СИСТЕМА С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ДАТЧИКАМИ Российский патент 2014 года по МПК G01K1/02 G01F1/84 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области температурных датчиков и, более конкретно, к температурным датчикам, включающим в себя множественные элементы.

2. ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Вибрационные трубопроводные датчики, например массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные денситометры, обычно действуют посредством регистрации движения колеблющегося трубопровода, который содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубопроводе, например его массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от преобразователей движения, связанных с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы, вообще говоря, определяются суммарной массой, жесткостью и параметрами демпфирования самого трубопровода и содержащегося в нем материала.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубопроводов, которые встраиваются в линейную трубопроводную магистраль или другую транспортную систему и переносят материал, например, флюиды, шламы, эмульсии и т.п. Каждый трубопровод может характеризоваться набором собственных колебательных мод, включая, например, простые изгибные моды, крутильные моды, радиальные моды и связанные моды. В типичном применении эффекта Кориолиса для измерения массового расхода, трубопровод возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубопровод, и смещение трубопровода измеряется в точках, разнесенных вдоль трубопровода. Возбуждение обычно обеспечивается приводом, например электромеханическим устройством, например приводом с индукционной катушкой, который периодически возбуждает трубопровод на звуковых частотах. Когда поток через расходомер отсутствует, все точки вдоль расходомерного трубопровода колеблются с идентичной фазой. Как только материал начинает течь, ускорение Кориолиса приводит к тому, что каждая точка вдоль расходомерного трубопровода имеет отличающуюся фазу относительно других точек вдоль расходомерного трубопровода. Фаза на стороне впускного отверстия расходомерного трубопровода отстает от привода, тогда как фаза на выпускной стороне опережает привод.

Массовый расход может быть определен измерением времени задержки или измерением разности фаз между смещениями в местах расположения преобразователей. Частота колебательного отклика может быть измерена единственным преобразователем, причем частота используется для определения плотности материала в расходомере. Обычно используются два таких преобразователя (или тензометрических датчика) для измерения колебательного отклика расходомерного трубопровода или трубопроводов, и обычно они располагаются выше и ниже по течению относительно привода. Два тензометрических датчика соединяются с электронной измерительной аппаратурой. Электронная измерительная аппаратура принимает сигналы от двух тензометрических датчиков и обрабатывает сигналы для получения замера массового расхода, среди прочего. Вибрационные расходомеры, включающие в себя массовые расходомеры Кориолиса и денситометры, используют поэтому один или несколько расходомерных трубопроводов, в которых для измерения параметров флюида возбуждаются колебания.

Текущий через расходомерный трубопровод флюид создает только небольшую разность фаз, порядка нескольких градусов, между впускным и выпускным концами колеблющегося расходомерного трубопровода. Выраженная через измерения временного различия и вызванная потоком флюида разность фаз составляет порядка десятков микросекунд и ниже, до наносекунд. Как правило, коммерческое измерение расхода должно иметь ошибку менее одной десятой процента. Поэтому расходомер должен быть хорошо спроектирован, чтобы точно измерять эти небольшие разности фаз.

Колебательные характеристики колеблющейся структуры изменяются с изменениями температуры. Колеблющийся расходомерный трубопровод(-ы) типично формируется из металлического материала, имеющего модуль Юнга, который изменяется с температурой. Для поддержания высокой точности измерения, температура колеблющейся структуры обычно измеряется, и выполняется компенсация изменения модуля Юнга с изменением температуры.

Система расходомера Кориолиса состоит из двух компонентов: расходомерного элемента и передатчика. Расходомерный элемент - фактический датчик, содержащий колеблющийся трубопровод(-ы), через который протекает флюид, тогда как передатчик является устройством обработки сигналов, которое принимает и обрабатывает сигналы от расходомерного элемента. Электрические соединения между расходомерным элементом и передатчиком выполняются с помощью многожильного кабеля. Экранированный кабель состоит из экранированной проводящей пары для предоставления приводного сигнала на привод, второй и третьей экранированных проводящих пар для передачи сигналов от тензометрических датчиков и экранированного проводящего тройного кабеля для передачи сигнала от температурного датчика, расположенного на колеблющемся расходомерном трубопроводе. Обычно используются трехпроводные температурные датчики, поскольку они позволяют скомпенсировать сопротивление в кабеле между расходомерным элементом и расходомерным передатчиком. Этот девятипроводной кабель не являются стандартным кабелем для индустрии управления процессами. Поэтому каждый раз, когда расходомер Кориолиса устанавливается с использованием передатчика, установленного удаленно от расходомерного элемента, должен быть задействован специальный нестандартный кабель между расходомерным элементом и передатчиком. Это приводит к дополнительному расходу средств.

Поскольку технология расходомеров развивается, требования к эксплуатационным параметрам (и изменения геометрии колеблющихся расходомерных трубопроводов) привели к необходимости выполнения измерений температуры во множественных точках на расходомерном элементе. Может оказаться необходимым измерение температуры колеблющейся структуры и измерение температуры неколеблющейся структуры. Альтернативно, может оказаться необходимым измерение температуры смоченного участка колеблющейся структуры и измерение температуры не смоченного участка колеблющейся структуры. В любом случае, когда используется больше чем один температурный датчик в имеющейся конструкции расходомера Кориолиса, требуются проводники, в дополнение к имеющимся в обычном девятипроводном кабеле, используемом с расходомерами Кориолиса. Кабель, имеющий более девяти традиционных проводников, по некоторым причинам представляет собой проблему. Одна из причин заключается в том, что даже имеющиеся девятипроводные кабели являются дорогостоящими. Использование кабеля с еще большим числом проводников приводит к дополнительным затратам. Поэтому независимо от числа температурных датчиков, желательно минимизировать число проводников. Дополнительные проводники в кабеле требуют дополнительных соединителей и на расходомерном элементе, и на передатчике. Это приводит к дополнительным затратам и может составить проблему, если нет достаточного физического пространства для дополнительных соединителей. В частности, это справедливо для внутренне безопасных приложений.

Другая причина того, почему добавление дополнительных проводников в кабель создает сложности - это проблема совместимости. Производители испытывают дополнительные расходы и затруднения, когда модели расходомеров различных типов требуют различных кабелей. Кроме того, имеется большая установленная базовая система расходомеров Кориолиса, использующая девять проводных кабелей. Новые конструкции расходомера могут заменять старые расходомеры, если используется такой же кабель.

Имеется потребность в системе температурных датчиков, которая предусматривает множественные температурные датчики, минимизируя при этом число проводников между расходомерным элементом и передатчиком. Имеется дополнительная необходимость в расходомере, использующем два температурных датчика, которые используют имеющиеся девятипроводные кабели, обычно используемые с расходомерами Кориолиса.

На Фиг. 1 показан массовый расходомер 5 Кориолиса, содержащий измерительную сборку 10 и электронный измеритель 20, соединенный с измерительной сборкой 10 через многопроводной кабель 100. Электронный измеритель 20 может предоставить плотность, массовый расход, объемный расход и/или температурные данные по каналу 26. В данном случае описывается структура расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может альтернативно содержать денситометр 5 с колеблющимся трубопроводом.

Измерительная сборка 10 включает в себя пару фланцев 101 и 101' и соответствующие манифольды 102 и 102'. Флюид входит в измерительную сборку 10 через один из фланцев 101 или 101' и проходит через расходомерный трубопровод 103, покидая измерительную сборку 10 через другой фланец 101' или 101.

Расходомерный трубопровод 103 окружен балансным трубопроводом 104. Расходомерный трубопровод 103 соединен с балансным трубопроводом 104, и балансный трубопровод 104 соединен с окончаниями кожуха 105 и 105'. Окончания 105 и 105' кожуха формируют торцы кожуха 106.

На чертеже показан прямой расходомерный трубопровод 103, но специалисты в данной области техники увидят, что настоящее изобретение может быть применено к системе расходомера, имеющей расходомерный трубопровод любой другой геометрии. Кроме того, расходомерный элемент, имеющий множественные расходомерные трубопроводы, через который протекает флюид, также рассматривается как находящийся в пределах объема притязаний настоящего изобретения.

Привод 107 соединяется с балансным трубопроводом 104 в средней точке балансного трубопровода 104. Один или несколько тензометрических датчиков 108 и 108' соединяются с балансным трубопроводом 104 и расходомерным трубопроводом 103. В одном варианте реализации настоящего изобретения, каждый тензометрический датчик 108 и 108' содержит катушку, прикрепленную к балансному трубопроводу 104, и магнит, прикрепленный к расходомерному трубопроводу 104 и сформированный так, чтобы перемещаться в пределах магнитного поля, которое возникает, когда на катушку подается периодический сигнал. Специалисты в данной области техники увидят, что могут быть использованы тензометрические датчики любой конструкции, например акселерометры или потенциометры, и что описанные датчики скорости являются просто примерами.

Противовес 115 может быть присоединен к балансному трубопроводу 104 диаметрально противоположно приводу 107. Масса противовеса 115 определяется плотностью ожидаемого обрабатываемого флюида, измеряемого расходомерной системой 5. Датчик 109 температуры расходомерного трубопровода прикреплен к расходомерному трубопроводу 103, и датчик 110 температуры балансного трубопровода прикреплен к балансному трубопроводу 104.

Кабель 100 состоит из проводника 111, который передает приводной сигнал от электронного измерителя 20 к приводу 107, проводников 112-113, которые передают тензометрические сигналы от левого и правого тензометрических датчиков 108 и 108' к электронному измерителю 20, соответственно, и проводника 114, который переносит информацию температурного датчика к электронному измерителю 20. Проводники 111-113 могут, каждый, содержать два проводника, и проводник 114 может содержать три отдельных проводника, так что кабель 100 содержит девять составляющих проводников.

Действие электронного измерителя 20 для получения массового расхода, объемного расхода и для получения информации о плотности известно специалистам в данной области техники измерения расхода и не является частью настоящего изобретения. Схема, включающая в себя датчик 109 температуры расходомерного трубопровода, датчик 110 температуры балансного трубопровода и проводник 114 и связанные схемы в электронном измерителе 20, образуют основу нижеприведенного описания.

Специалистам в данной области техники известно, что система 5 расходомера Кориолиса весьма подобна по структуре денситометру с колеблющимся трубопроводом. Денситометры с колеблющимся трубопроводом также используют колеблющийся трубопровод, через который протекает флюид, или, в случае денситометра пробного типа, в пределах которого поддерживается флюид. Денситометры с колеблющимся трубопроводом также используют приводную систему для возбуждения колебаний в расходомерном трубопроводе. Денситометры с колеблющимся трубопроводом обычно используют только единственный сигнал обратной связи, то есть сигнал от единственного тензометрического датчика, поскольку измерение плотности требует только измерения частоты и в измерении фазы нет необходимости. Данные описания настоящего изобретения одинаково применимы к денситометрам с колеблющимся трубопроводом.

На Фиг. 2 показана резистивная температурная сеть предшествующего уровня техники. Участок температурного датчика содержит резисторы или резистивные температурные устройства (RTD) 110 и 109. Напряжение постоянного тока (DC) подается через переключатель (F0) и создает электрический ток через температурные резисторы, среди прочего. Образующиеся электрические токи создают падения напряжения на температурно-чувствительных резисторах. Падения напряжения изменяются с изменением сопротивления температурно-чувствительных резисторов, которые тем самым оказываются зависящими от температуры. Напряжения на резисторах 110 и 109 считываются и используются для определения соответствующих температур на резисторах 110 и 109.

Недостаток в технике предшествующего уровня заключается в том, что требуются множественные измерения, чтобы считать значения резистивных элементов 110 и 109. Схема техники предшествующего уровня требует восьми измерений напряжения: четыре измерения напряжения с переключателем (F0) в положении on и еще четыре измерения напряжения с переключателем (F0) в положении off.

Другой недостаток в технике предшествующего уровня заключается в том, что необходим мультиплексор (MUX) для переключения между различными напряжениями постоянного тока в резистивной сети для выполнения необходимых измерений напряжения. Следовательно, каждое из этих восьми напряжений должно быть последовательно подано на преобразователь напряжение-частота (V/F) и оцифровано/измерено. Температура измеряется последовательно, с каждым измерением напряжения, происходящим в последовательный период времени, причем измерение температуры требует восьми таких периодов измерения. Поэтому там, где температура может изменяться быстро, имеется задержка измерения напряжений и получающееся значение температуры может оказаться не актуальным.

Поэтому требуются усовершенствования измерения температуры с использованием сети температурных датчиков.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В некоторых аспектах изобретения, система с множественными температурными датчиками содержит:

сеть температурных датчиков, содержащую:

множество температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2;

множество частотно-селективных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, причем множество частотно-селективных фильтров пропускают множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков и пропускают множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети температурных датчиков; и

контроллер измерения температуры, связанный с сетью температурных датчиков, и конфигурированный для введения множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков, приема множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов, и для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в массовом расходомере Кориолиса.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в вибрационном денситометре.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит множество частотно-селективных входных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера измерения температуры в сеть температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и пять частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и пять частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров включают в себя два выхода на контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит множество частотно-селективных входных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера измерения температуры в сеть температурных датчиков, и мультиплексор, связанный с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающий множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и восемь частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков на контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и восемь частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем восемь частотно-селективных выходных фильтров включают в себя единственный выход на контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и пять частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтра включают в себя единственный выход на контроллер измерения температуры.

В некоторых аспектах изобретения, система с множественными температурными датчиками содержит:

сеть температурных датчиков, содержащую:

множество температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2;

множество частотно-селективных входных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков;

множество частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети температурных датчиков; и

контроллер измерения температуры, связанный с сетью температурных датчиков и конфигурированный для введения множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков, для приема множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов, и для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в массовом расходомере Кориолиса.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в вибрационном денситометре.

Предпочтительно, множество частотно-селективных входных фильтров содержат два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров содержат пять частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров включают в себя два выхода на контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных выходных фильтров содержит мультиплексор, связанный с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающий множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных входных фильтров содержат два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров содержат восемь частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных входных фильтров содержат два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров содержат восемь частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем восемь частотно-селективных выходных фильтров включают в себя единственный выход на контроллер измерения температуры.

Предпочтительно, множество частотно-селективных входных фильтров содержат два частотно-селективных входных фильтра, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера измерения температуры в соответствующие узлы сети температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров содержат пять частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров включают в себя единственный выход на контроллер измерения температуры.

В некоторых аспектах изобретения, способ определения температуры для системы с множественными температурными датчиками содержит:

введение множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков, включающую в себя множество температурно-чувствительных резисторов и множество частотно-селективных фильтров;

прием множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов; и

формирование двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в массовом расходомере Кориолиса.

Предпочтительно, система с множественными температурными датчиками используется в вибрационном денситометре.

Предпочтительно, множество частотно-селективных фильтров содержит множество частотно-селективных входных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера измерения температуры в сеть температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Одинаковые цифровые обозначения отображают тот же самый элемент на всех чертежах. Следует понимать, что чертежи не обязательно представлены в масштабе.

Фиг. 1 изображает расходомер Кориолиса, содержащий измерительную сборку и электронный измеритель, связанный с измерительной сборкой через многожильный кабель.

Фиг. 2 - резистивная сеть измерения температуры техники предшествующего уровня.

Фиг. 3 - система с множественными температурными датчиками в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 - система с множественными температурными датчиками из Фиг. 3 во время действия; для простоты и ясности показаны только первый и второй введенные изменяющиеся во времени сигналы.

Фиг. 5 - система с множественными температурными датчиками из Фиг. 3 во время действия; для простоты и ясности показаны только третий и четвертый введенные изменяющиеся во времени сигналы.

Фиг. 6 - система с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения.

Фиг. 7 - система с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения.

Фиг. 8 - система с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чертежи на Фиг. 3-8 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью демонстрации принципов изобретения, некоторые обычные аспекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение ограничивается не описанными ниже конкретными примерами, а только пунктами формулы и их эквивалентами.

На Фиг. 3 показана система 120 с множественными температурными датчиками в соответствии с изобретением. Система 120 с множественными температурными датчиками может содержать компоненту массового расходомера Кориолиса или может содержать компоненту вибрационного денситометра, например, хотя система 120 с множественными температурными датчиками может использоваться и в других измерителях или устройствах.

Система 120 с множественными температурными датчиками включает в себя контроллер 161 измерения температуры, который присоединен к сети 180 температурных датчиков. Контроллер 161 измерения температуры может содержать любое подходящее устройство обработки или схему, включающую в себя, например, звуковой кодер-декодер (кодек) или звуковой стерео кодек. Сеть 180 температурных датчиков включает в себя множество входных частотно-селективных фильтров 184, множество выходных частотно-селективных фильтров 185, множество температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186 и 187, множество кабельных сопротивлений R_C1 192, R_C2 194 и R_C3 196 и опорный резистор R_REF 197.

Контроллер 161 измерения температуры конфигурирован для введения множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть 180 температурных датчиков, для приема множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети 180 температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов 186, 187, и для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

Множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов может содержать сигналы переменного тока (AC), например. Множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов может содержать синусоидальный сигнал, меандровый сигнал, последовательность импульсов или любой другой подходящий изменяющийся во времени сигнал.

Каждый сигнал из множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов представляет собой сигнал с отдельной частотой (или полосой частот). Разделение между частотами или полосами частот является только разделением, требуемым для различения сигналов. В результате, когда сигналы вводятся в сеть 180 температурных датчиков и подаются на определенные узлы и компоненты с фильтрацией, то импедансы определенных компонентов могут быть измерены. Конкретно, могут быть определены импедансы множества температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и затем импедансы могут быть использованы для измерений температуры. Импедансы определенных компонентов могут быть измерены посредством определения падений амплитуды в каждом из отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

Множество частотно-селективных фильтров 184, 185 может содержать любые подходящие фильтры. Фильтры могут включать в себя фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые фильтры или режекторные фильтры, приводимые в качестве примеров, а не для ограничения. Фильтры могут содержать отдельные фильтры или группы фильтров. Фильтры могут содержать аналоговые или цифровые фильтры, и изменяющиеся во времени сигналы могут содержать аналоговые или цифровые изменяющиеся во времени сигналы.

В одном варианте реализации, множество частотно-селективных фильтров 184, 185 содержит множество частотно-селективных входных фильтров 184, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера 161 измерения температуры в сеть 180 температурных датчиков, и множество частотно-селективных выходных фильтров 185, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети 180 температурных датчиков в контроллер 161 измерения температуры.

В другом варианте реализации, множество частотно-селективных фильтров 184, 185 содержит два частотно-селективных входных фильтра 184A, 184B, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера 161 измерения температуры в соответствующие узлы сети 180 температурных датчиков, и пять частотно-селективных выходных фильтров 185A-185E, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети 180 температурных датчиков в контроллер 161 измерения температуры. Пять частотно-селективных выходных фильтров 185A-185E включают в себя два выхода на контроллер 161 измерения температуры.

Температурно-чувствительные резисторы R_T1 186 и R_T2 187 могут соответствовать температурным датчикам 110 и 109 схемы, показанной на Фиг. 2. Температурно-чувствительные резисторы R_T1 и R_T2, 186 и 187, прикрепляются (или иначе приводятся в тепловой контакт) к различным компонентам расходомера, например к расходомерному трубопроводу и кожуху или опорному кронштейну. В результате, сопротивления температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186 и 187, изменяются вследствие изменений температуры в расходомере. Выходные фильтры 185 и входные фильтры 184 могут содержать любые подходящие фильтры или фильтрующие системы, включающие в себя полосовой или режекторный фильтры, например. Действие системы 120 с множественными температурными датчиками показано на Фиг. 4-5 и в сопровождающем тексте.

При работе, контроллер 161 измерения температуры вводит множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть 180 температурных датчиков. Контроллер 161 измерения температуры может создать множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов или может принять их по соединительной линии 162. Контроллер 161 измерения температуры впоследствии принимает назад из сети 180 температурных датчиков множество ослабленных, изменяющихся во времени сигналов в ответ на введение сигналов. Множество ослабленных, изменяющихся во времени сигналов могут быть равными или отличными по количеству от множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов, которые были направлены в сеть 180 температурных датчиков. Контроллер 161 измерения температуры создает два или более по существу одновременных значений измерения температуры из множества ослабленных, изменяющихся во времени сигналов. Например, контроллер 161 измерения температуры может создать первое значение измерения температуры, относящееся к первому температурно-чувствительному резистору R_T1 186, и может создать второе значение измерения температуры, относящееся ко второму температурно-чувствительному резистору R_T2 187. Число значений измерения температуры будет зависеть от конфигурации сети 180 температурных датчиков и числа температурно-чувствительных резистивных устройств в ней.

Сеть 180 температурных датчиков выполняет считывание температуры с помощью одного или нескольких температурно-чувствительных резистивных устройств, например с помощью двух температурно-чувствительных резисторов R_T1 186 и R_T2 187. При использовании АС сигналов, или изменяющихся во времени сигналов, оказывается возможным одновременно определить напряжения в четырех различных узлах, по множественным каналам.

В некоторых вариантах реализации, температурно-чувствительные резистивные устройства могут содержать устройства с термосопротивлением (RTD), обычно используемые для электронного измерения температуры. Однако другие устройства также предполагаются и находятся в рамках описания и формулы. Хотя настоящее изобретение описывается для случая резистивных датчиков температуры, специалисты в данной области техники увидят, что может быть использован любой тип резистивного датчика в качестве температурного датчика. Например, можно было бы использовать деформационный датчик, который реагирует на деформацию в виде варьирующегося сопротивления, вместо одного или нескольких температурных датчиков, описанных здесь. Настоящее изобретение может использовать любой датчик, который указывает состояние посредством изменения сопротивления.

В показанном варианте реализации, используются два температурно-чувствительных резистивных устройства. Однако в сеть 180 температурных датчиков может быть включено больше чем два температурно-чувствительных резистивных устройства, если это желательно.

Первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 принимает первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁ и S₂ через первый узел N₁ и первое кабельное сопротивление R_C1 192. Первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 ослабляет первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁ и S₂, чтобы сформировать первый ослабленный, первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁' и S₂' (см. Фиг.4). Кроме того, первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 принимает третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃ и S₄ через второй узел N₂, второе кабельное сопротивление R_C2 194 и пятый узел N₅. Первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 ослабляет третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃ и S₄, чтобы сформировать первый ослабленный, третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃' и S₄' (см. Фиг. 5).

Величина ослабления будет зависеть от уровня AC импеданса первого температурно-чувствительного резистора R_T1 186. Уровень импеданса будет в свою очередь зависеть от температуры первого температурно-чувствительного резистора R_T1 186. Изменяющиеся во времени сигналы, проходящие через первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186, будут поэтому ослаблены в соответствии с температурой. Предпочтительно, температурная зависимость первого температурно-чувствительного резистора R_T1 186 будет по существу линейна, по меньшей мере, в представляющем интерес диапазоне изменения температуры.

Второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 принимает уже ослабленные первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁' и S₂' от первого температурно-чувствительного резистора R_T1 186 и через пятый узел N₅. Второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 дополнительно ослабляет первый ослабленный, первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁' и S₂', чтобы сформировать второй ослабленный, первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁" и S₂". Кроме того, второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 принимает третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃ и S₄ через второй узел N₂, второе кабельное сопротивление R_C2 194 и пятый узел N₅. Второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 ослабляет третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃ и S₄, чтобы сформировать второй ослабленный, третий и четвертый изменяющиеся во времени сигналы S₃" и S₄" (см. Фиг. 5).

Величина ослабления будет зависеть от уровня импеданса второго температурно-чувствительного резистора R_T2 187, как рассмотрено для первого температурно-чувствительного резистора R_T1 186. Уровень импеданса будет, в свою очередь, зависеть от температуры второго температурно-чувствительного резистора R_T2 187.

Опорный резистор R_REF 197 в показанном варианте реализации подключается между третьим кабельным сопротивлением R_C3 196 и электрической землей. Опорный резистор R_REF 197 удерживает сигналы S₁-S₄ выше основного уровня и смещает изменяющиеся во времени сигналы S₁-S₄ выше нулевого уровня. Кроме того, опорный резистор R_REF 197 может быть использован для установления полного импеданса сети 100 температурных датчиков.

Контроллер 161 измерения температуры включает в себя выход (OUT) 164 сигнала, два входа (REF) 167 и (MEAS) 169 и может включать в себя один или несколько каналов 162 связи с другими устройствами. Например, контроллер 161 измерения температуры может включать в себя цифровой канал 162 связи, который может передавать цифровые измерения температуры на другие устройства. При применении вибрационного расходомера, канал 162 связи может быть подключен к электронному измерителю 20 для измерения массового расхода, плотности и/или для получения других выходных величин расходомера.

Контроллер 161 измерения температуры создает множество изменяющихся во времени сигналов с заданными отдельными частотами (или отдельными полосами частот) на сигнальном выходе 164. Изменяющиеся во времени сигналы могут быть разнесены между собой на заданную величину. Изменяющиеся во времени сигналы могут быть разнесены между собой на постоянную или варьирующуюся величину. Изменяющиеся во времени сигналы могут быть по существу синусоидальными или могут быть несинусоидальными, включая в себя сигналы прямоугольной или треугольной формы, и так далее. Изменяющиеся во времени сигналы могут быть формированы на основании сигналов или информации, принятой от внешних устройств, или могут быть формированы внутренне в контроллере 161 измерения температуры.

В показанном варианте реализации, контроллер 161 измерения температуры создает четыре отдельных, изменяющихся во времени сигнала S₁-S₄ на выходе 164 и вводит сигналы в сеть 180 температурных датчиков. В показанном варианте реализации, выход 164 связан с частотно-селективными входными фильтрами 184A и 184B в показанном варианте реализации. Первый входной фильтр 184A в этом варианте реализации конфигурирован для пропускания первой пары введенных изменяющихся во времени сигналов S₁ и S₂. Соответственно, второй входной фильтр 184B в этом варианте реализации конфигурирован для пропускания второй пары введенных изменяющихся во времени сигналов S₃ и S₄.

В некоторых вариантах реализации, первая пара изменяющихся во времени сигналов S₁ и S₂ может содержать два изменяющихся во времени сигнала нижних частот, например. Однако входные фильтры 184 могут быть размещены любым желаемым образом, причем полученные в результате изменяющиеся во времени сигналы могут приниматься и выделяться на сигнальных входах 167 и 169 контроллера 161 измерения температуры.

Выходные фильтры 185 конфигурированы для пропускания заданных сигналов на контроллер 161 измерения температуры и блокирования других сигналов. В результате, определенные ослабленные сигналы и определенные неослабленные сигналы проходят на контроллер 161 измерения температуры для формирования значения измерения температуры. В одном варианте реализации, вход 167 контроллера 161 измерения температуры принимает неослабленные сигналы S₁-S₄, тогда как вход 169 принимает ослабленные сигналы S₁', S₂", S₃" и S₄'. Электрический процесс, который формирует эти наборы сигналов, рассматривается ниже в связи с Фиг. 4 и 5.

На Фиг. 4 показана система 120 с множественными температурными датчиками по Фиг. 3 в процессе работы, причем для простоты и ясности показаны только первый и второй введенные изменяющиеся во времени сигналы S₁ и S₂. Входные фильтры конфигурированы для разделения изменяющихся во времени сигналов между первым узлом N₁ и вторым узлом N₂. В показанном варианте реализации сигналы S₁ и S₂ направляются в первый узел N₁ и первый канал схемы, тогда как сигналы S₃ и S₄ направляются во второй узел N₂ и второй канал схемы. Первый узел N₁ принимает первый и второй сигналы S₁ и S₂ от первого входного фильтра 184A.

Первый входной фильтр 184 по существу пропускает первый и второй сигналы S₁ и S₂ и по существу блокирует третий и четвертый сигналы S₃ и S₄. Первое кабельное сопротивление R_C1 192 связывает первый и второй сигналы S₁ и S₂ с первым температурно-чувствительным резистором 186 через первый узел N₁.

Первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 ослабляет первый и второй сигналы S₁ и S₂, формируя первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂'. Первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂' проходят через пятый узел N₅, и часть сигналов проходит через второе кабельное сопротивление R_C2 194, в то время как часть сигналов проходит через второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187. Величина электрического тока, проходящего через второе кабельное сопротивление R_C2 194, будет зависеть от импедансов второго температурно-чувствительного резистора R_T2 187 и второго кабельного сопротивления R_C2 194. После прохождения через второе кабельное сопротивление R_C2 194 первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂' затем проходят через второй узел N₂ и затем во второй выходной фильтр 185B и в четвертый выходной фильтр 185D.

Второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 ослабляет первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂', формируя вторые ослабленные первый и второй сигналы S₁" и S₂". Вторые ослабленные первый и второй сигналы S₁" и S₂" затем проходят через третье кабельное сопротивление R_C3 196, через четвертый узел N₄ и затем в третий выходной фильтр 185C.

Первый выходной фильтр 185A принимает первый и второй сигналы S₁ и S₂ через первый входной фильтр 184A и первый узел N₁. Первый и второй сигналы S₁ и S₂ не ослаблены. Первый выходной фильтр 185 в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания первого и второго сигналов S₁ и S₂. Следовательно, первый выходной фильтр 185A может вывести первый и второй сигналы S₁ и S₂ на вход 167 контроллера 161 измерения температуры. Эти неослабленные первый и второй сигналы S₁ и S₂ могут быть использованы для сравнений с ослабленными версиями.

Второй выходной фильтр 185B принимает первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂'. Второй выходной фильтр 185B в некоторых вариантах реализации конфигурирован так, чтобы не пропускать никакой из первых ослабленных первого и второго сигналов S₁' и S₂'. Следовательно, второй выходной фильтр 185B не выводит ни одну из частей первого и второго сигналов S₁ и S₂.

Третий выходной фильтр 185C принимает вторые ослабленные первый и второй сигналы S₁" и S₂". Третий выходной фильтр 185C в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания только второго ослабленного второго сигнала S₂". Следовательно, третий выходной фильтр 185C может вывести второй ослабленный второй сигнал S₂" на вход 169 контроллера 161 измерения температуры.

Четвертый выходной фильтр 185D принимает первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂'. Четвертый выходной фильтр 185D в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания только первого ослабленного первого сигнала S₁'. Следовательно, четвертый выходной фильтр 185D может вывести первый ослабленный первый сигнал S₁' на вход 169 контроллера 161 измерения температуры.

Пятый выходной фильтр 185E принимает первый и второй сигналы S₁ и S₂ через первый входной фильтр 184A и первый узел N₁. Первый и второй сигналы S₁ и S₂ в пятом выходном фильтре 185E не ослаблены и не изменены. Пятый выходной фильтр 185E в некоторых вариантах реализации конфигурирован так, чтобы не пропустить ни первый, ни второй сигналы S₁ и S₂. Следовательно, пятый выходной фильтр 185E не выводит никакую часть первого и второго сигналов S₁ и S₂ на контроллер 161 измерения температуры.

На Фиг. 5 показана система 120 с множественными температурными датчиками по Фиг.3 в процессе работы, причем для простоты и ясности показаны только третий и четвертый введенные изменяющиеся во времени сигналы S₃ и S₄. Второй входной фильтр 184B по существу пропускает третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ и по существу блокирует первый и второй сигналы S₁ и S₂. Второе кабельное сопротивление R_C2 194 связывает третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ с пятым узлом N₅.

Второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187 принимает третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ через пятый узел N₅ и второе кабельное сопротивление R_C2 194. Третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ будут главным образом проходить вниз через второй температурно-чувствительный резистор R_T2 187, создавая вторые ослабленные третий и четвертый сигналы S₃" и S₄". Эта часть сигналов S₃ и S₄ затем проходит через третье кабельное сопротивление R_C3 196 к четвертому узлу N₄, достигая третьего выходного фильтра 185C.

Однако третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ будут также проходить вверх через первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186, через первое кабельное сопротивление R_C1 192 и через первый узел N₁, чтобы достичь первого выходного фильтра 185A и пятого выходного фильтра 185E. Малая часть электрического тока третьего и четвертого сигналов S₃ и S₄ пройдет вверх через первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186 таким образом, чтобы сформировать первые ослабленные третий и четвертый сигналы S₃' и S₄'.

Первый выходной фильтр 185A принимает первые ослабленные третий и четвертый сигналы S₃' и S₄' через первый узел N₁. Первый выходной фильтр 185А в некоторых вариантах реализации конфигурирован так, чтобы не пропускать никакие из первых ослабленных третьего и четвертого сигналов S₃' и S₄'. Следовательно, первый выходной фильтр 185A не выводит никакую часть третьего и четвертого сигналов S₃ и S₄ на контроллер 161 измерения температуры.

Второй выходной фильтр 185B принимает третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ от второго узла N₂ и второго входного фильтра 184B. Третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ не ослаблены. Второй выходной фильтр 185B в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания третьего и четвертого сигналов S₃ и S₄. Следовательно, второй выходной фильтр 185B может вывести третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ на вход 167 контроллера 161 измерения температуры. Эти неослабленные третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ могут быть использованы для сравнений с ослабленными версиями.

Третий выходной фильтр 185C принимает вторые ослабленные третий и четвертый сигналы S₃" и S₄". Третий выходной фильтр 185C в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания только второго ослабленного третьего сигнала S₃". Следовательно, третий выходной фильтр 185C может вывести второй ослабленный третий сигнал S₃" на вход 169 контроллера 161 измерения температуры.

Четвертый выходной фильтр 185D принимает третий и четвертый сигналы S₃ и S₄ от выхода второго входного фильтра 184B. Четвертый выходной фильтр 185D в некоторых вариантах реализации конфигурирован так, чтобы не пропускать ни третий, ни четвертый сигналы S₃ и S₄. Следовательно, четвертый выходной фильтр 185D не выводит никакую часть третьего и четвертого сигналов S₃ и S₄ на контроллер 161 измерения температуры.

Пятый выходной фильтр 185E принимает первые ослабленные третий и четвертый сигналы S₃' и S₄'. Пятый выходной фильтр 185E в некоторых вариантах реализации конфигурирован для пропускания только первого ослабленного четвертого сигнала S₄'. Следовательно, пятый выходной фильтр 185E может вывести первый ослабленный четвертый сигнал S₄' на вход 169 контроллера 161 измерения температуры.

На Фиг. 6 показана система 120 с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения. Контроллер 161 измерения температуры создает два отдельных изменяющихся во времени сигнала S₁-S₂ и вводит их в сеть 180 температурных датчиков. В этом варианте реализации сеть 180 температурных датчиков включает в себя мультиплексор (MUX) 183 вместо выходных фильтров 185. Мультиплексор MUX 183 может содержать 4:1 MUX, как показано, причем четыре входа MUX могут быть последовательно выбраны и преобразованы в единственный выход MUX.

В этом варианте реализации, множество частотно-селективных фильтров 184, 185 содержит множество частотно-селективных входных фильтров 184, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера 161 измерения температуры в сеть 180 температурных датчиков, и мультиплексор 183, связанный с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающий множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети 180 температурных датчиков в контроллер 161 измерения температуры.

Контроллер 161 измерения температуры создает первый и второй изменяющиеся во времени сигналы S₁ и S₂ на выходе 164 контроллера. Первый сигнал S₁ пропускается первым входным фильтром 184A и выводится на первый узел N₁. Второй сигнал S₂ пропускается вторым входным фильтром 184B и выводится на второй узел N₂.

Мультиплексор MUX 183 принимает неослабленный первый сигнал S₁ на входе 1. Мультиплексор MUX 183 также принимает первый ослабленный второй сигнал S₂' на входе 1 через второе кабельное сопротивление R_C2 194, первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186, первое кабельное сопротивление R_C1 192 и первый узел N₁. Первый ослабленный второй сигнал S₂' был ослаблен первым температурно-чувствительным резистором R_T1 186.

Мультиплексор MUX 183 принимает неослабленный второй сигнал S₂ на входе 2. Мультиплексор MUX 183 также принимает первый ослабленный первый сигнал S₁' на входе 2 через первое кабельное сопротивление R_C1 192, первый температурно-чувствительный резистор R_T1 186, второе кабельное сопротивление R_C2 194 и второй узел N₂. Первый ослабленный первый сигнал S₁' был ослаблен первым температурно-чувствительным резистором R_T1 186.

Мультиплексор MUX 183 принимает вторые ослабленные первый и второй сигналы S₁" и S₂" на входе 3. Второй ослабленный первый сигнал S₁" был ослаблен первым температурно-чувствительным резистором R_T1 186 и вторым температурно-чувствительным резистором R_T2 187. Второй ослабленный второй сигнал S₂" был ослаблен вторым температурно-чувствительным резистором R_T2 187.

Мультиплексор MUX 183 принимает третьи ослабленные первый и второй сигналы S₁'" и S₂"' на входе 4. Третий ослабленный первый сигнал S₁'" был ослаблен первым температурно-чувствительным резистором R_T1 186, вторым температурно-чувствительным резистором R_T2 187 и первым опорным резистором R_REF1. Третий ослабленный второй сигнал S₂"' был ослаблен вторым температурно-чувствительным резистором R_T2 187 и опорным резистором R_REF 197.

Мультиплексор MUX 183 может быть конфигурирован для последовательного сдвига каждого из входов на вход 166 контроллера. Следовательно, контроллер 161 измерения температуры имеет исходные сигналы S₁ и S₂, первые ослабленные первый и второй сигналы S₁' и S₂', вторые ослабленные первый и второй сигналы S1" и S₂" и третьи ослабленные первый и второй сигналы S₁'" и S₂"'. Поэтому контроллер 161 измерения температуры может создать первое значение измерения температуры, относящееся к первому температурно-чувствительному резистору R_T1 186, из версий S₁, S₁', S₁" и S₁'". Аналогично, контроллер 161 измерения температуры может создать второе значение измерения температуры, относящееся ко второму температурно-чувствительному резистору R_T2 187, из версий S₂, S₂', S₂" и S₂"'.

На Фиг. 7 показана система 120 с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения. Фиг. 7 отличается от варианта реализации по Фиг. 3 тем, что контроллер 161 измерения температуры имеет единственный вход 166. Как следствие, требуется больше выходных фильтров 185. Следовательно, контроллер 161 измерения температуры создает восемь отдельных, изменяющихся во времени сигналов S₁-S₈ и вводит их в сеть 180 температурных датчиков. В этом варианте реализации банк множественных выходных фильтров 185A-185H используется для приема и выделения сигналов. Однако этот вариант реализации не использует стерео-кодек или другое устройство, имеющее два входа, поэтому контроллер 161 измерения температуры показан только с единственным входом 166. Контроллер 161 измерения температуры может содержать, например, моно-кодек. Следовательно, восемь отдельных, изменяющихся во времени сигналов используются для формирования отдельных, ослабленных версий сигнала на входе контроллера 166.

В этом варианте реализации, множество частотно-селективных фильтров 184, 185 содержит два частотно-селективных входных фильтра 184A, 184B, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера 161 измерения температуры в соответствующие узлы сети 180 температурных датчиков, и восемь частотно-селективных выходных фильтров 185A-185H, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети 180 температурных датчиков в контроллер 161 измерения температуры. Восемь частотно-селективных выходных фильтров 185A-185H, включают в себя единственный выход на контроллер 161 измерения температуры.

На Фиг. 8 показана система 120 с множественными температурными датчиками в соответствии с другим вариантом реализации изобретения. Контроллер 161 измерения температуры создает шесть отдельных, изменяющихся во времени сигналов S₁-S₆ и вводит их в сеть 180 температурных датчиков. Фиг. 8 отличается от других вариантов реализации тем, что исключены смещающий резистор R_OFF 198 и резистор R_C4 связи по Фиг. 6 и 7. Это делается, когда контроллер 161 измерения температуры имеет единственный вход.

Типичная конструкция аудио-кодека требует, чтобы входные сигналы были смещенными по постоянному току в точку, равную среднему значению входного диапазона (V_bias) при обычном режиме. Из-за этого конструкция входных фильтров для кодека должна предусматривать оптимальное смещение их выходов до V_bias, чтобы максимизировать динамический диапазон кодека. Это смещение может быть выполнено в самих фильтрах, используя простые и стандартные активные фильтры. Смещение также дает и другое преимущество; схема более не требует заземленного резистора смещения R_OFF 198. Функция резистора R_OFF 198 в схеме постоянного тока с RTD (см. Фиг. 2) заключается в противодействии ошибкам A/D линейности вблизи потенциала земли. Если выход входных фильтров смещен по постоянному току к середине диапазона обычного режима кодека, то это смещение более не требуется. Исключение резистора R_OFF 198 предоставляет другое уникальное преимущество в том, что два измерения из схемы постоянного тока могут быть исключены, дополнительно снижая число необходимых частот и фильтров. Кроме того, средний выходной фильтр 185C может содержать полосовой фильтр, предназначенный для пропускания двух средних частот, то есть S₃ и S₄. Это может быть сделано, чтобы исключить фильтр.

В этом варианте реализации множество частотно-селективных фильтров 184, 185 содержит два частотно-селективных входных фильтра 184A, 184B, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера 161 измерения температуры в соответствующие узлы сети 180 температурных датчиков, и пять частотно-селективных выходных фильтров 185A-185E, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2, 186, 187, и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети 180 температурных датчиков в контроллер 161 измерения температуры. Пять частотно-селективных выходных фильтров 185A-185E включают в себя единственный выход на контроллер 161 измерения температуры.

Система и способ в соответствии с любым из вариантов реализации могут предоставить несколько преимуществ. Система и способ дают возможность считывания множественных резистивных датчиков, не требуя переключателя, где переключатель может создавать шум. Система и способ дают возможность формирования двух или более измерений температуры от двух или более температурно-чувствительных резистивных устройств. Система и способ могут создать два или более одновременных температурных измерения. Система и способ дают возможность одновременного считывания множественных резистивных датчиков. Система и способ используют отдельные частоты или полосы частот для формирования отдельных электрических токов, которые могут быть декодированы, чтобы предоставить отдельные измерения температуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении расхода массовыми расходомером Кориолиса. Заявленная система (120) с множественными температурными датчиками включает в себя сеть (180) температурных датчиков, включающую в себя температурно-чувствительные резисторы R_T1 и R_T2 (186, 187) и частотно-селективные фильтры (184, 185), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187). Частотно-селективные фильтры (184, 185) пропускают отдельные, изменяющиеся во времени сигналы в сеть (180) температурных датчиков и пропускают ослабленные, отдельные, изменяющиеся во времени сигналы из сети. Система (120) дополнительно включает в себя контроллер (161) измерения температуры, связанный с сетью (180) температурных датчиков и конфигурированный для введения отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть (180) температурных датчиков, для приема ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов в ответ на введение сигналов. Ослабленные, отдельные, изменяющиеся во времени сигналы ослаблены температурно-чувствительными резисторами (186, 187) для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов. Технический результат - повышение точности получаемых данных измерений. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система (120) с множественными температурными датчиками, содержащая:
сеть (180) температурных датчиков, содержащую:
множество температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187); и
множество частотно-селективных фильтров (184, 185), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187), причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) пропускают множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть (180) температурных датчиков и пропускают множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети (180) температурных датчиков; и
контроллер (161) измерения температуры, связанный с сетью (180) температурных датчиков и конфигурированный для введения множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть (180) температурных датчиков, приема множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети (180) температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов (186, 187), и для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

2. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем система (120) с множественными температурными датчиками приспособлена для использования в массовом расходомере Кориолиса.

3. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем система (120) с множественными температурными датчиками приспособлена для использования в вибрационном денситометре.

4. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
множество частотно-селективных входных фильтров (184), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера (161) измерения температуры в сеть (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

5. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

6. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E) включают в себя два выхода на контроллер (161) измерения температуры.

7. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
множество частотно-селективных входных фильтров (184), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера (161) измерения температуры в сеть (180) температурных датчиков; и
мультиплексор (183), связанный с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающий множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

8. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

9. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H) включают в себя единственный выход на контроллер (161) измерения температуры.

10. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 1, причем множество частотно-селективных фильтров (184, 185) содержит:
два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четырех ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E) включают в себя единственный выход на контроллер (161) измерения температуры.

11. Система (120) с множественными температурными датчиками,
содержащая:
сеть (180) температурных датчиков, содержащую:
множество температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187);
множество частотно-селективных входных фильтров (184), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети (180) температурных датчиков; и
контроллер (161) измерения температуры, связанный с сетью (180) температурных датчиков и конфигурированный для введения множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть (180) температурных датчиков, приема множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети (180) температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов (186, 187), и для формирования двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

12. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем система (120) с множественными температурными датчиками приспособлена для использования в массовом расходомере Кориолиса.

13. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем система (120) с множественными температурными датчиками приспособлена для использования в вибрационном денситометре.

14. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных входных фильтров (184) содержит два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

15. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных входных фильтров (184) содержит два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E) включают в себя два выхода на контроллер (161) измерения температуры.

16. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит мультиплексор (183), связанный с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающий множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

17. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных входных фильтров (184) содержит два частотно-селективных входных фильтра (184 A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры.

18. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных входных фильтров (184) содержит два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов, R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала от сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем восемь частотно-селективных выходных фильтров (185A-185H) включают в себя единственный выход на контроллер (161) измерения температуры.

19. Система (120) с множественными температурными датчиками по п. 11, причем:
множество частотно-селективных входных фильтров (184) содержит два частотно-селективных входных фильтра (184A, 184B), связанные с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающие четыре изменяющихся во времени сигнала от контроллера (161) измерения температуры в соответствующие узлы сети (180) температурных датчиков; и
множество частотно-селективных выходных фильтров (185) содержит пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E), связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов, R_T1 и R_T2 (186, 187) и пропускающих, по меньшей мере, четыре ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигнала из сети (180) температурных датчиков в контроллер (161) измерения температуры, причем пять частотно-селективных выходных фильтров (185A-185E) включают в себя единственный выход на контроллер (161) измерения температуры.

20. Способ определения температуры для системы с множественными температурными датчиками, причем способ содержит:
введение множества отдельных, изменяющихся во времени сигналов в сеть температурных датчиков, включающую в себя множество температурно-чувствительных резисторов и множество частотно-селективных фильтров;
прием множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети температурных датчиков в ответ на введение сигналов, причем множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов ослаблены множеством температурно-чувствительных резисторов; и
формирование двух или более по существу одновременных значений температуры из множества ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов.

21. Способ по п. 20, причем система с множественными температурными датчиками используется в массовом расходомере Кориолиса.

22. Способ по п. 20, причем система с множественными температурными датчиками используется в вибрационном денситометре.

23. Способ по п. 20, причем множество частотно-селективных фильтров содержит:
множество частотно-селективных выходных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество отдельных, изменяющихся во времени сигналов от контроллера измерения температуры в сеть температурных датчиков; и
множество частотно-селективных входных фильтров, связанных с множеством температурно-чувствительных резисторов R_T1 и R_T2 и пропускающих множество ослабленных, отдельных, изменяющихся во времени сигналов из сети температурных датчиков в контроллер измерения температуры.