教程:理解多变量传感器

越来越复杂的仪器设备的好处之一是，它们通常可以提供多个变量。这些额外的测量基本上是免费的，因为它们不需要任何额外的传感器或渗透到您的过程中。它们所需要的只是一种提取信息的方法。

根据主要变量的需要，多变量方法可分为三类。

纠正测量

大多数电子传感器在一定程度上受到不止一个变量的影响。例如，使用电容式或应变片技术的压力传感器受温度的影响。因此，这种设备的变送器进行温度测量，并使用该数据来纠正初级读数。由于测量是在变送器中，所以添加一种方法将其发送到控制系统通常是一件简单的事情。

使用校正测量数据的注意事项是确保您了解它的来源。本例中的温度是在传感器校正需要的地方取的，可能根本不能反映过程;它可能只是反映了发射机或电子设备周围的环境温度。在使用这些数据之前，请确保您了解它是什么。

多个测量

最常用的流量测量方法之一是使用孔板和差压计。有许多实现变化，但基本概念是基于已知障碍物两侧的压力读数来计算流量。虽然流量测量只需要差压值，但提取管道压力测量值并不困难。

另一个例子是腐蚀测量传感器。这些通常提供一般腐蚀和局部或点蚀的输出。使用这种设备也很容易获得电导率读数。

计算测量

随着变送器电子设备的日益复杂，将计算值添加到测量过程变量已变得简单得多。科里奥利流量计使用这种技术，可以计算出实际测量的三个变量的范围(见图表)。可能最常见的例子是设置你的科里奥利设备读数为加仑每分钟，因为该设备不提供测量体积。它根据对质量流量和密度的测量来计算体积。可以设置变送器，以提供您最需要的可用值作为主要变量。
请记住，多变量设备的所有测量值都以某种方式连接在一起。这些不是一堆互不相关的工具。你不可能找到一个管的线轴部分有一个磁性流量计，温度传感器和压力传感器都插入。工艺需求的特殊性排除了制造具有足够广泛适用性的类似产品以实现商业可行性的可能性。

提取数据

大多数设备设计为通过模拟信号(4-20 mA)或数字输出提供初级读数。然而，如果有更多的信息，你必须找到一种方法来获取它。

•一些设备提供多个(通常两个)模拟输出。这种方法当然有效，但需要的电缆和变量一样多。

•发送次要变量的最常见方法是通过主要模拟变量顶部的HART信号。如果您在控制系统中使用HART接口或HART I/O，则可以捕获二次测量，并以对流程有价值的任何方式使用它们。复杂的设备，如科里奥利流量计，允许您选择哪个输出来自模拟信号，哪些是覆盖的。HART读数装置有多种类型。有些将次要变量转换为相应的工程单位以供显示。其他人将它们转换成第二或第三个4- 20ma信号输入到DCS。甚至还有无线方式来获取信息。
正确设置HART接口可能是一个挑战，因为制造商使用这种机制的方式不同。您可能需要使用设备描述对任何给定设备的可用数据进行排序。如果您打算使用一些特定的信息，请确保它是可用的，因为即使是类似的设备，不同的制造商之间也几乎没有一致性。
(对于使用HART辅助信息来处理任何重要的事情，意见不一。控制系统的构建者通常同意它对监控是有价值的，但在使用它进行关键测量时则更加谨慎。与此同时，任何真正重要的测量都可能有自己的设备。)

•现场总线协议使多个变量非常简单，如果您使用该网络方法并拥有合适的设备。使用现场总线需要最少的设置，因为所有的变量，主要的和次要的，都可以在适当的工程单元中使用。此外，它们都可以用同样的重要性来处理。

在适当的环境中，多变量传感器可能非常有用，但要充分利用它们确实需要一些功课。作为你最好的第一步，确保你知道你的流程需要什么。

-由过程工业编辑Peter Welander编辑，PWelander@cfemedia.com，
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