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測(cè)量設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):66687閱讀:329來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量設(shè)備,特別是作為工業(yè)測(cè)量及自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)造的測(cè)量和 /或開(kāi)關(guān)設(shè)備和/或電子測(cè)量設(shè)備,其用于測(cè)量和/或監(jiān)控在管道和/或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)測(cè)量變量。
背景技術(shù)
在工業(yè)過(guò)程測(cè)量技術(shù)中,特別是結(jié)合化工或制造過(guò)程自動(dòng)化和/或工業(yè)廠房的自動(dòng)化控制,應(yīng)用安裝在過(guò)程附近的電子測(cè)量和/或開(kāi)關(guān)設(shè)備,即所謂的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,例如克里奧利質(zhì)量流量計(jì)、密度計(jì)、磁感應(yīng)流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、超聲流量計(jì)、熱學(xué)質(zhì)量流量計(jì)、壓力測(cè)量設(shè)備、物位測(cè)量設(shè)備、溫度測(cè)量設(shè)備、PH值測(cè)量設(shè)備等等,它們用于產(chǎn)生模擬地或數(shù)字地代表過(guò)程變量的測(cè)量值以及最終表示這些測(cè)量值的測(cè)量值信號(hào)。要檢測(cè)的過(guò)程變量可以根據(jù)應(yīng)用而例如是在相應(yīng)的容器(例如管道或罐)中引導(dǎo)或容納的液體、粉末、蒸汽或氣態(tài)介質(zhì)的質(zhì)量流量、密度、粘度、物位或極限物位、壓力或溫度等。
為了檢測(cè)各個(gè)過(guò)程變量,上述類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各自包括相應(yīng)的物理-電子或化學(xué)-電子測(cè)量變換器。它通常設(shè)置在容納介質(zhì)的容器的壁內(nèi),或者引導(dǎo)介質(zhì)的管道內(nèi),并且用于產(chǎn)生與待檢測(cè)的過(guò)程變量相應(yīng)的至少一個(gè)電子測(cè)量信號(hào)。為了處理測(cè)量信號(hào),測(cè)量變換器還與測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的操作及分析電路相連,該電路在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子器件內(nèi)并且用于進(jìn)一步處理或分析至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)以及用于生成相應(yīng)的測(cè)量值信號(hào)。這種測(cè)量設(shè)備對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的,特別地,在以下文獻(xiàn)中詳細(xì)描述了這種測(cè)量設(shè)備的與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和/或操作相關(guān)的細(xì)節(jié)的其他例子=WO-A 07/130024、WO-A 03/048874、 W0-A02/45045, W0-A 02/103327、W0-A 02/086426、W0-A 01/02816、W0-A 00/48157、W0-A
00//36 379、WO丨-A00/14 485、WO-A95/16 897、WO--A88/02853、TO-A88,/02476、US--B7134348、US--B7133727、US-B7075313、US-B7073396、US-B7032045、US--B6854055、US--B6799476、USHB I3776053、US-B6769301、US-B6711958、US--B6666098、US--B6662120、US--B6640308、US--B6577989、US--B6574515、US--B6556447、US--B6539819、US--B6535161、us--B6512358、US--B6487507、US--B6484591、US--B6480131、US--B6476522、us--B6397683、US--B6366436、US--B6352000、US--B6311136、US--B6285094、us--B6269701、US--B6236322、US--A6140940、US--A6051783、US--A6014100、us--A6006609、US--A5959372、US--A5796011、US--A5742225、US--A5742225、us--A5706007、US--A5687100、US--A5672975、US--A5604685、US--A5535243、us--A5469748、US--A5416723、US--A5363341、US--A5359881、US--A5349872、us--A5231884、US--A5207101、US--A5131279、US--A5068592、US--A5065152、us--A5052230、US--A4926340、US--A4850213、US--A4768384、US--A4716770、us--A4656353、US--A4617607、US--A4594584、US--A4574328、US--A4524610、us--A4468971、US--A4317116、US--A43
08 754、US-A 38 78 725、US-A 2007/0217091、US-A 2006/0179956、US-A 2006/0161359、US-A2006/0120054, US-A 2006/0112774、US-A 2006/0096390、US-A2005/0139015、US-A 2004/0117675、EP-A 1 669 726,EP-A 1 158 289,EP-A 1 147 463,EP-A 1 058 093,EP-A 984 248,EP-A 591 926、EP_A525 920,AE-A 102005 032 808,AE 100 41 166,AE-A 44 12 388、AE-A39 34 007 or AE-A 37 11 754。
在大量所討論類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中,為了產(chǎn)生測(cè)量信號(hào),測(cè)量變換器此外在工作期間由操作及分析電路至少間歇地生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)信號(hào)以適合測(cè)量的方式至少間接地或者也可以通過(guò)直接接觸介質(zhì)的探頭而直接地作用于介質(zhì),以在介質(zhì)中引起合適地對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)的測(cè)量變量的反作用。這里,驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以在電流水平、電壓水平和/或頻率方面得到相應(yīng)控制。這種有源測(cè)量變換器(也就是相應(yīng)地轉(zhuǎn)換介質(zhì)中的電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)的測(cè)量變換器)的一個(gè)例子可以特別地是用于測(cè)量至少間歇地流動(dòng)的介質(zhì)的流量測(cè)量變換器,其例如具有至少一個(gè)由驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的勵(lì)磁線(xiàn)圈或者至少一個(gè)由驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的超聲發(fā)送器;或者是用于測(cè)量和/或監(jiān)控容器中的物位的物位和/或極限物位變換器,其例如具有自由輻射的微波天線(xiàn)、Goubau線(xiàn)或者振動(dòng)的侵入體。
所討論類(lèi)型的設(shè)備還具有至少一個(gè)外殼,該外殼具有至少一個(gè)通常壓密地和/或防爆地封閉的腔室,該腔室容納設(shè)備的電子、電氣和/或機(jī)電部件和/或組件,例如前面提到的操作及分析電路的部件。于是,所述類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為了容納現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子器件而往往包括較為魯棒的特別是抗沖擊、耐壓和/或耐侵蝕的電子器件外殼。正如US-A 63 97683 或WO-A 00/36379中建議的,它可以遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)置并且僅僅通過(guò)柔性線(xiàn)路與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連;然而,它也可以如EP-A 903 651或EP-Al 008 836中所示,直接設(shè)置在測(cè)量變換器上或者獨(dú)立地容納測(cè)量變換器的測(cè)量變換器外殼上。同樣,例如EP-A 984 248, US-A 45 94 584、US-A 47 16 770或US-A 63 52 000所示,電子器件外殼也可以用于容納測(cè)量變換器的一些機(jī)械部件,例如在機(jī)械作用下形變的膜狀、棒狀、套筒狀或管狀的形變或振動(dòng)體;關(guān)于這一點(diǎn),還可以參見(jiàn)上面提到的US-B 63 52 000或US-A 60 51 783。
在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中,各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子器件通常經(jīng)由相應(yīng)的電線(xiàn)而導(dǎo)電連接至上位的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與各個(gè)設(shè)備往往在空間上分離設(shè)置并且往往在空間上也是分布式的,由各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生的測(cè)量值利用相應(yīng)代表這些測(cè)量值的測(cè)量值信號(hào)而幾乎實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
所述類(lèi)型的電子設(shè)備此外通常還利用在上位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)部提供的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)而彼此連接和/或與相應(yīng)的電子過(guò)程控制器(例如,在線(xiàn)安裝的可編程邏輯控制器或者安裝在遠(yuǎn)程控制室的過(guò)程控制計(jì)算機(jī))相連,利用電子設(shè)備產(chǎn)生并且以合適的方式數(shù)字化及相應(yīng)編碼的測(cè)量值在該過(guò)程控制計(jì)算機(jī)被轉(zhuǎn)發(fā)。利用這種過(guò)程控制計(jì)算機(jī),發(fā)送的測(cè)量值可以被進(jìn)一步處理并且作為相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果而例如在監(jiān)視器上可視化和/或轉(zhuǎn)化為用于其他作為執(zhí)行設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制信號(hào),這些執(zhí)行設(shè)備例如是電磁閥、電機(jī)等。由于現(xiàn)代測(cè)量裝置往往可以直接從這種控制計(jì)算機(jī)得到監(jiān)控,并且在給定情況中還可以由此得到控制和/或配置,所以電子設(shè)備所需的操作數(shù)據(jù)同樣以相應(yīng)的方式經(jīng)由前面提到的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)而發(fā)送,數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)往往在傳輸物理和/或傳輸邏輯上混雜。相應(yīng)地,在電子設(shè)備作為前述類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特別是測(cè)量設(shè)備而構(gòu)成的情況中,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常還用于相應(yīng)于下游數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的需求而調(diào)節(jié)由電子設(shè)備提供的測(cè)量值信號(hào),例如合適地將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字的報(bào)文并且如果需要的話(huà)還將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的報(bào)文和/或在線(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析。在這種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中為此提供與相關(guān)的連接線(xiàn)導(dǎo)電連接的分析電路,其對(duì)從測(cè)量和/或開(kāi)關(guān)設(shè)備接收的測(cè)量值進(jìn)行預(yù)處理和/或進(jìn)一步處理,如果需要還合適地轉(zhuǎn)化。在這種工業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侵辽俨糠痔貏e是串行的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn),例如P0UNDATI0N FIELDBUS、PACKBUS-RS 485、PR0FIBUS等等,或者例如還可以是基于ETHERNET標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò), 以及相應(yīng)的往往標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸協(xié)議。除了對(duì)由所連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所提供的測(cè)量值進(jìn)行處理及轉(zhuǎn)換所需的分析電路之外,這種上位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)往往還具有電源電路,用于通過(guò)提供相應(yīng)的電源電壓以及流經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子器件的電流,而向所連接的測(cè)量和/或開(kāi)關(guān)設(shè)備提供電能,該電源電壓由所連接的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)直接向特定的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子器件饋送并且用于驅(qū)動(dòng)所連接的電線(xiàn)。電源電路可以例如被分配給一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并且可以同與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的分析電路容納在一起,例如在共享的電子器件外殼中共同形成相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)適配器。 然而,常見(jiàn)的還有將電源電路和分析電路各自容納在獨(dú)立的也就是在空間上彼此遠(yuǎn)離的電子器件外殼中,并且經(jīng)由外部線(xiàn)路而將它們彼此合適地布線(xiàn)連接。
上述類(lèi)型的工業(yè)電子或電氣設(shè)備,特別是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須滿(mǎn)足非常高的保護(hù)需求, 特別是相對(duì)于外部環(huán)境影響屏蔽放置于其中的電子部件、相對(duì)于可能接觸攜帶電壓的部件實(shí)施保護(hù)和/或抑制在故障情況中的電子火花。例如在AE-A 100 41 166中所解釋的,這特別地需要令漏電流不得超過(guò)最大允許值,例如在由于受損的線(xiàn)路絕緣或者導(dǎo)電沉積物而引起的旁路的情況中可能有這樣的漏電流流動(dòng)。在電子設(shè)備連接至250V的情況中,這個(gè)允許最大值例如達(dá)到10mA。如果滿(mǎn)足這些需求,那么設(shè)備至少滿(mǎn)足保護(hù)等級(jí)11的需求,也就是它是具有保護(hù)絕緣的電子設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)這些需求,相應(yīng)地需要電子設(shè)備的外殼相對(duì)于設(shè)備的所有帶電的部分充分絕緣。當(dāng)外殼由導(dǎo)電材料例如金屬制成時(shí),這種絕緣是必需的。典型地,外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的絕緣電阻至少初始時(shí)充分大于1ΜΩ,大約在 IOMΩ的量級(jí)或者更大,而在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的這種允許漏電流的導(dǎo)電連接可以具有比初始的絕緣電阻小十倍多的電阻,特別是小于1ΜΩ或者甚至小于500kQ。
另外,在具有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域也可以操作的電子設(shè)備必須還滿(mǎn)足在防爆方面非常高的安全需求。特別關(guān)注的是安全地防止形成火花,或者至少保證在封閉空間內(nèi)部可能發(fā)生的火花對(duì)于環(huán)境沒(méi)有影響,以安全地避免可能引發(fā)爆炸。正如例如在開(kāi)始提到的EP-A 1 669 726,US-B 63 66 436,US-B 65 56 447 或 US-A 2007/0217091 中所解釋的,為了防爆, 有不同的燃燒保護(hù)類(lèi)型,它們相應(yīng)地對(duì)于有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域的電子操作裝置提出了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,相關(guān)例子例如有美國(guó)規(guī)范FM3600、國(guó)際規(guī)范IEC 60079-18或DIN FS 50014 ff規(guī)范。于是,例如根據(jù)歐洲規(guī)范FS 50020:1994,當(dāng)設(shè)備是根據(jù)其中定義的防火類(lèi)型或者保護(hù)等級(jí)構(gòu)造且?guī)в袠?biāo)簽“固有安全”(Ex-i)時(shí),存在防爆保護(hù)。在這個(gè)保護(hù)等級(jí)中,設(shè)備中的電子變量(電流、電壓和功率)的值必須至少總是低于預(yù)定的極限值。這樣選擇三個(gè)極限值,使得在例如由于短路而出現(xiàn)故障的情況,最大出現(xiàn)的熱量不足以產(chǎn)生點(diǎn)燃火花。 例如通過(guò)電阻將電流保持低于預(yù)定的極限值,例如通過(guò)齊納二極管將電壓保持低于預(yù)定的極限值,通過(guò)限流和限壓部件的相應(yīng)組合將功率保持低于預(yù)定的極限值。在歐洲規(guī)范FS 50 019 :1994中,另一保護(hù)等級(jí)被稱(chēng)為“增強(qiáng)安全”(Ex-e)。在根據(jù)這種保護(hù)等級(jí)構(gòu)造的設(shè)備中,兩個(gè)不同電勢(shì)之間的空間距離足夠大,使得即使在故障的情況中也由于距離而無(wú)法形成火花,從而實(shí)現(xiàn)了防燃或防爆保護(hù)。然而,這可能導(dǎo)致的事實(shí)是,電路系統(tǒng)必須具有非常大的尺寸,以滿(mǎn)足這些需求。歐洲規(guī)范FS 50 018 :1994規(guī)定的另一種保護(hù)是防燃保護(hù)類(lèi)型“壓密封裝”(Ex-d)。根據(jù)這種保護(hù)類(lèi)型構(gòu)造的電子設(shè)備必須具有耐壓的外殼,通過(guò)這樣的外殼保證了在外殼內(nèi)部發(fā)生的爆炸不會(huì)傳遞到外部空間中。耐壓外殼具有相當(dāng)厚的壁, 以使得它們具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。在美國(guó)、加拿大、日本和其他國(guó)家,存在與前面提到的歐洲規(guī)范類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)。
除了前面提到的從排除來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的危險(xiǎn)的角度對(duì)于人員和/或廠房的操作安全性之外,這種作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備而構(gòu)造的電子設(shè)備還需要長(zhǎng)期保證在內(nèi)部生成的測(cè)量信號(hào)或者由此得到的測(cè)量值的可靠性方面的操作安全性。于是,例如由于形成腐蝕性沉積物和/ 或絕緣受損,在測(cè)量設(shè)備電子器件內(nèi)不期望地形成的導(dǎo)電連接以及與此相關(guān)的在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中流動(dòng)的漏電流可能導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部生成的測(cè)量信號(hào)明顯惡化。
為了能夠在非常長(zhǎng)的時(shí)間中保證無(wú)故障地操作這種設(shè)備以及它們的操作安全性, 或者為了盡可能早地識(shí)別可能發(fā)生或即將發(fā)生的設(shè)備故障,重要的是重復(fù)檢查特別是測(cè)量設(shè)備電子器件的完整性。在所討論類(lèi)型的傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況中,常常通過(guò)連接相應(yīng)的電子測(cè)量及測(cè)試電路而在外部經(jīng)由在測(cè)量設(shè)備電子器件上的相應(yīng)的服務(wù)連接而檢查所連接的測(cè)量設(shè)備電子器件的完整性,利用該電子測(cè)量及測(cè)試電路可以測(cè)量線(xiàn)路電阻和絕緣電阻,并且執(zhí)行對(duì)于測(cè)量設(shè)備電子器件的各個(gè)組件和/或線(xiàn)路的相應(yīng)阻抗測(cè)量,可能還伴隨有暫時(shí)中斷實(shí)際測(cè)量操作。然而,這種獨(dú)立的電流測(cè)量電路只能由服務(wù)人員執(zhí)行在線(xiàn)診斷, 應(yīng)用這種電流測(cè)量電路意味著耗費(fèi)非常高的人力資源以及相關(guān)的物流成本。這種獨(dú)立的測(cè)量及測(cè)試電路的另一突出缺點(diǎn)是,往往需要暫時(shí)中斷設(shè)備的實(shí)際測(cè)量操作,或者需要將測(cè)量設(shè)備電子器件與可能與其相連的通信及供電網(wǎng)絡(luò)分離。

實(shí)用新型內(nèi)容

于是,本實(shí)用新型的目的是改進(jìn)對(duì)于前述類(lèi)型電子設(shè)備特別是它們各自的電子器件的操作狀態(tài)和/或操作安全的檢查,從而能夠早期識(shí)別在測(cè)量設(shè)備電子器件內(nèi)部即將發(fā)生的故障狀態(tài),例如由于導(dǎo)電沉積物和/或絕緣故障所引起的旁路分流,同時(shí)對(duì)于實(shí)際的測(cè)量操作沒(méi)有明顯的限制并且/或者在測(cè)量設(shè)備上重復(fù)地和/或自動(dòng)地執(zhí)行診斷。
為了實(shí)現(xiàn)目的,本實(shí)用新型在于一種測(cè)量設(shè)備,其用于測(cè)量和/或監(jiān)控在管道和/ 或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)測(cè)量變量,該測(cè)量設(shè)備特別是構(gòu)造為工業(yè)測(cè)量及自動(dòng)化技術(shù)的測(cè)量和/或開(kāi)關(guān)設(shè)備并且/或者是電子測(cè)量設(shè)備,該測(cè)量設(shè)備包括
-測(cè)量變換器,其至少部分容納在特別是接地的和/或金屬的外殼中,用于檢測(cè)至少一個(gè)測(cè)量變量;和
-至少間歇地與測(cè)量變換器導(dǎo)電連接的測(cè)量設(shè)備電子器件,其具有
一至少一條測(cè)量信道,用于檢測(cè)和進(jìn)一步處理至少一個(gè)利用測(cè)量變換器生成的原始信號(hào);和
-電流測(cè)量電路,用于檢測(cè)在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部流動(dòng)的電流;
-其中,電流測(cè)量電路在工作期間至少間歇地特別是重復(fù)地檢測(cè)漏電流,這個(gè)漏電流由于至少間歇地在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的電位差以及同樣在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的導(dǎo)電連接而流動(dòng),所述導(dǎo)電連接特別地是不期望的并且/或者由侵害外殼的沉淀形成。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第一實(shí)施例中,通過(guò)令外殼處于第一參考電位以及令測(cè)量設(shè)備電子器件的至少一個(gè)部件,特別是測(cè)量信道,至少間歇地處于與第一參考電位不同的第二參考電位,形成外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差。在本實(shí)用新型的這個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展中,為了形成第一參考電位而將外殼接地,并且/或者測(cè)量設(shè)備電子器件至少間歇地同樣處于第一參考電位。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第二實(shí)施例中,這個(gè)測(cè)量設(shè)備還包括至少一個(gè)源電路,其在輸出端提供特別是至少間歇地基本恒定的和/或定時(shí)的和/或脈沖狀的輸出電壓。 根據(jù)本實(shí)用新型的這個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展,為了產(chǎn)生在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差,源電路的輸出端在工作期間至少間歇地,特別是持久地與外殼導(dǎo)電連接。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第三實(shí)施例中,源電路的輸出電壓是可變的,特別是以突變的和/或步進(jìn)的方式改變。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第四實(shí)施例中,源電路的輸出電壓是交流電壓,特別是具有可變的頻率。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第五實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有濾波電路, 特別是利用用作分壓器和/或用作限流器的電阻網(wǎng)絡(luò)以及/或者利用用作電壓整流器和/ 或用作限壓器的二極管電路而形成的濾波電路,并且該濾波電路在工作期間特別是利用開(kāi)關(guān)至少間歇地,特別是持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第六實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有用作分壓器和/或用作限流器的電阻網(wǎng)絡(luò),并且該電阻網(wǎng)絡(luò)在工作期間特別是利用開(kāi)關(guān)至少間歇地, 特別是持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第七實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有用作電壓整流器和/或用作限壓器的二極管電路,并且該二極管電路在工作期間特別是利用開(kāi)關(guān)至少間歇地,特別是持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第八實(shí)施例中,至少一條測(cè)量信道是以測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的有效電壓工作的,并且源電路的輸出電壓和/或外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差被設(shè)置為至少間歇地為內(nèi)部有效電壓的50%。根據(jù)本實(shí)用新型的這個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展,有效電壓還用于操作源電路。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第九實(shí)施例中,源電路的輸出電壓用于形成在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差,該輸出電壓最大為40伏,特別是小于32伏,并且/或者外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的用于驅(qū)動(dòng)漏電流的電位差總是保持小于40伏,特別是最高為32伏。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十實(shí)施例中,外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的引起漏電流的導(dǎo)電連接的電阻比外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕緣電阻小特別是十倍多,并且/或者小于IM Ω,特別是小于500k Ω。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十一實(shí)施例中,外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕緣電阻大于IM Ω,特別是大于IOM Ω。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十二實(shí)施例中,電流測(cè)量電路包括由漏電流流過(guò)的傳感電阻,在該傳感電阻兩端的電壓降基本上與漏電流成正比。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十三實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件具有至少一個(gè)比較器,該比較器用于將所檢測(cè)的漏電流與至少一個(gè)對(duì)該漏電流預(yù)先給定的特別是可修改的閾值相比較。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十四實(shí)施例中,基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流,測(cè)量設(shè)備電子器件生成警報(bào),該警報(bào)用信號(hào)通知在測(cè)量設(shè)備中發(fā)生故障,特別是由在外殼內(nèi)部不期望地形成導(dǎo)電沉淀而引起的故障。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十五實(shí)施例中,還包括顯示元件,用于可視化在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部生成的故障報(bào)告,特別是基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流而生成的警報(bào)。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十六實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流而生成至少一個(gè)特別是數(shù)字的狀態(tài)值,其瞬時(shí)地代表測(cè)量設(shè)備的特別是有故障的操作狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)用新型的這個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展,測(cè)量設(shè)備電子器件基于狀態(tài)值生成警報(bào),該警報(bào)以信號(hào)通知在測(cè)量設(shè)備中發(fā)生故障,特別是由在外殼內(nèi)部不期望地形成導(dǎo)電沉淀而引起的故障。作為替代或者補(bǔ)充,電流測(cè)量電路具有至少一個(gè)用于將檢測(cè)的漏電流數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器,并且測(cè)量設(shè)備電子器件還具有微計(jì)算機(jī),其至少間歇地經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器與電流測(cè)量電路通信,并且微計(jì)算機(jī)基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)并數(shù)字化的漏電流而生成至少一個(gè)狀態(tài)值。
在本實(shí)用新型的測(cè)量設(shè)備的第十七實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有微計(jì)算機(jī),特別是至少間歇地與電流測(cè)量電路通信和/或至少間歇地與源電路通信的微計(jì)算機(jī)。 根據(jù)本實(shí)用新型的這個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展,電流測(cè)量電路具有至少一個(gè)用于將檢測(cè)的漏電流數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器,該A/D轉(zhuǎn)換器至少間歇地在輸出端提供數(shù)字信號(hào),該數(shù)字信號(hào)數(shù)字地代表所檢測(cè)的漏電流。
本實(shí)用新型的一個(gè)基本思想是利用“單板”測(cè)量裝置,例如前面提到的電流測(cè)量電路和/或前面提到的源電路,測(cè)試前面提到的類(lèi)型的電子設(shè)備特別是還有它們的電子器件的操作狀態(tài)和/或操作安全,特別是還自動(dòng)或半自動(dòng)地與用戶(hù)對(duì)話(huà)并且實(shí)際上對(duì)于實(shí)際測(cè)量操作盡可能沒(méi)有中斷或者至少?zèng)]有顯著限制。


特別地,在本實(shí)用新型的語(yǔ)境中,有大量實(shí)現(xiàn)或發(fā)展前述測(cè)量設(shè)備或方法的方式。 在這里,特別地還參考依賴(lài)于獨(dú)立權(quán)利要求
的從屬權(quán)利要求
以及下面對(duì)于實(shí)用新型的進(jìn)一步解釋?zhuān)€有基于附圖中所描述的實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式;另外,相同的部件在附圖中具有相同的附圖標(biāo)記。為清楚起見(jiàn),已經(jīng)使用的附圖標(biāo)記在后續(xù)附圖中被省略。特別地,在附圖中
圖1以透視性側(cè)視圖示意性示出一種測(cè)量設(shè)備,其用于測(cè)量和/或監(jiān)控在管道和 /或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)測(cè)量變量;
圖2以部分剖開(kāi)的側(cè)視圖示意性示出根據(jù)圖1的測(cè)量設(shè)備的第一變型,其特別是構(gòu)造為可插入管道的在線(xiàn)測(cè)量設(shè)備,用于測(cè)量在管道中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)參數(shù);和
圖3以部分剖開(kāi)的側(cè)視圖示意性示出根據(jù)圖1的測(cè)量設(shè)備的第二變型,其特別是構(gòu)造為可插入管道的在線(xiàn)測(cè)量設(shè)備,用于測(cè)量在管道中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)參數(shù)。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了測(cè)量設(shè)備,其特別是被構(gòu)造為工業(yè)測(cè)量及自動(dòng)化技術(shù)的測(cè)量和/或開(kāi)關(guān)設(shè)備。測(cè)量設(shè)備具有至少一個(gè)特別是金屬的和/或模塊化的外殼100,其中容納測(cè)量設(shè)備的電子、電氣和/或機(jī)電部件和/或組件。測(cè)量設(shè)備特別地用于測(cè)量在特別是接地的管道和/或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的物理和/或化學(xué)測(cè)量變量。相應(yīng)地,測(cè)量設(shè)備可以例如是克里奧利質(zhì)量流量計(jì)、密度計(jì)、磁感應(yīng)流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、超聲流量計(jì)、熱學(xué)質(zhì)量流量計(jì)、壓力測(cè)量設(shè)備、物位測(cè)量設(shè)備、溫度測(cè)量設(shè)備等等。
正如結(jié)合圖1、2和3看到的,測(cè)量設(shè)備為此包括容納于特別是接地的外殼100中 (這里在外殼的獨(dú)立的變換器模塊100’中)的測(cè)量變換器MW,用于檢測(cè)至少一個(gè)測(cè)量變量。另外,測(cè)量設(shè)備具有測(cè)量設(shè)備電子器件ME,該測(cè)量設(shè)備電子器件設(shè)置在外殼內(nèi)部(這里至少部分設(shè)置在外殼的獨(dú)立的電子器件模塊100”內(nèi)部)并且至少間歇地與測(cè)量變換器麗導(dǎo)電連接。測(cè)量設(shè)備電子器件ME包括內(nèi)部供電電路30,其在操作期間提供至少一個(gè)內(nèi)部有效電壓UN,該內(nèi)部有效電壓可以正如圖2中示意性所示為雙極性的,Un = +Vcc. . . -Vcc ; 并且/或者可以正如圖3中示意性所示為單極性的,Un = Vcc. . . 0和/或Un = Vcc. · · GND0 另外,測(cè)量設(shè)備電子器件2包括特別是利用微計(jì)算機(jī)μ C形成的分析及操作電路20。分析及操作電路20包括至少一條測(cè)量信道20Α,該測(cè)量信道20Α例如至少部分利用前面提到的有效電壓工作,以檢測(cè)并進(jìn)一步處理至少一個(gè)利用測(cè)量變換器MW生成并且依賴(lài)于待測(cè)測(cè)量變量其與該測(cè)量變量對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)sl,例如測(cè)量電壓或測(cè)量電流。為了將至少一個(gè)原始信號(hào)si數(shù)字化,測(cè)量信道20Α還可以具有相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器。為了在線(xiàn)地將在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的測(cè)量值可視化并且/或者如果需要的話(huà)將在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部生成的狀態(tài)報(bào)告(例如,故障報(bào)告或者警報(bào))可視化,根據(jù)本實(shí)用新型的進(jìn)一步發(fā)展,測(cè)量設(shè)備還包括至少間歇地與測(cè)量設(shè)備電子器件通信的顯示元件ΑΕ,例如放置于外殼內(nèi)的IXD或TFT顯示器。
為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型,在圖2和3所示的實(shí)施例中,代表性地選擇了在工業(yè)測(cè)量技術(shù)中建立并且具有振動(dòng)型測(cè)量變換器的在線(xiàn)測(cè)量設(shè)備,正如本領(lǐng)域技術(shù)人員例如可以從上面提到的文獻(xiàn) W0-A95/16897、US-B 69 10 366、US-A 60 06 609、US-B 65 05 519、 US-A 5301 557、US-A 49 57 005、US 2003/0208325、W0-A 99/39164、W0-A98/07009、W0-A 01/33174,WO-A 00/57141和WO-A 88/03261中已知的。在線(xiàn)測(cè)量設(shè)備例如被構(gòu)造為克里奧利質(zhì)量流量計(jì)、密度計(jì)、粘度計(jì)等等,它可以利用合適的法蘭連接101、102而插入未顯示的管道路徑中并且用于測(cè)量和/或監(jiān)控管道中流動(dòng)的介質(zhì)的至少一個(gè)參數(shù),例如質(zhì)量流量、 密度、粘度等等。在這里所示的測(cè)量設(shè)備中,測(cè)量變換器用于在所流經(jīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生機(jī)械反作用力,例如依賴(lài)于質(zhì)量流量的克里奧利力、依賴(lài)于密度的慣性力和/或依賴(lài)于粘度的摩擦力,這些力反過(guò)來(lái)以可由傳感器檢測(cè)的方式作用于測(cè)量變換器。從這些反作用力,可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式測(cè)量例如介質(zhì)的質(zhì)量流量m、密度和/或粘度。
為了引導(dǎo)介質(zhì),測(cè)量變換器包括至少一條測(cè)量管10,其在這里所示實(shí)施例中基本為直的。在操作期間,令測(cè)量管10振動(dòng)并且圍繞靜態(tài)靜止位置振蕩地重復(fù)彈性形變。 代替具有(正如在這里或者例如前面提到的WO-A 03/095950、WO-A 03/095949、WO-A 95/16897,US-A2005/0139015,US-B 69 10 366,US-B 66 91 583,US-A 60 41 665、US_A60 06 609、US-A 56 16 868、US-A 52 53 533中所示的)一條直的測(cè)量管的測(cè)量變換器,還可以選擇具有多條彼此平行的直的測(cè)量管的測(cè)量變換器,正如在US-A 52 18 873或US-A 56 02 345中所示的;或者具有多條彼此平行的彎曲測(cè)量管的測(cè)量變換器,正如在US-B 67 11 958、US-B 65 05 519、US-A 57 96 011、US-A 53 49 872、US-A 53 01 557、US-A 48 9503UUS 2003/0208325、US-A 44 91 025,WO-A 99/39164、W0-A 98/07009,WO-A 01/33174、 US-A 48 76 898,WO-A 00/5714UW0-A 88/03261 或US-B 6,895,擬6 中所公開(kāi)的。另外,還可以使用僅具有一條彎曲測(cè)量管的測(cè)量變換器,正如在WO-A 07/130024、US-A 4187 721、 US-A 50 69 074,US-B 64 84 591或US-B 66 66 098中已知的;或者具有螺旋狀測(cè)量管的測(cè)量變換器,這例如從US-A 49 57 005中已知。
在測(cè)量變換器的操作中,測(cè)量管10為了產(chǎn)生原始信號(hào)si、s2(這里作為振蕩測(cè)量信號(hào)而構(gòu)成)而至少間歇地被激勵(lì)以有效模式振動(dòng),特別是在相應(yīng)的固有振蕩模式的固有諧振頻率的范圍內(nèi),振動(dòng)特別是作為在虛擬振蕩平面內(nèi)的橫向彎曲振蕩而構(gòu)成。對(duì)于介質(zhì)在管道中流動(dòng)并且因而質(zhì)量流量m不等于零的情況,利用振動(dòng)的測(cè)量管10在流過(guò)的介質(zhì)中感生克里奧利力。這些克里奧利力反過(guò)來(lái)作用于測(cè)量管10并且導(dǎo)致測(cè)量管10附加地以疊加于所激勵(lì)的有效模式之上的所謂的克里奧利模式附加地形變,這個(gè)形變是可被傳感器檢測(cè)的。測(cè)量管10的這個(gè)附加的形變的瞬時(shí)形式特別地在幅度方面依賴(lài)于瞬時(shí)質(zhì)量流量 m。為了將作用于測(cè)量管10的干擾影響最小化,也為了減小從測(cè)量變換器釋放到所連接的管道的振蕩能量,正如在這種具有單一測(cè)量管的測(cè)量變換器中非常常見(jiàn)的那樣,在測(cè)量變換器中還提供逆振蕩器13,其在這里基本是直的并且基本平行于測(cè)量管10。正如在圖1中所示,逆振蕩器13在入口側(cè)固定至測(cè)量管10,形成基本限定測(cè)量管10的入口端的第一聯(lián)接區(qū)11#,并且在出口側(cè)固定至測(cè)量管10,形成基本限定測(cè)量管10的出口端的第二聯(lián)接區(qū) 12#。逆振蕩器13可以是管狀或盒狀的,并且例如在入口端和出口端與測(cè)量管10相連,使得它基本與測(cè)量管10同軸并且因而測(cè)量管10至少部分由逆振蕩器13封套。另外,逆振蕩器13比測(cè)量管10重也將是具有優(yōu)點(diǎn)的。
另外,測(cè)量管10還經(jīng)由在入口側(cè)通入第一聯(lián)接區(qū)的范圍的入口管件11以及經(jīng)由在出口側(cè)通入第二聯(lián)接區(qū)的范圍的出口管件12連接至這里未顯示的供應(yīng)及排出介質(zhì)的管道,其中出口管件特別是基本與入口管件11相同。在所示實(shí)施例中,入口管件11和出口管件12基本是直的并且彼此對(duì)齊,且相對(duì)于測(cè)量管10以及基本連接聯(lián)接區(qū)的虛擬縱軸L都對(duì)齊。以具有優(yōu)點(diǎn)的方式,測(cè)量管10和入口及出口管件11、12—件式構(gòu)成,從而例如單一的管狀半成品可以用于制造它們。作為測(cè)量管10、入口管件11和出口管件12由單一的一件式管的片段形成的替代,它們還可以利用各個(gè)半成品制造,這些半成品之后連接在一起, 例如焊接在一起。另外,為了制造測(cè)量變換器1,可以使用實(shí)際中常用于此的任何材料,例如鋼、鈦、鉭、鋯等等,或者還可以使用這些材料的合適組合。例如,對(duì)于直的測(cè)量管使用鈦或鋯已經(jīng)證明特別適合,而例如由于節(jié)省成本的原因,變換器外殼100以及還可能存在的逆振蕩器則最好由鋼制成。
為了產(chǎn)生測(cè)量管10的機(jī)械振蕩,測(cè)量變換器還包括導(dǎo)電連接至測(cè)量設(shè)備電子器件的例如電動(dòng)的激勵(lì)機(jī)構(gòu),其中激勵(lì)機(jī)構(gòu)包括在這里固定在逆振蕩器13上并且與固定在測(cè)量管10上的永磁體相互作用的勵(lì)磁線(xiàn)圈40。激勵(lì)機(jī)構(gòu)用于將利用操作及分析電路20饋送的激勵(lì)電能Eex。轉(zhuǎn)換為例如以脈沖形式、定時(shí)地或者諧波地作用于測(cè)量管10并且令測(cè)量管以上面提到的方式彈性形變的激勵(lì)力Frai。,該激勵(lì)電能為經(jīng)合適調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)的形式,其例如具有受控的電流和/或受控的電壓。這里,激勵(lì)力Fex??梢允请p向的或者也可以是單向的,并且可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式例如利用電流和/或電壓控制電路而在幅度方面得到調(diào)節(jié)并且例如利用鎖相環(huán)而在頻率方面得到調(diào)節(jié)。特別地,正如在這種測(cè)量變換器中非常常見(jiàn)的,激勵(lì)機(jī)構(gòu)還這樣構(gòu)造并設(shè)置在測(cè)量變換器中,使得它基本在中央作用于測(cè)量管并且/或者至少逐點(diǎn)地沿著測(cè)量管的虛擬中央母線(xiàn)在外部固定至測(cè)量管。為了檢測(cè)測(cè)量管10的振蕩,例如可以使用這種測(cè)量變換器常用的傳感器系統(tǒng),其中以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式,利用放置于測(cè)量管10入口側(cè)的未顯示的永磁體以及與該永磁體交互作用且在這里固定在逆振蕩器13上的第一傳感器線(xiàn)圈50A,以及利用放置于測(cè)量管10出口側(cè)的未顯示的永磁體以及與該永磁體交互作用且在這里固定在逆振蕩器13上的第二傳感器線(xiàn)圈50B,檢測(cè)測(cè)量管10的運(yùn)動(dòng)并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一和第二傳感器信號(hào)sl、s2。
為了將激勵(lì)機(jī)構(gòu)以及傳感器系統(tǒng)連接至前面提到的在線(xiàn)測(cè)量設(shè)備的操作及分析電路20,還提供合適的連接線(xiàn),其至少分段地在變換器外殼內(nèi)部引導(dǎo)。這里,連接線(xiàn)可以至少部分地構(gòu)造為至少分段地由絕緣物包圍的電線(xiàn),例如,為“雙絞線(xiàn)”、扁平帶狀電纜和/或同軸電纜的形式。作為替代或者補(bǔ)充,連接線(xiàn)可以至少分段地利用特別是柔性的印刷電路板的導(dǎo)電跡線(xiàn)形成;關(guān)于這一點(diǎn),也參見(jiàn)上面提到的US-B67 11 958或US-A 53 49 872。
正如已經(jīng)提到的,在所討論類(lèi)型的測(cè)量設(shè)備中偶爾會(huì)遇到的問(wèn)題是,在操作期間在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間以不期望的方式形成導(dǎo)電的連接&。這在圖2和3中通過(guò)電阻&象征性示出。連接&可能例如是由于侵害外殼的沉淀而引起的并且/或者由于在外殼內(nèi)部形成的冷凝水而引起的并且/或者由于在測(cè)量變換器有泄漏和/或外殼不密封的情況中滲透入外殼的介質(zhì)而引起的。經(jīng)由連接&,可能有干擾操作的漏電流流動(dòng)。這樣的導(dǎo)電連接的電阻可以比外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的初始的絕緣電阻小十倍以上,特別是小于IM Ω。結(jié)果是,這種電阻能夠小于500k Ω的導(dǎo)電連接會(huì)導(dǎo)致外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的初始的絕緣電阻(其通常大于1ΜΩ,特別是大于10ΜΩ)顯著減小,特別是達(dá)到小于1ΜΩ的值,這使得漏電流提高。
為了監(jiān)控測(cè)量設(shè)備形成了這種有利于漏電流的導(dǎo)電連接&并且/或者為了識(shí)別測(cè)量設(shè)備伴隨這種導(dǎo)電連接的故障操作狀態(tài),還提出在操作期間利用測(cè)量設(shè)備電子器件至少間歇地產(chǎn)生在外殼100和測(cè)量設(shè)備電子器件ME之間的電位差A(yù)U12,以驅(qū)動(dòng)一定的漏電流l·,該漏電流例如為大約IOOnA至大約ΙΟΟμΑ的量級(jí),其既流經(jīng)測(cè)量設(shè)備電子器件ME還進(jìn)一步流經(jīng)暴露于這個(gè)電位差A(yù)U12的前述類(lèi)型的導(dǎo)電連接&。另外,由于至少瞬時(shí)在外殼 100和測(cè)量設(shè)備電子器件ME之間存在的電位差A(yù)U12以及由于至少瞬時(shí)存在的導(dǎo)電連接& 而流動(dòng)的漏電流l·被利用測(cè)量設(shè)備電子器件而合適地檢測(cè),以基于它生成至少一個(gè)狀態(tài)值 Z,該狀態(tài)值瞬時(shí)地代表測(cè)量設(shè)備的瞬時(shí)的對(duì)應(yīng)于定義的故障操作狀態(tài)或至少不期望的操作狀態(tài)。
可以以簡(jiǎn)單的方式,例如通過(guò)令外殼100處于第一參考電位U1,特別是地電位,并且令測(cè)量設(shè)備電子器件ME的至少一個(gè)部件,特別是至少一條測(cè)量信道20A至少間歇地和/ 或至少部分地處于不同于第一參考電位仏的第二參考電位隊(duì),形成外殼100和測(cè)量設(shè)備電子器件ME之間的驅(qū)動(dòng)漏電流的電位差Δ U12,其中所述第二參考電位例如約為內(nèi)部供電電路30提供的有效電壓Un的50%。
在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有電流測(cè)量電路20Β,其用于檢測(cè)在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部流動(dòng)的電流且例如集成在分析及操作電路20中并且/或者在工作期間至少間歇地與微計(jì)算機(jī)μ c通信,該電流測(cè)量電路至少間歇地特別是重復(fù)地檢測(cè)漏電流Iy該漏電流是由于至少間歇地在外殼100和測(cè)量設(shè)備電子器件ME之間存在的電位差A(yù)U12以及前面提到的同樣存在于外殼100和測(cè)量設(shè)備電子器件ME之間的導(dǎo)電連接&而流經(jīng)該導(dǎo)電連接以及測(cè)量設(shè)備電子器件ME內(nèi)部的。在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中,電流測(cè)量電路20B還包括用于檢測(cè)由電位差A(yù)U12驅(qū)動(dòng)的漏電流L的傳感電阻&,在工作期間至少在測(cè)量設(shè)備電子器件ME和外殼100之間存在導(dǎo)電連接的情況中以上述方式引起的漏電流込流過(guò)該傳感電阻,從而在該傳感電阻兩端的電壓降基本與漏電流l·成正比。為了將檢測(cè)的漏電流l·傳輸?shù)娇赡艽嬖诘奈⒂?jì)算機(jī)μ C,根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例,電流測(cè)量電路20Β包括至少一個(gè)用于將檢測(cè)的漏電流込數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器,該A/D轉(zhuǎn)換器至少間歇地在輸出端提供數(shù)字地代表所檢測(cè)的漏電流l·的數(shù)字信號(hào)。
為了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)漏電流込的電位差Δ U12,測(cè)量設(shè)備還包括源電路Q(chēng)S,其特別是同樣利用供電電路30工作或者利用由供電電路30所提供的內(nèi)部有效電壓Un工作。源電路Q(chēng)S 在輸出端提供例如至少間歇地基本恒定的和/或定時(shí)的和/或脈沖狀的和/或周期的輸出電壓。這里,源電路Q(chēng)S的輸出電壓以及相應(yīng)設(shè)置的測(cè)量設(shè)備電子器件參考電位隊(duì)可以在幅度和符號(hào)上例如突然地和/或步進(jìn)地和/或循環(huán)地改變,并且/或者源電路Q(chēng)S的輸出電壓為交流電壓,特別是具有可變的頻率。可以例如利用可能在測(cè)量設(shè)備電子器件ME中提供的微計(jì)算機(jī)μ C實(shí)現(xiàn)對(duì)于源電路Q(chēng)S或者其提供的輸出電壓的控制,該微計(jì)算機(jī)相應(yīng)地在工作期間至少間歇地與源電路通信。
正如在圖1中示意性展示的,至少為了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)漏電流込的電位差A(yù)U12,源電路 QS的輸出端在工作期間至少間歇地例如利用開(kāi)關(guān)與外殼導(dǎo)電連接。對(duì)于上面提到的外殼被接地的情況,測(cè)量設(shè)備電子器件可以間歇地(特別是在常規(guī)的測(cè)量操作期間)并且/或者至少部分地同樣處于第一參考電位仏,其在這里是地電位。
至少對(duì)于圖2所示的情況,其中由供電電路30提供的內(nèi)部有效電壓Un是單極性的(ycc)并且因而正如在振動(dòng)型測(cè)量變換器中常見(jiàn)的,至少分析及操作電路20特別是其測(cè)量信道20A在正常測(cè)量操作中也同時(shí)以彼此不同的電平工作,例如既以?xún)?nèi)部有效電壓Un = Vcc又以0. 5 ·υΝ = 0. 5 -Vcc得到驅(qū)動(dòng),源電路Q(chēng)S的輸出端可以與外殼例如持久地導(dǎo)電連接。相應(yīng)地,根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例,源電路Q(chēng)S的輸出電壓和/或由此設(shè)置的在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差至少間歇地基本達(dá)到內(nèi)部有效電壓Un的約50%。 作為替代或者補(bǔ)充,特別是對(duì)于測(cè)量設(shè)備要滿(mǎn)足對(duì)于防火類(lèi)型“固有安全”(Ex-i)的需求的情況,源電路Q(chēng)S的規(guī)格被設(shè)定為,使得外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的由源電路設(shè)定并且用于驅(qū)動(dòng)漏電流込的電位差A(yù)U12保持總是小于40伏,特別是最高為32伏。以具有優(yōu)點(diǎn)的方式,源電路Q(chēng)S的用于形成在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差A(yù)R2的輸出電壓最大為40伏,特別是小于32伏。
在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中,特別是對(duì)于所提到的測(cè)量設(shè)備要滿(mǎn)足防火類(lèi)型 “固有安全”(Ex-i)的需求的情況,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有濾波電路FS,特別是限制電流和/或電壓的濾波電路FS。濾波電路FS在工作期間至少間歇地或者持久地與源電路Q(chēng)S的輸出端以及外殼100導(dǎo)電連接,如果需要,通過(guò)使用電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)電連接。濾波電路 FS可以例如利用用作分壓器和/或限流器的電阻網(wǎng)絡(luò)形成并且/或者利用用作電壓整流器和/或用作限壓器的二極管電路形成。正如在圖2或3中示意性示出的,在測(cè)量設(shè)備電子器件中可能提供的用作分壓器和/或漏電流的限流器的電阻網(wǎng)絡(luò)以及/或者在測(cè)量設(shè)備電子器件中可能提供的用作電壓整流器和/或用作源電路Q(chēng)S輸出電壓的限壓器的二極管電路可以在工作期間持久地或者僅僅暫時(shí)地例如利用開(kāi)關(guān)與源電路Q(chēng)S的輸出端和/或外殼 100導(dǎo)電連接。
在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中,測(cè)量設(shè)備電子器件ME基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流Iy例如利用可能在測(cè)量及操作電路20中提供的微計(jì)算機(jī)μ C生成至少一個(gè)特別是數(shù)字的狀態(tài)值Ζ,其瞬時(shí)地代表測(cè)量設(shè)備的工作狀態(tài)。為了識(shí)別由于測(cè)量設(shè)備電子器件 ME和外殼100之間的導(dǎo)電連接Rf而可能在測(cè)量設(shè)備中存在的故障,并且/或者為了確定狀態(tài)值Ζ,根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有至少一個(gè)比較器,其可能也利用經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器與電流測(cè)量電路通信的微計(jì)算機(jī)μ C實(shí)現(xiàn),其中比較器用于將檢測(cè)的漏電流l·與為其預(yù)先給定的例如可以由用戶(hù)修改的閾值進(jìn)行比較。對(duì)于狀態(tài)值Z代表與在測(cè)量設(shè)備電子器件ME和外殼100之間存在導(dǎo)電連接相對(duì)應(yīng)的故障工作狀態(tài)的情況,具有優(yōu)點(diǎn)的可以是,測(cè)量設(shè)備電子器件ME基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流L或者基于狀態(tài)值Z生成警報(bào),特別是可直接在線(xiàn)感知的警報(bào),其用信號(hào)通知在測(cè)量設(shè)備中發(fā)生了故障,特別是由于在外殼100內(nèi)部不期望地形成導(dǎo)電沉淀(Rf)而引起的故障。于是,狀態(tài)值Z可以用于啟動(dòng)至少瞬時(shí)地與測(cè)量設(shè)備電子器件ME通信的顯示元件AE,例如被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的明碼電文故障報(bào)告、故障編碼和/或用于顯示元件AE的報(bào)警顏色值;并且/或者狀態(tài)值Z用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)命令,該開(kāi)關(guān)命令用于干預(yù)利用有故障的測(cè)量設(shè)備監(jiān)控的過(guò)程。作為替代或者補(bǔ)充,狀態(tài)值Z和/或由此得到的警報(bào)還可以例如通過(guò)無(wú)線(xiàn)電而無(wú)線(xiàn)地或者被通過(guò)線(xiàn)路而發(fā)送至在工作期間與測(cè)量設(shè)備通信的上位電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.測(cè)量設(shè)備,用于測(cè)量和/或監(jiān)控在管道和/或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)測(cè)量變量,該測(cè)量設(shè)備包括-測(cè)量變換器(MW),其至少部分容納在外殼(100)中,用于檢測(cè)所述至少一個(gè)測(cè)量變量;禾口-至少間歇地與所述測(cè)量變換器導(dǎo)電連接的測(cè)量設(shè)備電子器件(ME),其具有一至少一條測(cè)量信道,用于檢測(cè)和進(jìn)一步處理至少一個(gè)利用所述測(cè)量變換器生成的原始信號(hào)(si);和-電流測(cè)量電路O0B),用于檢測(cè)在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部流動(dòng)的電流;-其中,所述電流測(cè)量電路至少間歇地檢測(cè)漏電流(IJ,這個(gè)漏電流由于至少間歇地在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的電位差以及同樣在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的導(dǎo)電連接(Rf)而流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述外殼(100)是接地的和/或金屬的外tJXi O
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述導(dǎo)電連接(Rf)是不期望的并且/或者由侵害所述外殼的沉淀形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼處于第一參考電位(U1),并且測(cè)量設(shè)備電子器件的至少一個(gè)部件至少間歇地處于與第一參考電位不同的第二參考電位(U2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼處于第一參考電位(U1),并且測(cè)量設(shè)備電子器件的測(cè)量信道至少間歇地處于與第一參考電位不同的第二參考電位(U2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼被接地以形成第一參考電位(U1),并且 /或者測(cè)量設(shè)備電子器件(ME)間歇地同樣處于第一參考電位(U1)15
7.根據(jù)權(quán)利要求
1 6之一所述的測(cè)量設(shè)備,還包括至少一個(gè)源電路(QS),該源電路在輸出端提供輸出電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,為了產(chǎn)生在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差,源電路的輸出端在工作期間至少間歇地與外殼導(dǎo)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的測(cè)量設(shè)備,其中源電路的輸出端在工作期間持久地與外殼導(dǎo)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的輸出電壓是可變的。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的輸出電壓以突變的和/或步進(jìn)的方式改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的輸出電壓是交流電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的輸出電壓是具有可變的頻率的交流電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有濾波電路(FS), 該濾波電路在工作期間至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述濾波電路(F。是利用用作分壓器和 /或用作限流器的電阻網(wǎng)絡(luò)以及/或者利用用作電壓整流器和/或用作限壓器的二極管電路而形成的濾波電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述濾波電路(FS)在工作期間利用開(kāi)關(guān)至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述濾波電路(F。在工作期間持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有用作分壓器和/ 或用作限流器的電阻網(wǎng)絡(luò),該電阻網(wǎng)絡(luò)在工作期間至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述電阻網(wǎng)絡(luò)在工作期間利用開(kāi)關(guān)至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述電阻網(wǎng)絡(luò)在工作期間持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有用作電壓整流器和/或用作限壓器的二極管電路,該二極管電路在工作期間至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述二極管電路在工作期間利用開(kāi)關(guān)至少間歇地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述二極管電路在工作期間持久地與源電路的輸出端以及外殼導(dǎo)電連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,-其中,至少一條測(cè)量信道是以測(cè)量設(shè)備的內(nèi)部有效電壓(Un)工作的,并且-其中,源電路的輸出電壓和/或外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差被設(shè)置為至少間歇地為所述內(nèi)部有效電壓的50%。
25.根據(jù)權(quán)利要求
M所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述有效電壓還用于操作源電路。
26.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的用于形成在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差的輸出電壓最大為40伏;并且/或者外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的用于驅(qū)動(dòng)漏電流的電位差總是保持小于40伏。
27.根據(jù)權(quán)利要求
沈所述的測(cè)量設(shè)備,其中,源電路的用于形成在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的電位差的輸出電壓小于32伏。
28.根據(jù)權(quán)利要求
沈所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間的用于驅(qū)動(dòng)漏電流的電位差最高為32伏。
29.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的引起漏電流的導(dǎo)電連接的電阻比外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕緣電阻小,并且/或者小于 IM Ω。
30.根據(jù)權(quán)利要求
四所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的引起漏電流的導(dǎo)電連接的電阻比外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕緣電阻小十倍多。
31.根據(jù)權(quán)利要求
四所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼與測(cè)量設(shè)備電子器件之間的引起漏電流的導(dǎo)電連接的電阻小于500kΩ。
32.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕緣電阻大于IM Ω。
33.根據(jù)權(quán)利要求
32所述的測(cè)量設(shè)備,其中,外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間初始的絕3緣電阻大于IOM Ω。
34.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,電流測(cè)量電路包括由漏電流流過(guò)的傳感電阻(Rs),在該傳感電阻兩端的電壓降基本上與漏電流成正比。
35.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件具有至少一個(gè)比較器, 該比較器用于將所檢測(cè)的漏電流與至少一個(gè)對(duì)該漏電流預(yù)先給定的閾值相比較。
36.根據(jù)權(quán)利要求
35所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述閾值是可修改的。
37.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流而生成警報(bào),該警報(bào)用信號(hào)通知在測(cè)量設(shè)備中發(fā)生故障。
38.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,還包括顯示元件(AE),用于可視化在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部生成的故障報(bào)告。
39.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)的漏電流而生成至少一個(gè)狀態(tài)值(Z)。
40.根據(jù)權(quán)利要求
39所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件基于所述狀態(tài)值生成警報(bào),該警報(bào)以信號(hào)通知在測(cè)量設(shè)備中發(fā)生故障。
41.根據(jù)權(quán)利要求
40所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述故障是由在外殼內(nèi)部不期望地形成導(dǎo)電沉淀而引起的故障。
42.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)量設(shè)備,其中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有微計(jì)算機(jī)(yC)。
43.根據(jù)權(quán)利要求
42所述的測(cè)量設(shè)備,其中,所述微計(jì)算機(jī)(μC)至少間歇地與電流測(cè)量電路通信和/或至少間歇地與源電路通信。
44.根據(jù)權(quán)利要求
42所述的測(cè)量設(shè)備,其中,電流測(cè)量電路具有至少一個(gè)用于將檢測(cè)的漏電流數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器,該A/D轉(zhuǎn)換器至少間歇地在輸出端提供數(shù)字信號(hào),該數(shù)字信號(hào)數(shù)字地代表所檢測(cè)的漏電流。
45.根據(jù)權(quán)利要求
39所述的測(cè)量設(shè)備,-其中,電流測(cè)量電路具有至少一個(gè)用于將檢測(cè)的漏電流數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器,并且 -其中,測(cè)量設(shè)備電子器件還具有至少間歇地經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器與電流測(cè)量電路通信的微計(jì)算機(jī),該微計(jì)算機(jī)基于由電流測(cè)量電路檢測(cè)并數(shù)字化的漏電流而生成至少一個(gè)狀態(tài)值。
專(zhuān)利摘要
測(cè)量設(shè)備包括測(cè)量變換器(MW),其至少部分容納在特別是接地的外殼(100)中,用于檢測(cè)至少一個(gè)測(cè)量變量;和測(cè)量設(shè)備電子器件(ME),其至少間歇地與測(cè)量變換器電連接。測(cè)量設(shè)備電子器件(ME)包括至少一個(gè)測(cè)量信道,用于檢測(cè)和進(jìn)一步處理至少一個(gè)利用測(cè)量變換器生成的原始信號(hào)(s1);和電流測(cè)量電路(20B),用于檢測(cè)在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部流動(dòng)的電流。另外,電流測(cè)量電路在工作期間至少間歇地特別是重復(fù)地檢測(cè)漏電流(IL),這個(gè)漏電流由于至少間歇地在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的電位差(ΔU12)以及同樣在外殼和測(cè)量設(shè)備電子器件之間存在的特別是不期望的和/或由外殼上的堆積物形成的導(dǎo)電連接(RF)而流動(dòng)??紤]檢測(cè)的漏電流,測(cè)量設(shè)備電子器件還生成至少一個(gè)特別是數(shù)字的狀態(tài)值(Z),其瞬時(shí)代表測(cè)量設(shè)備的特別是有故障的操作狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01F25/00GKCN202119489SQ200990100231
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2009年4月23日
發(fā)明者克里斯蒂安·馬特, 奧勒·考達(dá), 格爾諾特·恩斯特勒, 漢斯·波爾 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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