技術領域

本發(fā)明一般地涉及現(xiàn)場設備的溫度補償，并且具體地涉及使用描述現(xiàn)場設備的擴展區(qū)域的溫度平均傳感器而進行的補償。

背景技術：

術語“現(xiàn)場設備”指代被設計為測量并且控制過程參數(shù)(比如壓力、溫度和流速)的廣泛的過程管理設備?，F(xiàn)場設備同時包括變送器(配置變送器以利用傳感器模塊來測量或者感測過程參數(shù))和控制器(配置控制器以利用控制模塊來修改或者控制該參數(shù)(例如通過對閥定位或者調節(jié)壓力))?，F(xiàn)場設備還包括多傳感器變送器(比如壓力/溫度變送器)以及包括傳感器模塊和控制模塊兩者在內的集成控制器(例如，集成流控制器)?，F(xiàn)場設備還可以使用更一般化的現(xiàn)場模塊，其可以包括一系列有關的測量和控制功能(例如，在集成靜壓油罐計量系統(tǒng)中)。

現(xiàn)場設備在包括制造、液體處理、食品準備和環(huán)境控制的應用中具有廣泛的用途，并且被應用于廣泛的過程材料上，包括空氣、水、液體碳氫化合物燃料、天然氣、膠、樹脂、薄膜、以及熱塑性塑料(比如聚氯乙烯(PVC))。大多數(shù)這些應用要求至少某種形式的溫度補償，其通常必須考慮直接和間接影響。直接影響包括過程材料本身中的溫度依賴性，特別是與壓力和容積相關的測量。間接影響包括現(xiàn)場設備中的溫度依賴性，比如熱電傳感器響應、模數(shù)(A/D)或者數(shù)模(D/A)轉換器中的溫度依賴性、以及其它相關影響。

直接溫度補償要求對過程材料的測量，其通常涉及大的存貨(inventory)和流量。這在例如能源部門應用(類似石油精煉以及批量燃料運輸)中尤其如此，其中甚至在單個流單元或者存儲容量中，過程溫度也會劇烈變化。因此，直接溫度補償使用多點溫度傳感器，或者備選地使用描述過程材料的擴展區(qū)域的特征的溫度平均傳感器。

另一方面，對現(xiàn)場設備的溫度補償傳統(tǒng)上依賴于單點補償傳感器?，F(xiàn)場設備一般相對于典型的過程容量(volume)來說是小的，并且在理想化的情況中，溫度不會在這個尺度上顯著地變化。此外，由于現(xiàn)場設備強調簡單、緊湊以及魯棒性的設計方法，因此在任何情況下難以在現(xiàn)場設備中并入復雜的多點補償系統(tǒng)。

然而，在實際運行條件下，顯著的非均勻溫度條件確實會出現(xiàn)。過程熱流、維護操作以及改變的環(huán)境條件都會產(chǎn)生溫度梯度，其在典型的現(xiàn)場設備兩端上有時可能超過10-20℃。在該條件下，單點傳感器可能不能充分地描述現(xiàn)場設備，導致信號漂移、偏置、以及其它效應。從而需要可以克服該缺陷的溫度補償技術，以對現(xiàn)有技術進行改進。

技術實現(xiàn)要素：

一種平均溫度補償現(xiàn)場設備，使用傳感器模塊來描述與過程材料相關聯(lián)的過程參數(shù)，并且使用溫度平均傳感器以描述現(xiàn)場設備中的擴展區(qū)域。該傳感器模塊和溫度平均傳感器產(chǎn)生模擬信號，該模擬信號由模數(shù)(A/D)轉換器進行數(shù)字化。微處理器生成作為該數(shù)字化信號的補償輸出，并且接口利用商業(yè)上可用的通信協(xié)議來發(fā)送該輸出。

在不同實施例中，傳感器模塊包括壓力換能器(transducer)、熱電偶換能器、流量計、液位(level)傳感器或者另一形式的傳感器。備選地，現(xiàn)場設備是多傳感器設備，包括多個該功能。溫度平均傳感器典型地包括柔性(flexible)電阻溫度器件(或者RTD)，并且通信協(xié)議是標準模擬協(xié)議、混合模擬-數(shù)字(或者)協(xié)議、或者數(shù)字協(xié)議(比如Fieldbus)，并且采用無線或者硬連線控制總線技術。

平均溫度補償控制器包括平均溫度傳感器、電子模塊以及控制模塊。電子模塊被配置為接收過程控制輸入，并且根據(jù)過程控制輸入以及來自溫度平均傳感器的補償信號而產(chǎn)生補償后的控制輸出?？刂颇K被配置為根據(jù)補償后的控制輸出來影響過程參數(shù)。在不同實施例中，控制模塊包括溫度控制器、壓力調整器、或者液體液位控制器。在其它實施例中，控制模塊包括閥定位器或者閥致動器，并且控制器還包括被配置為描述流率的傳感器模塊。在這些實施例中，控制器包括集成的流控制器。

一種溫度平均現(xiàn)場設備補償?shù)姆椒?，包括生成描述過程參數(shù)的過程信號，感測現(xiàn)場設備的擴展區(qū)域上的平均溫度、根據(jù)平均溫度來補償過程信號，并且根據(jù)補償后的過程信號來產(chǎn)生輸出。在一個實施例中，過程信號包括傳感器信號，并且該輸出包括補償后的輸出。在另一個實施例中，該過程信號包括過程控制輸入，并且該輸出包括補償后的過程控制輸出。備選地，該現(xiàn)場設備是集合上述功能的集成控制器。

附圖說明

圖1A示出了平均溫度補償變送器的框圖。

圖1B示出了平均溫度補償現(xiàn)場設備的框圖。

圖2示出了在壓力感測實施例中的圖1中的變送器的橫截面示意圖。

圖3A示出了圖2中的壓力變送器的側視圖，其受到由漂移引起的(依賴于時間的)溫度梯度的影響。

圖3B示出了圖2中的壓力變送器的側視圖，其受到由偏置引起的(準穩(wěn)態(tài))溫度梯度的影響。

圖4A示出了具有基本均勻敏感度的柔性和大體上線性的溫度平均傳感器的示意圖。

圖4B示出了具有優(yōu)先敏感度的柔性和大體上線性的溫度平均傳感器的示意圖。

圖4C示出了具有基本均勻敏感度的柔性和大體上為平面的溫度平均傳感器的示意圖。

圖4D示出了具有優(yōu)先敏感度的柔性和大體上為平面的溫度平均傳感器的示意圖。

圖5A示出了圖4A的溫度平均傳感器的示意圖，其具有兩線橋輸出結構。

圖5B示出了圖4A的溫度平均傳感器的示意圖，其具有三線橋輸出結構。

圖5C示出了圖4A的溫度平均傳感器的示意圖，其具有四線輸出配置。

圖6A示出了在自動校正實施例中的圖1A的變送器的框圖。

圖6B示出了在自動校正實施例中的圖1B的控制器的框圖。

具體實施方式

圖1A示出了平均溫度補償變送器10的框圖。變送器10是現(xiàn)場設備，包括外殼11、主測量傳感器(“傳感器模塊”)12、溫度平均傳感器(“T_avg傳感器”)13以及電子模塊14A。

外殼11由耐用材料(比如金屬或者耐用塑料)構成。該外殼包括被配置為保護內部組件的安全的內部安裝結構，該內部組件包括傳感器12和13以及電子模塊14A。外殼11將這些內部組件絕緣，將它們與不利的環(huán)境條件(比如潮濕或者腐蝕性媒介)屏蔽，并且避免他們與過程機器、工具、下落物體或者其它潛在威脅相接觸。外殼11還提供被配置為將變送器11與包含過程材料的過程結構相連接的連接結構。

傳感器模塊12被配置為生成描述與過程材料相關聯(lián)的物理參數(shù)(過程參數(shù))的模擬傳感器信號。在不同的實施例中，例如傳感器模塊12包括壓力傳感器(比如壓阻壓力傳感器、電容性壓力傳感器、或者機電壓力傳感器)，每一種都被配置為描述(或者測量)過程壓力。備選地，傳感器模塊12包括溫度傳感器(比如熱電偶溫度換能器)、流量計(比如質量流量計)、液體液位傳感器、或者另一種形式的傳感器。變送器10還具有多傳感器實施例，比如包括多個傳感器模塊12的壓力/溫度變送器。

溫度平均傳感器(T_avg傳感器)13包括溫度響應元件，比如電阻溫度器件(RTD)。溫度平均傳感器13具有擴展的敏感區(qū)域，與現(xiàn)有技術的單點(或者單點)傳感器有所區(qū)別，以及與包括多個離散的單點傳感器的多點(或者多點)傳感器有所區(qū)別。傳感器13生成描述變送器10內的擴展區(qū)域的模擬補償信號，提供了適用于多種現(xiàn)場模塊形狀以及現(xiàn)場設備應用的更具代表性的補償信號。

在傳感器模塊12包括熱電偶溫度換能器的實施例中，T_avg傳感器13有利于冷端(cold-junction)補償。然而，由于T_avg傳感器13在敏感度上不限于接近熱電偶的單個點，因此可將T_avg傳感器13配置為描述電子模塊14A中的溫度相關組件或者現(xiàn)場設備中的其它溫度相關元件。還可配置T_avg傳感器以描述接近過程材料的外殼11的區(qū)域，使得T_avg傳感器13還描述過程溫度。

電子模塊14A包括模數(shù)轉換器(A/D)15A、微處理器16以及接口(I/F)17。在一些實施例中，電子模塊還包括用于預先放大來自傳感器模塊12和T_avg傳感器13的模擬信號的預放大器組件。備選地，傳感器模塊12或者T_avg傳感器13包括集成的預放大器組件。

A/D 15A將來自主傳感器12和T_avg傳感器13的模擬信號進行數(shù)字化。A/D具有線性、雙線性以及非線性的實施例，以適合于傳感器模塊12和T_avg傳感器13的特定敏感度和刻度范圍。A/D是不同的閃速A/D(flash A/D)，使用sigma-delta調制，或者使用另一種轉換架構，如來自多個商業(yè)供貨商所提供的。在一些實施例中，電子模塊14A包括單元(unitary)A/D 15A，被配置為將來自主傳感器12和T_avg傳感器13的信號進行數(shù)字化。

微處理器16為A/D 15A提供定時(clock)，并且可選地設置A/D參數(shù)，比如雙線性斷點或者轉換尺度(scale)。微處理器還根據(jù)數(shù)字化的補償信號來補償數(shù)字化的傳感器信號，生成補償后的傳感器輸出。典型地，最初根據(jù)數(shù)字化信號的預校準(工廠設置)來執(zhí)行補償，但是變送器和其它更一般化的現(xiàn)場設備典型地也提供基于現(xiàn)場的校準。

微處理器16向接口(I/F)17提供補償后的傳感器輸出。微處理器16還可以被配置為提供補償信號(以數(shù)字或者模擬形式)和日期戳、時間戳或者表示主傳感器12和T_avg傳感器13的運行狀態(tài)的診斷信號。在一些實施例中，微處理器16包括附加功能，用于對傳感器信號進行線性化、重新設置變送器的范圍、調整阻尼特征、或者提供附加的診斷信號。

接口17向手持控制器、遠程操作器、或者自動控制系統(tǒng)(比如來自包括Emerson Process Management在內的商業(yè)供貨商的DeltaV)發(fā)送補償后的輸出。在一個實施例中，I/F 17支持Profibus/Fieldbus通信協(xié)議，這是雙向數(shù)字協(xié)議。在其它實施例中，I/F 17支持標準的4-20mA模擬信號協(xié)議，或者混合協(xié)議(比如)，該協(xié)議將數(shù)字通信疊加在標準模擬信號之上。還可配置該接口以經(jīng)由無線射頻(RF)發(fā)射機進行通信，例如與基于HART的1420無線網(wǎng)關(同樣來自Emerson Process Management)兼容的902-928MHz信號。

在變送器10的運行中，主傳感器12和T_avg傳感器13向A/D 15A提供模擬信號。微處理器16為A/D提供定時，該A/D對模擬信號進行數(shù)字化，將它們轉換為數(shù)字信號。微處理器16根據(jù)數(shù)字補償信號對數(shù)字傳感器信號進行補償，生成用于I/F 17的補償后的傳感器輸出。該接口根據(jù)上述一個或者更多個通信協(xié)議來發(fā)送補償后的輸出。

在HART和Fieldbus的實施例中，I/F 17接收數(shù)字控制信號(該信號用于由微處理器16請求A/D時鐘)，以提供A/D轉換參數(shù)，設置日期和時間戳信息，協(xié)助校準或者診斷，或者用于其它過程管理和控制的目的。在這些實施例中，I/F 17還可以以數(shù)字形式發(fā)送各種診斷信號。

圖1B示出了平均溫度補償控制器18的框圖。在該實施例中，控制器18是包括外殼11、T_avg傳感器13、電子模塊14B以及控制模塊19的現(xiàn)場設備。

外殼11以及T_avg傳感器13可以按照上文參考圖1A的變送器10所描述的來操作。然而，與變送器10不同，控制器18包括電子模塊14B而不是電子模塊14A，以及包括控制模塊19而不是傳感器模塊12。

電子模塊14B包括A/D 15A、微處理器16以及I/F 17，并且可以包括如上文所述的預放大器組件。電子模塊14B還包括數(shù)模(D/A)轉換器15B。

控制模塊19不同地包括例如商業(yè)上可用的溫度控制器、壓力調整器、液體液位控制器、閥定位器、閥致動器、或者流控制器。備選地，控制模塊19是具有測量和控制功能的更一般化的現(xiàn)場模塊，比如流體靜壓油罐計量系統(tǒng)的組件。然而，不管特定的實施例如何，控制模塊19對溫度相關的過程參數(shù)應用溫度相關測量和控制技術，因此從與上文針對傳感器模塊12和變送器10所描述的溫度補償相似的溫度補償中獲益。

在現(xiàn)場設備18的運行中，I/F 17還被配置為經(jīng)由標準模、HART或者Fieldbus通信協(xié)議接收過程控制輸入。微處理器16根據(jù)來自T_avg傳感器13的補償信號對控制信號進行補償，然后為D/A轉換器15B提供定時以產(chǎn)生用于控制模塊19的補償后的(模擬)控制輸出。補償功能是工廠校準的或者是現(xiàn)場校準的，或者依賴于如上所述的校準的組合。

補償后的控制輸出包括電流電平、可變寬度的電脈沖、氣壓或者另一種控制輸出?？刂颇K19被配置為根據(jù)控制輸出來影響過程參數(shù)，例如通過對閥進行致動或者定位，或者通過向電阻性加熱器提供電流。本質上，鑒于傳感器模塊被配置為被動地描述過程參數(shù)(即，通過對其進行測量)，控制模塊19被配置為主動地描述該參數(shù)(即，通過物理上影響或者改變該參數(shù))。

注意，圖1A和1B僅僅是大范圍的潛在實施例的代表。具體地，可以將基于平均溫度的補償?shù)膬?yōu)點同樣應用于變送器、控制器、多傳感器變送器、集成控制器和其它的更一般化的現(xiàn)場設備，并且可以應用于商業(yè)上可用的系統(tǒng)和定制的系統(tǒng)。

圖2示出了壓力感測實施例中的變送器10的橫截面示意圖。在該實施例中，變送器10包括3051T系列的電容型壓力變送器和溫度平均傳感器13。3051T來自Emerson Process Management的分部Rosemount，Inc.，of Chanhassen，Minnesota。

在圖2的實施例中，外殼11包括變送器罩21、終端罩22、安裝元件23、以及連接螺母24。在外殼11中包括內部變送器元件，該內部變送器元件包括傳感器模塊12、T_avg傳感器13、電子模塊14A以及(在本實施例中)包括終端塊25。

圖2中的組件的相對大小、形狀和位置示出了一系列潛在的現(xiàn)場設備配置，其中3051T系列的變送器僅為一個例子。然而，圖2說明了本文披露的溫度平均補償技術的總體優(yōu)點，這些優(yōu)點在所有潛在的實施例中是固有的。

具體地，T_avg傳感器13被配置為生成描述變送器10的擴展區(qū)域或者任何一般化的現(xiàn)場設備的擴展區(qū)域的補償信號。例如，可以將T_avg傳感器13配置為同時描述接近傳感器模塊12和電子模塊14A處的溫度，以及外殼11中接近其它溫度相關組件(或者備選地，過程材料)的區(qū)域。當現(xiàn)場設備遭受非均勻溫度影響時，這種適應性特別重要。

圖3A示出了圖2中體現(xiàn)的變送器10的側視圖，具有漂移引起的(時間相關的)溫度梯度。變送器10包括T_avg傳感器13(以虛線示出)以及外殼11。外殼11包括罩21和22、安裝元件23、連接螺母24、導管連接31以及名稱牌32。變送器10的其它內部元件如上文參考圖2所述，但是并沒有在圖3A中示出。

由等溫線T₁、T₂和T₃來描述溫度梯度，這些等溫線描述了非均勻的溫度梯度，該溫度梯度通常從圖3A的左上方向右下方下降(即T₁＜T₂＜T₃)。例如，由于輻射熱源(比如日光)的引入、過程熱流的變化、或者另一種時間相關的影響而導致環(huán)境溫度的時間相關的變化，從而導致梯度的出現(xiàn)。

單點溫度補償技術(現(xiàn)有技術中的典型技術)需要溫度平衡的最優(yōu)布局(即，溫度在現(xiàn)場設備中處處相同)和與圖3A中相似的非均勻運行條件的不可預測的影響之間的折中。具體地，由于傳感器處的溫度以及在現(xiàn)場設備的其他元件處的溫度之間的瞬時(時間相關)變化，單點傳感器會產(chǎn)生信號漂移。這引起補償信號背離其“真實”或者標稱值，相應地又會引起傳感器輸出的漂移。

由于溫度平均傳感器13的擴展敏感區(qū)域同時描述了梯度上的不同溫度區(qū)域，溫度平均傳感器13較少受制于信號漂移。這提供了更具代表性的補償信號，并且允許對改變溫度更快地做出響應。此外，在柔性傳感器實施例中，T_avg傳感器13可以遵從幾乎任何現(xiàn)場設備的外形，并且針對平衡和非平衡溫度條件而具體進行配置。

圖3B示出了圖2的實施例中的變送器10的側視圖，具有偏置引起的(準穩(wěn)態(tài))溫度梯度。這里，溫度從圖3A的下部向上部減少(再一次地，T₁＜T₂＜T₃)。由于通過變送器10的過程熱量的準穩(wěn)態(tài)流或者由于另一個熱流而導致該梯度的出現(xiàn)。

類似于圖3B中所示的準穩(wěn)態(tài)梯度可以引起信號偏置。偏置(或者“偏移量”)類似于信號漂移，其中偏置是由單點補償傳感器處的溫度與現(xiàn)場設備的其它組件處的溫度之間的差異而引起的。然而，信號偏置可以比信號漂移更持久，這是由于準穩(wěn)態(tài)熱流傾向于產(chǎn)生更穩(wěn)定的梯度，該梯度可能不會隨著時間而降低。

由于溫度平均傳感器13具有比單點傳感器產(chǎn)生更具代表性的補償信號的擴展敏感區(qū)域，因此溫度平均傳感器13相對于現(xiàn)有技術來說較少受制于偏置。此外，可以將T_avg傳感器13配置為提供統(tǒng)一的(unified)、緊湊封裝的單一補償信號，這與需要多個離散的單點組件的更復雜的多點(多點)系統(tǒng)相反。

圖4A是示出了具有基本均勻的敏感度的柔性(并且大體上是線性的)實施例中的溫度平均傳感器13的示意圖。在該實施例中，傳感器13包括電阻溫度器件(RTD)，該器件包括引線41和42、護套(sheath)43以及基本均勻的線芯(wire core)44。

引線41和42與線芯44的相對端電連接，使得引線41和線芯44形成沿著T_avg傳感器13的長度的電路徑。參考下面的圖5A-5C來討論引線和外部電子設備之間的連接。

護套43被配置為對線芯44進行保護和電絕緣。該護套包括柔性導管、柔性軟管、柔性塑料涂層、或者另一種形式的護套材料。護套43的橫截面形狀是各種形狀，包括基本上的圓形、基本上的長方形、或者其它形狀，使得護套43大體上遵循線芯44的橫截面形狀。

線芯44是電阻性導電線芯，包括DM級別(或者歐洲標準)的鉑、參考級別(至少99.999％純度)的鉑、鎳、銅、鎳/鐵合金、或者具有溫度相關電阻系數(shù)的另一種材料。典型地，將線芯44纏繞在絕緣芯繞組(圖中未示出)上，或者備選地，將線芯44在芯軸(圖中也未示出)中盤繞。采用來自于Weed Instruments of Round Rock，Texas；RdF Corporation of Hudson，New Hampshire；Emerson Process Management以及其它商業(yè)供貨商的RTD來提供該線芯。護套43、線芯44以及芯繞組或者芯軸典型地是柔性的，允許T_avg傳感器13遵循如上所述的多種現(xiàn)場設備的形狀。

在圖4A的實施例中，線芯44是基本均勻的，以基本相同的密度在整個T_avg傳感器13上纏繞。這提供了簡單的RTD形狀和均勻加權的平均溫度補償信號，該信號是沿著傳感器13的整個敏感區(qū)域上被大致同等地采樣的。

圖4B示出了在具有優(yōu)先敏感度的柔性和大體上線性的實施例中的T_avg傳感器13的示意圖。在該實施例中，引線41和42以及護套43與參考圖4A所描述的相同，但是線芯44不是基本均勻的。取而代之地，線芯44包括多個擴展的敏感區(qū)域45，在該區(qū)域中，線芯是相對密集地纏繞的，而且還包括多個較不敏感的區(qū)域46，在該區(qū)域中，線芯是相對不密集地纏繞的，并且在一些實施例中，由對溫度較不敏感的材料來代替。

圖4B中的優(yōu)先敏感度的實施例提供了對非均勻溫度梯度的額外適應性，比如在圖3A和3B中示出的那些非均勻溫度梯度。一般地，將擴展的敏感區(qū)域45定位在接近現(xiàn)場設備的基本上溫度敏感的組件邊，使得補償信號優(yōu)先描述這些組件。還可以在傳感器13和溫度敏感組件之間提供具有相似效應的熱耦合。這提供了在將傳感器13裁適為任何特定現(xiàn)場設備的形狀和運行特征時的附加靈活性，同時保留了簡單的、單信號的、單元元件的設計。

圖4C是示出了具有基本均勻的敏感度的柔性并且大體上為平面的實施例中的T_avg傳感器13的示意圖。在該實施例中，傳感器13包括薄膜RTD，該薄膜RTD包括引線41和42以及基本均勻的薄膜線芯44(典型地通過在基底47上沉積而形成)。一般地，在線芯的頂部還存在保護性和絕緣涂層，但是這在圖4C中未示出。

圖4D是示出了具有優(yōu)先敏感度的柔性并且大體上為平面的實施例中的T_avg傳感器13的示意圖。在該實施例中，線芯具有擴展的敏感區(qū)域45以及相對不敏感的區(qū)域46，與圖4B中所示的類似。

圖4C和圖4D示出了適用于微流體和其它小尺度應用、柔性的薄壁現(xiàn)場設備以及組件大小和厚度是重要因素的其它應用的實施例。典型地，在柔性基底(比如聚酰亞胺薄膜)上形成這些實施例，比如來自3M Corporation of St.Paul，Minnesota的聚酰亞胺薄膜。備選地，在剛性基底(比如基于硅的基底或者陶瓷基底)上形成非柔性平面的實施例。

圖5A-5C示出了用于溫度平均傳感器13的各種輸出接線配置。在大體上線性、柔性和均勻敏感度的RTD實施例中示出了T_avg傳感器(參見圖4A)，但是這僅是說明性的?？梢詫⑦@些接線配置同等地應用于柔性和剛性實施例中、應用于大體上線性或者大體上為平面的實施例中，并且能夠應用于其它傳感器形狀。

圖5A是示出了具有兩線橋輸出配置的T_avg傳感器13的示意圖。在該實施例中，輸出接線包括連接在線芯44兩端上的引線41和42，以及橋電阻器51、52和53。在微處理器16中包括可變電壓源54以及安培計55。

兩線橋提供了相對簡單、魯棒性的輸出接線配置。橋電阻器51、52和53與引線41和42相連，并且與A/D轉換器15A相連?？勺冸妱菰?4提供通過T_avg傳感器13的電流，由橋電阻器53加以限制。沿著RTD的平均溫度是線芯44的電阻的函數(shù)，其由歐姆定律來確定：

由A/D 15A來確定電壓V，并且由電勢源54來確定電流I，如同經(jīng)由電流表55所穩(wěn)流(備選地，如在下面圖5C的實施例中所描述的穩(wěn)流源)。

圖5B是示出了具有三線橋輸出配置的T_avg傳感器13的示意圖。與圖5A的兩線橋相比較，三線橋需要第三引線56。三線橋減少了引線41和42中的串聯(lián)電阻的影響，在A/D 15A處產(chǎn)生很大程度上獨立于該影響的信號。

圖5C是示出了具有四線輸出配置的T_avg傳感器13的示意圖。該配置需要第三引線56和第四引線57，其減少了不匹配的引線電阻的影響。在本實施例中，不存在橋電阻器，并且由穩(wěn)流源58和伏特計59分別替代可變電勢源54和安培計55。

如圖5A-5C所示，RTD具有由于電壓源54(或者，在圖5C中，電流源58)提供的通過線芯44的電流而引起的自加熱。自加熱的程度是傳輸至線芯的功率；即

P＝IV， [2]

其中P是自加熱功率，其依賴于電流I和電壓V。

自加熱使得線芯具有比其周圍環(huán)境稍高的溫度，這改變了它的電阻并且從而向補償信號中引入了自加熱分量?？梢酝ㄟ^確定自加熱指數(shù)(SHI)來校正自加熱，該指數(shù)簡單地是RTD電阻和自加熱功率之間的(接近線性的)關系的斜率。即：

其中R₁和R₂分別是與功率級別P₁和P₂相對應的電阻。

本質上，SHI是電阻的改變與自加熱功率的改變的比率。經(jīng)由等式2找到自加熱功率，使用在RTD兩端上測量的電流I和電壓V，并且經(jīng)由歐姆定律(等式1)找到電阻。一旦確定SHI，通過與自加熱功率成比例地將電阻R減少ΔR，可以針對任何電流I和任何電壓V而校正RTD信號：

ΔR＝SHI×P. [2]

圖6A示出了在自動校正實施例中的變送器10的框圖。在該實施例中，微處理器16還包括如圖5A和5B所示的可變電勢源54以及安培計55，或者備選地如圖5C所示的穩(wěn)流源58以及伏特計59。

為了針對自加熱的影響而自動校正T_avg傳感器13，微處理器16提供通過線芯的兩個不同電流，并且通過等式3計算自加熱指數(shù)(SHI)。然后在補償函數(shù)中使用自加熱指數(shù)，以使用等式4或者另一種類似算法來針對通過T_avg傳感器13的電流的影響而校正電阻R。這減少了自加熱對補償信號的影響，并且提供了更準確的補償后的傳感器輸出。

圖6B示出了自動校正實施例中的控制器18的框圖。在該實施例中，微處理器16還包括圖5A和5B所示的可變電勢源54以及安培計55，或者備選地如圖5C所示的穩(wěn)流源58和伏特計59。如上文剛剛描述的，微處理器16可操作地自動校正T_avg傳感器13。

圖6A和6B中的自動校正實施例特別適合于研究以及其它高精度應用。由于SHI的變化還指示線芯中的退化或者故障，然而自動校正實施例還提供用于T_avg傳感器13的重要的診斷工具。該診斷具有在工業(yè)液體處理、碳氫化合物精練以及存儲、批量液體運輸以及其它應用(其中溫度補償扮演過程關鍵角色)中的更廣泛的應用。

已經(jīng)通過優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。本領域技術人員將認識到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上進行改變。