategorie diejenigen sekundären Messergebnisse zusammengefasst sind, die Informationen über den Zustand des Mediums liefern.

6. 6. Messgerät nach Anspruch 5, bei dem die Ausgabeeinheit (39) ist derart ausgelegt, dass sie dem Benutzer periodisch und/oder auf Anfrage alle sekundären Messergebnisse einer Kategorie über die Schnittstelle 41 zur Verfügung stellt. 7.

7. Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem

- der Messaufnehmer (1) ein Durchflussmessaufnehmer mit einem im Messbetrieb von einem Medium durchströmten Messrohr (5) ist, das in ein bestehendes Rohrleitungssystem (3) einsetzbar ist, und

- in unmittelbarer Nähe des Messaufnehmers (1) ein zusätzliches Rohrsegment (49) in das bestehende Rohrleitungssystem (3) einsetzbar ist, das mit mindestens einem weiteren zusätzlichen passiven Sensor (45) ausgestattet ist.