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过程变送器隔离补偿

阅读：631发布：2020-09-18

专利汇可以提供过程变送器隔离补偿专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于测量过程介质的温度的工业过程温度变送器包括温度感测单元、补偿电路、和输出电路。温度感测单元包括通过隔离壁与过程介质分离的过程温度传感器。温度感测单元被配置为基于在温度测量期间从过程温度传感器输出的过程温度信号来产生指示过程介质的温度的温度信号。补偿电路被配置为针对温度测量对过程介质的温度变化的响应时间来补偿温度信号，并输出经补偿的温度信号。输出电路被配置为根据与过程介质的温度相对应的经补偿的温度信号产生温度输出。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是过程变送器隔离补偿专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于测量过程介质的温度的工业过程温度变送器，所述变送器包括：
温度感测单元，包括通过隔离壁与所述过程介质分离的过程温度传感器，所述温度感测单元被配置为基于在温度测量期间从所述过程温度传感器输出的过程温度信号来产生指示所述过程介质的温度的温度信号；
补偿电路，被配置为针对温度测量对所述过程介质的温度变化的响应时间来补偿温度信号，并输出经补偿的温度信号；以及
输出电路，被配置为根据经补偿的温度信号产生温度输出。
2.根据权利要求1所述的变送器，其中：
温度测量的响应时间依赖于从以下各项组成的组中选择的所述隔离壁的至少一个性质：所述隔离壁的质量、所述隔离壁的导热率、和所述隔离壁的厚度；以及所述补偿电路基于所述隔离壁的至少一个性质来补偿所述温度信号，并输出经补偿的温度信号。
3.根据权利要求1所述的变送器，其中：
所述温度感测单元包括被配置为基于感测到的温度来产生辅助温度信号的辅助温度传感器；以及
所述温度感测单元包括基于所述辅助温度信号和所述过程温度信号来产生温度信号的处理电路。
4.根据权利要求3所述的变送器，其中：
所述隔离壁形成被配置为容纳所述过程介质的过程容器的壁；以及
所述温度传感器与所述隔离壁的外表面接触。
5.根据权利要求4所述的变送器，其中，所述过程容器是从由管道和箱体组成的组中选择的。
6.根据权利要求4所述的变送器，其中，所述辅助温度传感器测量所述变送器的端子块温度。
7.根据权利要求4所述的变送器，其中：
所述温度感测单元包括至少一个模数转换器，所述模数转换器被配置为将具有模拟形式的过程温度信号转换为数字过程温度信号，并将具有模拟形式的辅助温度信号转换为数字辅助温度信号；
所述处理电路基于所述数字过程温度信号和所述数字辅助温度信号来产生具有数字形式的温度信号；以及
数模转换器，被配置为将具有数字形式的经补偿的温度信号转换为模拟的经补偿的温度信号；
其中，所述输出电路被配置为根据模拟的经补偿的温度信号产生温度输出。
8.根据权利要求1所述的变送器，包括热套管，所述热套管包括延伸到所述过程介质中并限定空腔的隔离壁，其中，所述过程温度传感器被容纳在所述空腔中。
9.根据权利要求1所述的变送器，其中：
所述温度感测单元包括模数转换器，所述模数转换器被配置为将具有模拟形式的过程温度信号转换为数字过程温度信号，以产生具有数字形式的温度信号；以及数模转换器，被配置为将具有数字形式的经补偿的温度信号转换为模拟的经补偿的温度信号；
其中，所述输出电路被配置为根据模拟的经补偿的温度信号产生温度输出。
10.一种用于通过隔离壁来测量过程介质的温度的工业过程温度变送器，所述变送器包括：
温度感测单元，包括：
过程温度传感器，通过隔离壁与所述过程介质分离且与所述隔离壁的外表面相接触，所述过程温度传感器被配置为基于所述过程介质的温度来产生过程温度信号；
辅助温度传感器，被配置为基于在与所述过程介质和所述隔离壁间隔开的位置处的温度来产生辅助温度信号；以及
处理电子器件，被配置为基于所述过程温度信号和所述辅助温度信号来产生指示所述过程介质的温度的温度信号；
补偿电路，被配置为针对温度测量的响应时间来补偿所述温度信号，并输出经补偿的温度信号；以及
输出电路，被配置为根据经补偿的温度信号产生变送器输出。
11.根据权利要求10所述的变送器，其中：
温度测量的响应时间依赖于从以下各项组成的组中选择的所述隔离壁的至少一个性质：所述隔离壁的质量、所述隔离壁的导热率、和所述隔离壁的厚度；以及所述补偿电路基于所述隔离壁的至少一个性质来补偿所述温度信号，并产生经补偿的温度信号。
12.根据权利要求10所述的变送器，其中，所述隔离壁形成被配置为容纳所述过程介质的过程容器的壁。
13.根据权利要求11所述的变送器，其中，所述过程容器是从由管道和箱体组成的组中选择的。
14.根据权利要求11所述的变送器，其中，所述位置通过具有已知热阻抗的主干部分与所述隔离壁间隔开。
15.根据权利要求11所述的变送器，其中：
所述温度感测单元包括第一模数转换器和第二模数转换器，所述第一模数转换器被配置为将具有模拟形式的过程温度信号转换为数字过程温度信号，所述第二模数转换器被配置为将具有模拟形式的辅助温度信号转换为数字辅助温度信号；
所述处理电路基于所述数字过程温度信号和所述数字辅助温度信号来产生具有数字形式的温度信号；以及
数模转换器，被配置为将具有数字形式的经补偿的温度信号转换为模拟的经补偿的温度信号；
其中，所述输出电路被配置为根据模拟的经补偿的温度信号产生温度输出。

说明书全文

过程变送器隔离补偿

技术领域

[0001] 本公开的实施例涉及工业过程温度变送器，且更具体地涉及针对温度测量的响应时间来补偿由温度变送器执行的温度测量。

背景技术

[0002] 工业过程在许多类型材料的制造和运输中使用。在这样的系统中，经常需要测量过程中的不同参数。一个这样的参数是过程介质的温度。

[0003] 工业过程温度变送器通常使用温度传感器来测量过程介质的温度，并将测量的温度传送到所需位置，例如控制室。这种温度变送器通常将温度传感器与过程介质隔离，以保护温度传感器和相关联的电子设备不受到可能损坏传感器的和/或不利地影响温度测量的过程条件的影响。

[0004] 一些温度变送器将温度传感器安置在热套管(thermowell)内。温度传感器通过开口端安装在热套管中。将热套管的密封端插入过程介质中。这允许温度传感器通过热套管来测量过程介质的温度，而不直接暴露于过程介质。因此，可以将温度传感器插入到过程介质中，同时提供保护，免受可能损坏传感器的恶劣条件。

[0005] 其他温度变送器在避免对过程的任何侵入的情况下测量过程介质的温度。这种非侵入式温度变送器通常将温度传感器放置成与容纳过程介质的过程容器壁的外表面(例如容纳过程介质的管道的外表面)相接触。温度传感器通过过程容器壁来测量过程介质的温度。

[0006] 温度变送器在检测过程介质的温度变化时有延时，其至少部分地是由于需要通过热套管壁或过程容器壁来传递温度所引起的。对于某些应用，例如温度测量定时对于过程管理至关重要的应用，这种温度测量的延迟可能不可接受。实用新型内容

[0007] 本公开的实施例涉及用于测量过程介质的温度的工业过程温度变送器，以及涉及使用工业过程温度变送器来测量过程介质的温度的方法。温度变送器的一些实施例包括温度感测单元、补偿电路和输出电路。温度感测单元包括通过隔离壁与过程介质隔离的过程温度传感器。温度感测单元被配置为基于在温度测量期间从过程温度传感器输出的过程温度信号来产生指示过程介质的温度的温度信号。补偿电路被配置为针对温度测量对过程介质的温度变化的响应时间来补偿温度信号，并输出经补偿的温度信号。输出电路被配置为根据与过程介质的温度相对应的经补偿的温度信号来产生温度输出。

[0008] 在该方法的一些实施例中，使用温度感测单元来执行过程介质的温度的温度测量，包括使用过程温度传感器通过隔离壁来感测过程介质的温度。使用温度感测单元，响应于温度测量而产生温度信号。针对温度测量的响应时间来补偿温度信号，并且使用补偿电路产生将温度测量的响应时间减少或消除的经补偿的温度信号。使用变送器的输出电路根据经补偿的温度信号产生温度输出。

[0009] 提供了本实用新型内容以介绍下面在具体实施方式中进一步描述的对简化形式的理念的选择。本实用新型内容不意在标识所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在用作帮助确定所请求保护的主题的范围。所请求保护的主题不限于解决了背景技术中记载的任何或所有缺点的实施方式。附图说明

[0010] 图1是根据本公开的一个或多个实施例的与过程交互的工业过程温度变送器的简化框图。

[0011] 图2是示出了根据本公开的实施例的由工业过程温度变送器的补偿电路执行的示例信号处理的简化框图。

[0012] 图3是示出了根据本公开的实施例的示例工业过程控制系统的简化图，其包括被配置为感测过程介质的温度的温度变送器。

[0013] 图4是根据本公开的示例实施例的温度感测单元的位于温度变送器的热套管内的部分的简化截面图。

[0014] 图5是根据本公开的示例实施例的位于过程容器外部的示例非侵入式温度变送器的温度感测单元的简化示意图。

[0015] 图6是示出了根据本公开的实施例的应当应用于与阶跃输入的测量变化率有关的温度测量的示例校正的曲线图。

具体实施方式

[0016] 以下参照附图更全面地描述本公开的实施例。使用相同或相似的附图标记标识的要素指代相同或相似的要素。然而，本公开的各实施例可以用多种不同形式来体现，并且不应当被解释为受到本文阐述的实施例的限制。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将是全面和完整的，并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。

[0017] 在以下描述中给出具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些实施例。例如，电路、系统、网络、过程、帧、支撑件、连接器、电动机、处理器和其他组件可能未被示出或以框图形式示出，以避免不必要的细节使得实施例不突出。

[0018] 本文所用的术语仅是为了描述特定实施例，而不意在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意在还包括复数形式，除非上下文明确地给出相反的指示。还将理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，规定了存在所声明的特征、整数、步骤、操作、要素和/或组件，但是并没有排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其组合。

[0019] 将理解的是，当提及要素“连接”、“耦接”或“附接”到另一个要素时，它可以“直接连接、耦接或附接到”其他要素，或者可以在存在中间或中介要素的情况下间接连接、耦接或附接到其他要素。相比之下，当提及要素“直接连接”、“直接耦接”或“直接附接”到另一要素时，不存在中间要素。示出了要素之间的直接连接、耦接或附接的附图也包括将要素彼此间接连接、耦接或附接的实施例。

[0020] 应当理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文用于描述各种要素，但是这些要素不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来将要素彼此区分。因此，第一要素可以称作第二要素，而不会脱离本公开的教导。

[0021] 除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本公开与本公开相关领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。还应理解，诸如在常用词典中定义的术语等的术语应被解释为其含义与在相关技术的上下文中的含义相一致，而不应将其解释为理想的或过于正式的含义，除非本文明确如此定义。

[0022] 本公开的实施例也可以使用流程图和框图来描述。虽然流程图可以将操作描述为顺序过程，但这些操作中的多个操作可以并行或并发地执行。此外，操作的顺序可以被重新排列。过程在其操作完成时终止，但是可以具有未包括在图中或本文描述的附加步骤。

[0023] 本公开的实施例涉及补偿工业温度变送器温度测量以改善温度测量的响应时间。总体上，其通过针对温度测量中的延时来补偿温度传感器产生的取决于过程介质的温度的温度信号来实现，该温度测量中的延时与隔离壁将温度传感器和过程介质相隔离以及其他因素相关。对温度变送器的响应时间的改善可以提高过程的效率，并且允许该温度变送器在需要高速温度测量的过程中优选地被使用。

[0024] 图1是根据本公开的一个或多个实施例形成的与过程介质102交互的工业温度变送器(一般记为100)的简化框图。在一些实施例中，过程介质102包括工业过程，其涉及通过管道和箱体移动的材料(例如流体)，以将低价值材料转化成高价值和有用的产品，例如石油、化学品、纸张、食品等。例如，炼油厂执行可将原油加工成汽油、燃油和其他石化产品的工业过程。工业过程控制系统使用诸如过程变送器之类的过程装置作为用于感测和测量过程参数(例如压力、流量、温度、水平和其它参数)的测量仪器，并结合诸如阀门、泵和电机之类的控制装置来控制材料在其加工期间的流动。

[0025] 在一些实施例中，温度变送器100包括温度感测单元104，其被配置为感测过程介质102的温度并输出所测量的指示过程介质102的温度的温度信号(一般记为106)。在一些实施例中，单元104包括用于测量过程介质102的温度的一个或多个温度传感器(一般记为105)。该一个或多个温度传感器105可以采取任何合适的形式。例如，传感器105每一个都可以包括热电偶、电阻型温度检测器、热敏电阻和/或另一合适的温度感测装置。

[0026] 在一些实施例中，单元104包括至少一个过程温度传感器105A(以下称为“温度传感器105A”)，该过程温度传感器105A通过隔离壁108与过程介质102隔离，隔离壁108接合到过程介质102并将传感器105A与过程介质102隔离。如下所述，隔离壁108可以例如是温度变送器100的组件(例如热套管的壁)，或者是例如容纳过程介质102的过程容器(例如管道、箱体等)的壁。在一些实施例中，隔离壁108是温度传感器105A的套(sheath)或壁，或其它壳体。传感器105A被配置为产生温度信号106A，该温度信号106A取决于通过壁108传递的过程介质102的温度。在一些实施例中，例如如下所述当温度变送器100使用热套管时，温度信号106由仅使用由一个或多个过程温度传感器105A产生的温度信号106A的单元104所产生。

[0027] 在一些实施例中，温度感测单元104包括一个或多个辅助温度传感器105B(以下称为“辅助温度传感器105B”)和处理电路110，它们以虚线示出。处理电路110可以包括例如模拟电路和/或数字电路。在一些实施例中，处理电路110表示被配置为执行指令的一个或多个处理器，以执行本文描述的一个或多个功能，其中该指令可以本地存储在处理电路110的存储器中，或存储在远离变送器100的存储器中。

[0028] 温度传感器105B被配置为输出温度信号106B，温度信号106B和温度信号106A一起被处理电路110处理，以估计过程介质102的温度。在一些实施例中，温度信号106B可以指示隔离壁108和/或变送器100的另一组件所暴露在的环境条件。在一些实施例中，处理电路110处理温度信号106A和106B以产生表示由单元104测量的温度的温度信号106。通常，辅助温度传感器105B和处理电路110与非侵入式温度变送器100一起使用，如下所述。

[0029] 在一些实施例中，变送器100是模拟装置，其中温度信号106、106A和/或106B(如果存在)是模拟信号。在一些实施例中，温度变送器100包括将模拟温度信号数字化为数字温度信号(例如106’、106A′、106B′)以便由变送器的电路在数字域中进行处理的一个或多个模数转换器(ADC)112，如图1所示。在一些实施例中，如图1所示，使用分离的ADC 112。在一些实施例中，可以使用单个ADC 112，且将输入信号(例如106A和106B)复用到其中。

[0030] 过程介质102通过隔离壁108来传递温度，延迟了将介质102的温度变化传递到温度传感器105A。因此，在传感器105A测量到介质102的温度变化并且由温度信号106所表示的测量温度指示温度变化之前必须经过一段时间。这种温度测量的延迟对应于温度测量的响应时间，其可能依赖于一个或多个变量，例如形成隔离壁108的材料、隔离壁108的厚度、隔离壁108的质量、隔离壁108的导热率(thermal conductivity)、隔离壁108所暴露在的环境温度、和/或其他变量。

[0031] 过程介质102的温度测量的延迟的影响包括对测量带宽的限制。具体地，延迟充当了低通滤波器，其截止频率响应于延迟的增加或响应时间的减小而下降。因此，出现在高于截止频率的频率处的过程介质102的温度变化表现为不能被温度感测单元104检测到。本公开的实施例通过降低温度测量的“感知”响应时间或通过减少温度测量的响应时间的影响来减少或消除温度测量延迟，从而降低截止频率和潜在的有价值信息的损失。

[0032] 在一些实施例中，温度变送器100包括补偿电路120，补偿电路120被配置为处理由温度感测单元104输出的温度信号106，以针对温度测量的响应时间来补偿温度信号106或由温度信号106指示的温度测量，并且输出更精确地表示过程介质102的当前温度的经补偿的温度信号122。因此，在一些实施例中，补偿电路120补偿基于从过程温度传感器105A输出的温度信号106A而产生的温度信号106。在其他实施例中，补偿电路120补偿由处理电路110输出的温度信号106，该温度信号106基于从温度传感器105A输出的温度信号106A和从温度传感器105B输出的温度信号106B。

[0033] 图2是示出了由补偿电路120执行的示例信号处理的简化框图。例如，当在时间t0时发生过程介质102的阶跃温度变化，例如从温度T0升至温度T1，如表示过程介质102的框内的图所示，则在温度感测单元104测量到温度变化之前出现延迟。该延迟在表示由信号106指示的温度测量的图中示出，该信号106被呈现在表示温度感测单元104的框中。引起由温度信号106指示的温度与过程介质102的实际温度之间的延迟的温度测量的响应时间至少部分地归因于必须通过隔离壁108来传递温度变化。其他因素也可能导致较慢的温度测量的响应时间。补偿电路120补偿信号106，以基本消除或减少温度测量的响应时间，使得经补偿的温度信号122与过程介质的实际温度基本匹配，如表示经补偿的温度信号122的框所示。

[0034] 补偿电路120可以包括模拟电路和/或数字电路。在一些实施例中，补偿电路120表示一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为执行指令，以执行本文描述的一个或多个功能，其中该指令可以本地存储在补偿电路120的存储器中，或存储在远离变送器100的存储器中。在一些实施例中，经补偿的温度信号122是数字信号，并且温度变送器100包括将经补偿的温度信号122转换为模拟的经补偿的温度信号122′的数模转换器(DAC)124。

[0035] 在一些实施例中，温度变送器100包括输出电路126，输出电路126接收经补偿的温度信号122并根据经补偿的温度信号122产生温度输出128。在一些实施例中，输出电路126根据期望的数据通信协议产生温度输出128。

[0036] 图3是示出了包括根据本文所述的一个或多个实施例形成的包括温度变送器100在内的示例工业过程控制系统130的简化图。在一些实施例中，变送器100包括壳体132，壳体132可以包含例如本文所述的变送器的补偿电路120、输出电路126和/或其他组件。在一些实施例中，输出电路126被配置为向合适的控制器134发送温度输出128，该控制器134使用温度输出128来控制过程介质102的各方面，例如流过过程容器136(比如管道)的过程流体。在一些实施例中，控制器134被定位为远离温度变送器100，例如在远程控制室138中，如图3所示。

[0037] 在一些实施例中，输出电路126通过双线环路139连接到控制器134，如图3所示。在一些实施例中，双线环路139被配置为发送温度变送器100进行操作所需的所有电力。在一些实施例中，输出电路126通过调制在4～20毫安之间变化的电流在双线环路139上将温度输出128传送到控制器134。备选地，输出电路126可以被配置为用具有自身电源的温度变送器100，以点对点配置、网格网络或其他合适的配置向控制器134无线地发送温度输出128。

[0038] 图4是根据本公开的示例实施例的温度感测单元104的在温度变送器100的热套管140内的部分的简化截面图。热套管140包括隔离壁108并且包围温度传感器105A。当变送器
100安装在现场时，热套管140延伸穿过过程容器136(例如，如图所示的过程管道、箱体、或其他过程容器)的壁142，以将热套管140定位在过程介质102内。在一些实施例中，温度传感器105A位于传感器探头146的远端，这样将温度传感器105A定位在热套管140的温度感测区域148内。美国专利号9,188,490中公开了一种温度变送器的示例热套管，其全部内容通过引用并入本文。

[0039] 热套管140的隔离壁108将温度传感器104与过程介质102隔离。在一些实施例中，隔离壁108是围绕温度传感器105A的圆柱形或圆锥形壁。在一些实施例中，隔离壁108由高导热材料形成，例如黄铜(brass)、钢、纯铜(copper)或其它合适的导热材料。这种材料降低了将介质102的温度传递到传感器105A(即导热)所需的时间。温度传感器104输出的温度信号108(图1)可以例如通过导线149向变送器100的其它部件(例如补偿电路110)传递。

[0040] 图5是根据本公开的实施例的位于过程容器136(例如管道、箱体等)外部的示例非侵入式温度变送器100的温度感测单元104的示意图。在美国公开号2015/0185085中公开了另一个示例非侵入式温度变送器，其全部内容通过引用并入本文。

[0041] 在一些实施例中，过程容器136的壁142形成隔离壁108，隔离壁108将过程介质102与温度传感器105A(Tsensor)分离，温度传感器105A(Tsensor)被定位为与壁142的外表面144接触或非常接近，如图5所示。过程温度传感器105A通过测量外表面144处的温度，经由在图5中被示为管道的壁142，执行对过程介质102的温度测量。

[0042] 图5中在电气元件方面对热流进行了建模。具体地，过程流体的温度被示为节点150，并经由管道136或壁142的热阻抗(Rpipe)(被示为电阻154)耦接到温度传感器105A。应当注意的是：也可以借助于管道136自身的材料和管道壁142的厚度来获知管道136或壁142的热阻抗，使得可以将合适的阻抗参数输入到单元104的电路(例如补偿电路120)中。例如，配置系统的用户可以指示管道136由不锈钢构成并且壁142厚度为1/2英寸。然后，补偿电路
120可以访问存储器内的合适的查找数据，以识别与所选材料和壁厚相匹配的相应热阻抗。
此外，可以实践如下实施例：其中只选择管材料并且基于所选材料和所选壁厚来计算热阻抗。无论如何，本公开的实施例通常运用管道材料的热阻抗的知识。此外，在不能事先知晓管道材料的热阻抗的实施例中，也可以提供校准操作，在校准操作中向非侵入式过程流体温度计算系统提供已知的过程流体温度并将热阻抗设置为校准参数。

[0043] 如图5所示，热量还可以从温度传感器105A流出主干部分154的侧壁到附图标记156所示的周围环境中。这被示意性地示出为附图标记158处的热阻抗(R2)。可以通过将温度传感器105A隔热来增加对周围环境的热阻抗(R2)。

[0044] 热量也从管道136的外表面144流过主干部分154，流到壳体159，或者通过主干部分154，经传导，流到与管道136隔开的其它位置。例如，壳体159封装了温度感测单元104的电路，例如补偿电路120和输出电路126。在附图标记160处示意性地示出了主干部分154的热阻抗(Rsensor)。在一些实施例中，温度感测单元104包括温度传感器105B(Tterm)，该温度传感器105B(Tterm)耦接到端子块(terminal block)或壳体159内的其它位置以测量端子温度。热量可以经由热阻抗164(R1)从温度传感器105B流到周围环境。

[0045] 当过程流体温度改变时，其将影响温度传感器105A的读数和端子温度传感器105B的读数，原因在于在它们之间存在着具有相对高的热导率的刚性机械互连(通过主干部分154的热传导)。这同样适用于周围温度。当周围温度变化时，也将影响这两个测量，但程度小得多。

[0046] 对于缓慢改变的条件，基础热通量计算可以被简化为：

[0047] Tcorrected＝Tsensor+(Tsensor-Tterminal)*(Rpipe/Rsensor).

[0048] 如上所述，补偿电路120的实施例用于：针对温度测量的响应时间，例如，经隔离壁108(具有管道136的壁142的形式)以及其他材料(例如传感器套或传感器105A的其他材料)来传递过程介质102的温度所需的时间，补偿由温度信号106或106′指示的校正温度(Tcorrected)。这通常可以使用以下一阶等式来近似，其中，t是温度测量(Tcorrected)的更新速率(例如，1秒或更短)，且τ是温度测量中涉及的组件的时间常数。

[0049] Tempmeas＝Tempprocess*(1-e-t/τ) 等式1

[0050] 在一些实施例中，补偿电路120通过了解关于温度测量的时间常数和趋势信息对温度测量应用动态补偿。可以在多个样本上求出测量的变化率，以提供使采样噪声最小化的校正的百分比和方向。变化率可以除以公式1的指数部分，以提供对测量温度的动态补偿，如等式2所示。

[0051]

[0052] 通过将与来自感测单元104的信号106或106’相对应的测量温度值(Tempmeas)和动态补偿值(TempdynamicComp)相加，如等式3所示，来计算由经补偿的温度信号122(图1)表示的经补偿的温度测量值(TempmeasCompensated)。在由图2的信号122指示的经补偿的温度测量(TempmeasCompensated)中，消除或显著降低了上述在介质102的测量温度(Tempmeas)和当前温度之间的时间延迟。

[0053] TempmeasCompensated＝Tempmeas+TempdynamicComp 等式3

[0054] 图6是示出了应当应用于温度测量的校正量的曲线图，该温度测量与具有3分钟时间常数的从60℃到120℃的阶跃输入的测量变化率有关。如图6所示，随着温度测量的趋势变化变小，所需的校正也变小(TempdynamicComp)。

[0055] 对于非侵入式温度变送器100，例如上文参照图5讨论的变送器，形成隔离壁108的过程容器壁142的参数必须是已知的，例如形成壁142的材料、壁142的厚度、和/或过程容器壁142的其它参数。这些可以设置在变送器100中。在一些实施例中，过程容器壁142的这些参数用于确定特定过程容器壁142的时间常数，变送器100通过该时间常数来测量过程介质102的温度。测试表明，对于任何管道壁厚度，可以使用线性方程来近似每个所支持的管道的时间常数。例如，可以使用以下等式4来计算碳钢的时间常数(以分钟为单位)。

[0056] τcs＝8.042*Wallthickness+1.031 等式4

[0057] 可以以类似的方式来计算利用热套管(例如上文参照图4描述热套管140)的变送器100的时间常数，以确定所需要的测量温度(Tempmeas)的校正量(TempdynamicComp)。

[0058] 如果提供了附加信息，例如过程容器136中容纳的过程介质的类型、过程介质102的密度、和/或其他信息，则可以对所计算的时间常数进行调整。

[0059] 应当理解，可以应用本公开的实施例，针对其他类型的温度传感器的响应时间的延迟来进行补偿。例如，使用上述技术，当例如环境温度快速变化时，可以对用于热电偶的冷端补偿的电阻型温度检测器(RTD)的响应时间进行补偿。此外，由于RTD具有比热电偶更慢的响应时间，因此本公开的实施例可以用于加速由具有隔离壁(例如，具有RTD的外壁的形式)的RTD所执行的测量。

[0060] 在一些实施例中，诸如时间常数、壁厚、和/或由补偿电路120使用的其他信息之类的参数值可以存储在可被补偿电路120访问的存储器中。在一些实施例中，参数值存储在一个或多个射频识别(RFID)标签中。在一些实施例中，该RFID标签附接到待补偿的温度传感器、隔离壁(例如热套管或过程容器)、或其它组件。

[0061] 虽然已经参考优选实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

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