Расширение применяемых методов измерения

Намечается тенденция разработки новых методов измерения, которые требуют значительной вычислительной обработки, невозможной без использования достаточно мощного вычислителя, которым является микропроцессорный преобразователь. Примерами датчиков, основанных на подобных новых методах измерения, могут служить радарные, ультразвуковые, волновые, магнитострикционные уровне­меры; кориолисовы массовые расходо­меры и плотномеры, ультразвуковые объемные расходомеры.

Основанные на этих новых методах измерения сенсоры имеют следу­ющие важные для заказчиков свой­ства:

— расположение сенсора вне измеряемой среды, что позволяет рас ширить сферу применения датчика, увеличить стабильность показаний, облегчить установку и обслуживание;

— исключение в сенсоре любых движущихся частей (в том числе электромеханических блоков), что повышает надежность его работы и упрощает обслуживание;

— отсутствие особых требований к конструкции объекта измерения и характеру измеряемого потока в районе измерения, что расширяет возможность использования датчиков в разных местах объекта измерения и удешевляет их установку.

Построение мультисенсорных датчиков

При современных возможностях микропроцессорных преобразователей нет принципиальных трудностей в подключении к одному преобразо­вателю нескольких сенсоров, измеря­ющих разные величины (в ряде дат­чиков это уже реализовано). Напри­мер, многоточечные (многозонные) датчики температуры имеют в своем составе от единиц до десятков темпе­ратурных сенсоров (термопар) и при­меняются для измерения профиля температуры объекта или определения некоторых функций от ряда тем­пературных сенсоров (например, средней температуры объекта). Пре­образователь такого интеллектуального температурного датчика обычно, как минимум, получает текущие данные от всех сенсоров датчика, производит усиление их сигналов, линеаризацию показаний, компенсацию температуры холодного спая термопары, заданные вычислительные операции с измеренными данными (например, интерполяцию показаний сенсоров и расчет температурного поля), преоб­разование полученного результата в цифровые выходные данные и их вы­вод на типовые полевые сети. Датчик, выдающий информацию о текущих значениях ряда измеряемых величин, во многих промышленных применениях будет и экономически и техни­чески существенно более эффективен, чем использующаяся для этих же це­лей группа датчиков отдельных измеряемых величин. Существующая ни­ша применения таких мультиизмерителей достаточно обширна и работы по их созданию, ведущиеся в ряде приборостроительных фирм, имеют хорошие практические перспективы.

Повышение надежности датчиков

При работе датчиков со стандарт­ными цифровыми полевыми сетями каждое сообщение датчика может со­держать информацию двух типов: те­кущие данные и статус прибора, опре­деляемый его самодиагностическими тестами. Статус определяет оператив­ное состояние прибора: так называе­мый «нормальный последовательный статус», когда данные от него могут быть использованы для вычислений и управления; «нормальный непоследо­вательный статус», когда данные от него корректны, но с прибором связа­на какая то тревога; «неопределенный статус», когда данные не полностью корректны, но все же могут быть ис­пользованы; «плохой статус», когда данные не могут быть использованы.

При работе на сеть PROFIBUS датчики, кроме того, программируют­ся на передачу добавочных диагнос­тических сообщений, которые имеют три уровня иерархии: диагностика всего устройства (например, упало напряжение питания), диагностика модуля устройства (например, отка­зал 8 канальный цифровой модуль выходных сигналов), диагностика из­мерительного канала (например, в ка­нале А не проходит сигнал). В сети PROFIBUS реализована также кор­рекция ошибок: в любой посылке данных 3 ошибочных бита будут об­наружены, а 1 ошибочный бит может быть восстановлен.

При работе на сеть Foundation Fieldbus оператор может при помощи специального языка описания уст­ройств взаимодействовать с прибо­ром' конфигурировать калибровку, менять его параметры, диагностиро­вать работу; то есть полностью опре­делять, конкретизировать и модифи­цировать свойства датчика.

Все более расширяемые и углуб­ляемые функции самодиагностики датчиков, когда каждый датчик сам оперативно сообщает оператору факт и тип возникающего нарушения, поз­воляют улучшать стабильность пока­заний, исключать возможность лож­ных управляющих сигналов из-за не­качественных и/или недостоверных измерений и тем самым повышать на­дежность систем управления.