DE3504329C2

DE3504329C2 -

Info

Publication number: DE3504329C2
Application number: DE19853504329
Authority: DE
Inventors: Bernd Ing.(Grad.) Heck; Dierk Dipl.-Phys. Dr. 2000 Hamburg De Schroeder
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Envec Mess und Regeltechnik GmbH and Co
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1987-11-19
Also published as: DE3504329A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differenzdruckmeßgerät mit einem flüssigkeitsgefüllten Einkammerdifferenzdrucksensor, der zwei Meßkondensatoren enthält, deren Kapazitäten sich mit einem zu erfassenden Differenzdruck gegensinnig und mit der Temperatur gleichsinnig ändern, und die über je eine Meßschaltung zur Bildung von Kehrwerten aus den Kapazitätswerten einerseits mit einem Subtrahierglied zur Bildung von Druckmeßwerten aus der Differenz und andererseits mit einem Summierer zur Bildung von Temperaturmeßwerten aus der Summe der reziproken Kapazitätswerte verbunden sind, sowie mit einem Subtrahierer, dessen einem Eingang Druckmeßwerte vom Subtrahierglied zugeführt sind, einer Subtrahierschaltung, deren einem Eingang Temperaturmeßwerte vom Summierer zugeführt sind, einem ersten und zweiten Rechner und einer Anzeigevorrichtung.The invention relates to a differential pressure measuring device with a liquid-filled single-chamber differential pressure sensor, which contains two measuring capacitors, the Capacities with a differential pressure to be recorded change in opposite directions and with the same temperature and each via a measuring circuit for the formation of reciprocal values from the capacity values on the one hand with a Subtractor for forming pressure measurements from the Difference and on the other hand with a totalizer for education of temperature measurements from the sum of the reciprocal Capacity values are connected, as well as with a Subtractor, one input of which measures pressure from Subtractor are fed to a subtractor circuit, whose one input temperature measurements from the summer are fed, a first and second computer and one Display device.

Aus der DE-OS 33 21 580 ist ein Differenzdruckmeßgerät eingangs genannter Art bekannt, welches vom Einkammerdifferenzdrucksensor verursachte Meßfehler korrigiert, indem von den Druckmeßwerten in einer ersten Subtrahierschaltung Korrekturwerte subtrahiert werden, die ein Maß für die Nullpunktsverschiebung des Einkammerdifferenzdrucksensors aufgrund von Fertigungstoleranzen sind und indem in einer weiteren Subtrahierschaltung von den Druckmeßwerten weitere Korrekturwerte subtrahiert werden, die ein Maß für die temperaturabhängige Nullpunktsdrift des Einkammerdifferenzdrucksensors sind. Im Anschluß daran werden diese teilweise korrigierten Druckmeßwerte in einer Dividierschaltung durch zusätzliche Korrekturwerte dividiert, welche der sowohl von der Temperaturänderung der Flüssigkeit als auch von fertigungsbedingten Toleranzen abhängigen Empfindlichkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors entsprechen. Die Dividierschaltung erzeugt somit ein Signal, dessen Wert näherungsweise der Differenz der auf die Meßmembranen des Einkammerdifferenzdrucksensors einwirkenden Drücke entspricht. Hierbei werden die der Nullpunktsdrift und der Empfindlichkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors entsprechenden Korrekturwerte aus Temperaturmeßwerten des Einkammerdifferenzdrucksensors gebildet, die ebenfalls unter Verwendung einfacher Rechenglieder korrigiert werden. Bei den Korrekturen der Druck- und Temperaturmeßwerte wird hierbei von linearen Abhängigkeiten der Summe der reziproken Kapazitätswerte von der Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors und der Differenz der reziproken Kapazitätswerte von dem zu messenden Differenzdruck ausgegangen. Unberücksichtigt bleibt, daß die Temperaturmeßwerte auch von der ersten und der zweiten Potenz des zu messenden Differenzdruckes abhängen. Außerdem sind die Druckmeßwerte wegen der Temperaturabhängigkeit der Federkonstanten der Meßmembranen von der ersten und der zweiten Potenz der Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors und wegen der Abhängigkeit der Federkonstanten der Meßmembranen von der Auslenkung auch von der dritten Potenz des zu messenden Differenzdruckes abhängig. Die vom bekannten Differenzdruckmeßgerät gelieferten Differenzdruckwerte sind somit wegen der unvollständigen Korrektur der Meßfehler um so ungenauer, je höher die Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors ist und je größer der auf die Meßmembranen des Einkammerdifferenzdrucksensors einwirkende Differenzdruck ist.From DE-OS 33 21 580 is a differential pressure measuring device known type, which is from the single-chamber differential pressure sensor corrected measurement errors caused, by taking the pressure measurements in a first subtracting circuit Correction values are subtracted, which is a measure for the zero point shift of the single-chamber differential pressure sensor are due to manufacturing tolerances and by in a further subtraction circuit from the Pressure measurement values, further correction values are subtracted, which is a measure of the temperature-dependent zero point drift of the single-chamber differential pressure sensor. After that are these partially corrected pressure readings in one Divider circuit by additional correction values divided which of both the temperature change the liquid as well as production-related Tolerances dependent sensitivity of the single chamber differential pressure sensor correspond. The divider circuit thus generates a signal, the value of which is approximately the Difference between the measuring diaphragms of the single-chamber differential pressure sensor corresponding pressures. Here the zero drift and the sensitivity of the Single-chamber differential pressure sensor corresponding correction values from measured temperature values of the single-chamber differential pressure sensor formed, also using simple Computing elements are corrected. When correcting the Pressure and temperature measurements are linear Dependencies of the sum of the reciprocal capacitance values the temperature of the single chamber differential pressure sensor and the difference of the reciprocal capacitance values from that to measuring differential pressure. Not considered remains that the temperature readings also from the first and the second power of the differential pressure to be measured depend. In addition, the pressure readings are due to the Temperature dependence of the spring constants of the measuring diaphragms from the first and second powers of Temperature of the single-chamber differential pressure sensor and because the dependence of the spring constants of the measuring membranes on the displacement also from the third power of the measuring differential pressure. That of the known Differential pressure measuring device delivered differential pressure values are therefore due to the incomplete correction of the Measurement error the less accurate the higher the temperature of the Single chamber differential pressure sensor is and the larger the on the measuring diaphragms of the single-chamber differential pressure sensor acting differential pressure is.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Differenzdruckmeßgerät zu schaffen, das auch größere Differenzdrücke unabhängig von Temperaturschwankungen des Einkammerdifferenzdrucksensors genau mißt.The object of the invention is a differential pressure measuring device to create that even larger differential pressures independently of temperature fluctuations of the single-chamber differential pressure sensor measures exactly.

Diese Aufgabe wird bei einem Differenzdruckmeßgerät eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß der erste Rechner dem anderen Eingang des Subtrahierers Druckschätzwerte zuführt, daß der Ausgang des Subtrahierers einen Integrierer zur Erzeugung eines dem zu messenden Differenzdruck entsprechenden Drucksignals ansteuert, das der Anzeigevorrichtung und dem ersten Rechner zugeführt wird, daß der zweite Rechner dem anderen Eingang der Subtrahierschaltung Temperaturschätzwerte zuführt, daß der Ausgang der Subtrahierschaltung ein Integrierglied zur Erzeugung eines Temperatursignals mit einem der Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors entsprechenden Wert ansteuert, das dem ersten Rechner und dem zweiten Rechner zugeführt wird, daß letzterer außerdem vom Integrierer mit dem Drucksignal angesteuert wird, und daß der erste Rechner zur Bestimmung der Druckschätzwerte aus dem Druck- und dem Temperatursignal anhand einer gespeicherten, druck- und temperaturabhängigen Differenzdruckmeßdruckeichfunktion des Einkammerdifferenzdrucksensors und der zweite Rechner zur Bestimmung der Temperaturschätzwerte aus dem Druck- und dem Temperatursignal anhand einer gespeicherten, druck- und temperaturabhängigen Temperatureichfunktion des Einkammerdifferenzdrucksensors ausgelegt sind.This task is done with a differential pressure measuring device initially mentioned type solved in that the first Calculator the other input of the subtractor pressure estimates feeds the output of the subtractor an integrator for generating one to be measured Controls the corresponding pressure signal, that the display device and the first computer supplied is that the second computer the other input of the Subtracting circuit supplies temperature estimates that the Output of the subtractor an integrator Generation of a temperature signal with one of the temperature of the single-chamber differential pressure sensor controls that the first computer and the second computer is supplied that the latter also with the integrator the pressure signal is driven, and that the first Calculator for determining the pressure estimates from the pressure and the temperature signal based on a stored, pressure and temperature dependent differential pressure calibration function of the single-chamber differential pressure sensor and the second computer to determine the temperature estimates from the pressure and the temperature signal based on a stored, pressure and temperature dependent temperature calibration function of the Single-chamber differential pressure sensors are designed.

Hierbei werden die Temperaturmeßwerte in einem ersten aktiven Filter soweit korrigiert, daß ein zweites aktives Filter aus den Druckmeßwerten und einem vom ersten aktiven Filter gelieferten fehlerfreien Temperatursignal ein Drucksignal erzeugt, dessen Werte dem auf den Einkammerdifferenzdrucksensor einwirkenden Differenzdruck genau entsprechen.Here, the temperature measurements in a first active filter corrected so far that a second active Filter from the pressure readings and one from the first active Filter supplied error-free temperature signal Pressure signal generated, the values of which on the single-chamber differential pressure sensor acting differential pressure exactly correspond.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.An embodiment of the invention is as follows described using the drawing.

Sie zeigt das aus einem Einkammerdifferenzdrucksensor und einer Auswerteschaltung bestehende Differenzdruckmeßgerät.It shows that from one Single chamber differential pressure sensor and an evaluation circuit existing differential pressure measuring device.

Das in der Figur dargestellte Differenzdruckmeßgerät weist einen Einkammerdifferenzdrucksensor 1 auf, der aus einem keramischen Grundkörper 2 besteht, in den ein durchgehender Kanal 3 eingearbeitet ist. Auf zwei Seiten des Grundkörpers 2 sind ebenfalls aus Keramik bestehende Membranen 4 und 5 befestigt. Sie können beispielsweise auf den Grundkörper 2 aufgeklebt sein. Die Membranen 4 und 5 bilden mit dem Grundkörper 2 einen geschlossenen Hohlraum, der mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist. Der Grundkörper 2 und die Membranen 4 und 5 können beispielsweise aus Aluminium-Oxyd-Keramik bestehen. Die Flüssigkeit kann beispielsweise Silikonöl sein.The differential pressure measuring device shown in the figure has a single-chamber differential pressure sensor 1 , which consists of a ceramic base body 2 , into which a continuous channel 3 is incorporated. Membranes 4 and 5 made of ceramic are also fastened on two sides of the base body 2 . For example, they can be glued to the base body 2 . The membranes 4 and 5 form with the base body 2 a closed cavity which is filled with an incompressible liquid. The base body 2 and the membranes 4 and 5 can consist, for example, of aluminum oxide ceramic. The liquid can be silicone oil, for example.

Die Innenseiten der Membranen 4 und 5 sind mit Schichtelektroden belegt, die mit auf den gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 2 aufgebrachten weiteren Schichtelektroden Meßkondensatoren C 1 und C 2 bilden.The inner sides of the membranes 4 and 5 are coated with layer electrodes which form measuring capacitors C 1 and C 2 with further layer electrodes applied on the opposite sides of the base body 2 .

Die Schichtelektroden der Meßkondensatoren C 1 und C 2 sind mit Meßschaltungen 6 und 7 verbunden, welche die Kapazitäten der Meßkondensatoren C 1 und C 2 erfassen und Signale erzeugen, deren Werte der reziproken Kapazität des jeweiligen Meßkondensators entsprechen. Die Meßschaltungen 6 und 7 können beispielsweise als Operationsverstärker ausgebildet sein, die über je einen Meßkondensator C 1 bzw. C 2 gegengekoppelt sind, von einem Oszillator mit einem Signal mit konstanter Frequenz gespeist werden und ausgangsseitig mit einem Gleichrichter verbunden sind.The layer electrodes of the measuring capacitors C 1 and C 2 are connected to measuring circuits 6 and 7 , which detect the capacitances of the measuring capacitors C 1 and C 2 and generate signals whose values correspond to the reciprocal capacitance of the respective measuring capacitor. The measuring circuits 6 and 7 can be designed, for example, as operational amplifiers, which are coupled against each other via a measuring capacitor C 1 or C 2, are fed by an oscillator with a signal with a constant frequency and are connected on the output side to a rectifier.

Die von den Meßschaltungen 6 und 7 erzeugten Signale werden einerseits einem Subtrahierglied 8 zur Bildung von Druckmeßwerten aus der Differenz der reziproken Kapazitätswerte der Meßkondensatoren C 1 und C 2 und andererseits einem Summierer 9 zur Bildung von Temperaturmeßwerten aus der Summe der reziproken Kapazitätswerte der Meßkondensatoren C 1 und C 2 zugeführt. Die Druckmeßwerte entsprechen hierbei näherungsweise der Differenz der auf die Membranen 4 und 5 einwirkenden Drücke P 1 und P 2, während die Temperaturmeßwerte näherungsweise der Temperatur der im Einkammerdifferenzdrucksensor befindlichen Flüssigkeit entsprechen.The signals generated by the measuring circuits 6 and 7 are on the one hand a subtractor 8 for forming pressure measurements from the difference between the reciprocal capacitance values of the measuring capacitors C 1 and C 2 and on the other hand a summer 9 for forming temperature measurements from the sum of the reciprocal capacitance values of the measuring capacitors C 1 and C 2 supplied. The pressure measurements correspond approximately to the difference between the pressures P 1 and P 2 acting on the membranes 4 and 5 , while the temperature measurements correspond approximately to the temperature of the liquid located in the single-chamber differential pressure sensor.

Die Ausgangsklemme des Subtrahiergliedes 8 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Subtrahierers 10 verbunden, dessen invertierender Eingang von einem ersten Rechner 11 angesteuert wird. Der Subtrahierer 10 steuert einen Integrierer 12 an, der einerseits an eine Anzeigevorrichtung 13 und andererseits an einen Eingang des ersten Rechners 11 angeschlossen ist.The output terminal of the subtractor 8 is connected to the non-inverting input of a subtractor 10 , the inverting input of which is controlled by a first computer 11 . The subtractor 10 controls an integrator 12 , which is connected on the one hand to a display device 13 and on the other hand to an input of the first computer 11 .

Der Summierer 9 ist ausgangsseitig mit dem nicht-invertierenden Eingang einer Subtrahierschaltung 14 verbunden, deren invertierender Eingang von einem zweiten Rechner 15 angesteuert wird. Die Subtrahierschaltung 14 ist ausgangsseitig mit einem Integrierglied 16 verbunden, das mit den Eingängen des ersten und des zweiten Rechners 11 und 15 verbunden ist. Der Rechner 15 wird außerdem vom Integrierer 12 angesteuert. Die Rechner 11 und 15 können beispielsweise als digitale Rechenglieder ausgebildet sein, deren Eingänge mit A/S-Wandlern und deren Ausgänge mit D/A-Wandlern verbunden sind. Hierbei sind die Rechenglieder 8, 9, 10, 12, 14 und 16 als analoge Rechenglieder ausgebildet, die analoge Spannungssignale aufnehmen, verarbeiten und erzeugen.On the output side, summer 9 is connected to the non-inverting input of a subtracting circuit 14 , the inverting input of which is controlled by a second computer 15 . The subtraction circuit 14 is connected on the output side to an integrating element 16 which is connected to the inputs of the first and second computers 11 and 15 . The computer 15 is also controlled by the integrator 12 . The computers 11 and 15 can for example be designed as digital computing elements, the inputs of which are connected to A / S converters and the outputs of which are connected to D / A converters. The arithmetic elements 8, 9, 10, 12, 14 and 16 are designed as analog arithmetic elements that receive, process and generate analog voltage signals.

Die Rechenglieder 8, 9, 10, 12, 14 und 16 können auch als digitale Rechenglieder ausgebildet sein, wobei dann den Meßschaltungen 6 und 7 je ein A/D-Wandler nachgeschaltet ist. Hierbei werden die digitalen Rechenglieder 11 und 15 ohne Verwendung von A/D- bzw. D/A-Wandlern betrieben.The computing elements 8, 9, 10, 12, 14 and 16 can also be designed as digital computing elements, in which case the measuring circuits 6 and 7 are each followed by an A / D converter. Here, the digital computing elements 11 and 15 are operated without the use of A / D or D / A converters.

Weiterhin können die Meßschaltungen 6 und 7 als Oszillatoren ausgebildet sein, deren Frequenz sich mit der reziproken Kapazität von Kondenstoren ändert, die in dem frequenzbestimmenden Schaltungsteil des jeweiligen Oszillators enthalten sind. Die Kondensatoren werden im Ausführungsbeispiel von den Meßkondensatoren C 1 und C 2 gebildet. Hierbei sind die Rechenglieder 8, 9, 10, 12, 14 und 16 derart ausgebildet, daß sie Frequenzsignale verarbeiten. Die digitalen Rechenglieder 11 und 15 sind hier eingangs- bzw. ausgangsseitig mit Wandlern verbunden, die Frequenzsignale in digitale Signale bzw. digitale Signale in Frequenzsignale umwandeln.Furthermore, the measuring circuits 6 and 7 can be designed as oscillators, the frequency of which changes with the reciprocal capacitance of capacitors which are contained in the frequency-determining circuit part of the respective oscillator. In the exemplary embodiment, the capacitors are formed by the measuring capacitors C 1 and C 2 . The computing elements 8, 9, 10, 12, 14 and 16 are designed in such a way that they process frequency signals. The digital arithmetic elements 11 and 15 are here connected on the input or output side to converters which convert frequency signals into digital signals or digital signals into frequency signals.

Wirkt auf die Membrane 4 ein Druck P 1, der größer ist als ein auf die Membrane 5 einwirkender Druck P 2, erzeugt das Subtrahierglied 8 dem Differenzdruck Δ P=P 1-P 2 näherungsweise entsprechende positive Druckmeßwerte. Gleichzeitig erzeugt der Summierer 9 Temperaturmeßwerte, die der Temperatur T der Flüssigkeit im Einkammerdifferenzdrucksensor 1 näherungsweise entsprechen.If a pressure P 1 acts on the membrane 4 , which is greater than a pressure P 2 acting on the membrane 5 , the subtractor 8 generates the positive pressure measured values approximately corresponding to the differential pressure Δ P = P 1 - P 2 . At the same time, the summer 9 generates measured temperature values which approximately correspond to the temperature T of the liquid in the single-chamber differential pressure sensor 1 .

Hierbei werden die Druckmeßwerte aus der Differenz der reziproken Kapazitätswerte der Meßkondensatoren C 1 und C 2 gebildet, die sich aus der Temperatur T der Flüssigkeit und der Differenz Δ P der Drücke P 1 und P 2 nach folgender Beziehung ergibt:The pressure measurement values are formed from the difference between the reciprocal capacitance values of the measurement capacitors C 1 and C 2 , which results from the temperature T of the liquid and the difference Δ P of the pressures P 1 and P 2 according to the following relationship:

1/C 1 - 1/C 2 = f + g T + hT² + i Δ P + k Δ P³ + 1 Δ PT + m Δ PT²1 / C 1 - 1 / C 2 = f + g T + hT ² + i Δ P + k Δ P ³ + 1 Δ PT + m Δ PT ²

Die Temperaturmeßwerte werden aus der Summe der reziproken Kapazitätswerte der Meßkondensatoren C 1 und C 2 gebildet, die sich nach der folgenden Beziehung ergibt:The temperature measured values are formed from the sum of the reciprocal capacitance values of the measuring capacitors C 1 and C 2 , which results from the following relationship:

1/C 1 + 1/C 2 = a + b T + c T ² + d Δ P + e Δ P²1 / C 1 + 1 / C 2 = a + b T + c T ² + d Δ P + e Δ P ²

Hierbei bedeutenHere mean

a, fder Nullpunktsverschiebung der Meßwerte aufgrund von Fertigungstoleranzen des Einkammerdifferenzdrucksensors entsprechende Größen,b, cder Empfindlichkeit bei der Temperaturerfassung entsprechende Größen, die von der Volumenänderung der Füllflüssigkeit bei Temperaturänderung abhängen,d, evon fertigungsbedingten Asymmetrien des Sensors abhängige Größen,g, hder Temperaturabhängigkeit der fertigungsbedingten Nullpunktsverschiebung entsprechende Größen,i, kvon der Federkonstanten der Membranen 4 und 5 abhängige Größen, welche die Empfindlichkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors bestimmen,l, mder Temperaturabhängigkeit der Federkonstanten der Membranen 4 und 5 entsprechende Größen. a , f quantities corresponding to the zero point shift of the measured values due to manufacturing tolerances of the single-chamber differential pressure sensor, b, c quantities corresponding to the sensitivity during temperature detection, which depend on the change in volume of the filling liquid when the temperature changes, d, e quantities dependent on manufacturing-related asymmetries of the sensor, g, h quantities corresponding to the temperature dependence of the production-related zero point shift, i, k quantities dependent on the spring constants of the membranes 4 and 5 , which determine the sensitivity of the single-chamber differential pressure sensor, l, m quantities corresponding to the temperature dependence of the spring constants of the membranes 4 and 5 .

Die Größen a bis m sind auf allgemein bekannte Weise meßtechnisch ermittelbar.Sizes a to m can be determined by measurement in a generally known manner.

Zur Ermittlung eines Drucksignales mit einem dem zu messenden Differenzdruck genau entsprechenden Wert aus den Druckmeßwerten ist dem Subtrahierglied 8 ein aus dem Subtrahierer 10, dem Integrierer 12 und dem ersten Rechner 11 bestehendes aktives Filter nachgeschaltet. Zur Ermittlung des Drucksignales ist ein Temperatursignal erforderlich, dessen Wert der Temperatur der Füllflüssigkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 genau entspricht und das unter Verwendung eines weiteren aus der Subtrahierschaltung 14, dem Integrierglied 16 und dem zweiten Rechner bestehenden aktiven Filters aus den Temperaturmeßwerten ermittelt wird. Im Ausführungsbeispiel wird das Drucksignal einer Anzeigevorrichtung 13 zugeführt, die den genauen Wert des auf die Membranen 4 und 5 einwirkenden Differenzdruckes Δ P = P 1 - P 2 zur Anzeige bringt.In order to determine a pressure signal with a value from the pressure measurement values that exactly corresponds to the differential pressure to be measured, the subtractor 8 is followed by an active filter consisting of the subtractor 10 , the integrator 12 and the first computer 11 . To determine the pressure signal, a temperature signal is required, the value of which corresponds exactly to the temperature of the filling liquid of the single-chamber differential pressure sensor 1 and which is determined from the temperature measurement values using a further active filter consisting of the subtracting circuit 14 , the integrating element 16 and the second computer. In the exemplary embodiment, the pressure signal is fed to a display device 13 which displays the exact value of the differential pressure Δ P = P 1 - P 2 acting on the membranes 4 and 5 .

Die aktiven Filter funktionieren wie folgt:
Wird das Differenzdruckmeßdruckmeßgerät eingeschaltet, erzeugt der Integrierer 12 bzw. das Integrierglied 16 ein Druck- bzw. Temperatursignal, dessen Wert zunächst gleich Null ist. Dem ersten und zweiten Rechner 11 und 15 werden somit Nullsignale zugeführt, so daß die Rechner 11 und 15 Druck- bzw. Temperaturschätzwerte erzeugen, deren Wert gleich f bzw. a ist. Vom Subtrahierglied 8 bzw. vom Summierer 9 werden beispielsweise diese Werte übersteigende Druck- bzw. Temperaturmeßwerte geliefert, von denen die Druck- bzw. Temperaturschätzwerte subtrahiert werden. Die sich ergebenden Differenzen werden dem Integrierer 12 bzw. dem Integrierglied 16 zugeführt. Dadurch erzeugt der Integrierer 12 bzw. das Integrierglied 16 ein Druck- bzw. Temperatursignal mit anwachsendem Wert. Beide Signale werden sowohl dem ersten als auch dem zweiten Rechner 11 und 15 zugeführt, die daraus ebenfalls anwachsende Druck- bzw. Temperaturschätzwerte erzeugen.The active filters work as follows:
If the differential pressure measuring device is switched on, the integrator 12 or the integrating member 16 generates a pressure or temperature signal, the value of which is initially zero. Zero signals are thus fed to the first and second computers 11 and 15 , so that the computers 11 and 15 generate pressure and temperature estimates, the value of which is equal to f and a , respectively. From the subtracting element 8 or from the summer 9 , for example, pressure or temperature measured values exceeding these values are supplied, from which the pressure or temperature estimated values are subtracted. The resulting differences are fed to the integrator 12 or the integrator 16 . As a result, the integrator 12 or the integrating element 16 generates a pressure or temperature signal with increasing value. Both signals are fed to both the first and the second computer 11 and 15 , which also generate increasing pressure or temperature estimates therefrom.

Solange die Druck- bzw. Temperaturmeßwerte größer als die Druck- bzw. Temperaturschätzwerte sind, liefert der Subtrahierer 10 bzw. die Subtrahierschaltung 14 an den Integrierer 12 bzw. das Integrierglied 16 ein Signal mit positiven, von Null abweichenden Werten, so daß auch die Werte des vom Integrierer 12 bzw. vom Integrierglied 16 gelieferten Druck- bzw. Temperatursignales und damit auch die Druck- bzw. die Temperaturschätzwerte anwachsen. Erst wenn die Druckschätzwerte gleich den Druckmeßwerten bzw. die Temperaturschätzwerte gleich den Temperaturmeßwerten sind, wird die vom Subtrahierer 10 bzw. von der Subtrahierschaltung 14 gebildete Differenz aus Schätz- und Meßwerten zu Null, und die Werte des vom Integrierer 12 bzw. vom Integrierglied 16 erzeugten Druck- bzw. Temperatursignales bleiben konstant.As long as the pressure or temperature measured values are greater than the pressure or temperature estimated values, the subtractor 10 or the subtracting circuit 14 supplies the integrator 12 or the integrating element 16 with a signal with positive, non-zero values, so that the values also of the pressure or temperature signal supplied by the integrator 12 or by the integrating member 16 and thus also the pressure or temperature estimates increase. Only when the pressure estimated values are equal to the pressure measured values or the temperature estimated values are equal to the temperature measured values, does the difference between the estimated and measured values formed by the subtractor 10 or the subtracting circuit 14 become zero, and the values of that generated by the integrator 12 or the integrating element 16 Pressure and temperature signals remain constant.

Hierbei werden anhand derselben Eichfunktion sowohl vom ersten Rechner 11 die Druckschätzwerte als auch vom Subtrahierglied 8 die Druckmeßwerte ermittelt, so daß bei Gleichheit der Druckmeßwerte und er Druckschätzwerte auch die Werte des vom Einkammerdifferenzdrucksensor 1 erfaßten Differenzdruckes und des dem ersten Rechner 11 zugeführten Drucksignales gleich sind.In this case, using the same calibration function, the pressure estimated values are determined both by the first computer 11 and the pressure measured values by the subtractor 8 , so that if the pressure measured values and the pressure estimated values are the same, the values of the differential pressure detected by the single-chamber differential pressure sensor 1 and the pressure signal supplied to the first computer 11 are the same.

Auch im zweiten Rechner 15 werden die Temperaturschätzwerte aus dem Druck- und dem Temperatursignal anhand derselben Temperatureichfunktion ermittelt, anhand derer auch im Summierer 9 die Temperaturmeßwerte aus der Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 ermittelt werden, so daß auch hier bei Gleichheit der Temperaturmeßwerte und der Temperaturschätzwerte die Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 denselben Wert hat wie das dem zweiten Rechner 15 zugeführte Temperatursignal.Also in the second computer 15 , the temperature estimates from the pressure and the temperature signal are determined using the same temperature calibration function, on the basis of which the temperature measurements from the temperature of the single-chamber differential pressure sensor 1 are also determined in the summer 9 , so that the temperature is also the same if the temperature measurements and the temperature estimates are identical of the single-chamber differential pressure sensor 1 has the same value as the temperature signal supplied to the second computer 15 .

Hierbei ermittelt der erste Rechner 11 die Druckschätzwerte D anhand der BeziehungHere, the first computer 11 determines the pressure estimates D based on the relationship

D = f + gT + hT² + iP + kP³ + lPT + mPT² D = f + g T + hT ² + IP + kP + ³ + lPT mPT ²

Diese Formel entspricht der meßtechnisch ermittelbaren Druckeichfunktion des Einkammerdifferenzdrucksensors 1, wobei T die Werte des Temperatursignales und P die Werte des Drucksignales bedeuten. Der zweite Rechner 15 bestimmt die Temperaturschätzwerte TS anhand der BeziehungThis formula corresponds to the pressure calibration function of the single-chamber differential pressure sensor 1 which can be determined by measurement, T being the values of the temperature signal and P being the values of the pressure signal. The second computer 15 determines the temperature estimates TS based on the relationship

TS = a + bT + cT² + dP + eP², TS = a + bT + cT ² + dP + eP ²,

die der ebenfalls meßtechnisch ermittelbaren Temperatureichfunktion des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 entspricht. Bei Gleichheit der Meßwerte und der Schätzwerte stimmen auch der vom Einkammerdifferenzdrucksensor 1 erfaßte Differenzdruck Δ P und der Wert P des Drucksignales überein, so daß dann auch der in der Anzeigevorrichtung 13 angezeigte Meßwert genau dem vom Einkammerdifferenzdrucksensor 1 erfaßten Differenzdruck Δ P entspricht.which corresponds to the temperature calibration function of the single-chamber differential pressure sensor 1 , which can also be determined by measurement. In case of equality of the measured values and the estimated values and the detected from Einkammerdifferenzdrucksensor 1 differential pressure Δ P and the value P match the pressure signal, so that then the measured value is also displayed in the display device 13 corresponds exactly to the area covered by Einkammerdifferenzdrucksensor 1 differential pressure Δ P.

Claims

Differential pressure measuring device with a liquid-filled single-chamber differential pressure sensor ( 1 ), which contains two measuring capacitors ( C 1 and C 2 ), the capacitances of which change in opposite directions and with the temperature in the same direction with a differential pressure to be detected, and which each have a measuring circuit ( 6, 7 ) for formation reciprocal values from the capacitance values are connected on the one hand to a subtractor ( 8 ) for forming pressure measurements from the difference and on the other hand to a summer ( 9 ) to form temperature measurements from the sum of the reciprocal capacitance values, and to a subtractor ( 10 ), one of which Input measured pressure values from the subtractor ( 8 ) are fed, a subtracting circuit ( 14 ), one input of which measured temperature values are supplied from the summer ( 9 ), a first and second computer ( 11, 15 ) and a display device ( 13 ), characterized in that the first computer ( 11 ) the other input of the subtractor ( 10 ) Druckschä tz values that the output of the subtractor ( 10 ) controls an integrator ( 12 ) for generating a pressure signal corresponding to the differential pressure to be measured, which is fed to the display device ( 13 ) and the first computer ( 11 ), that the second computer ( 15 ) the other input of the subtracting circuit ( 14 ) supplies temperature estimates that the output of the subtracting circuit ( 14 ) controls an integrating element ( 16 ) for generating a temperature signal with a value corresponding to the temperature of the unicameral differential pressure sensor ( 1 ), which is used by the first computer ( 11 ) and the second computer ( 15 ) is supplied, that the latter is also controlled by the integrator ( 12 ) with the pressure signal and that the first computer ( 11 ) for determining the pressure estimates from the pressure and the temperature signal using a stored, pressure and temperature-dependent differential pressure calibration function of the Single-chamber differential pressure sensor ( 1 ) and the second computer ( 15 ) are designed to determine the temperature estimates from the pressure and the temperature signal on the basis of a stored, pressure- and temperature-dependent temperature calibration function of the single-chamber differential pressure sensor ( 1 ).