WO2009096224A1 - 差圧発信器 - Google Patents

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Tetsuya Shimakata
Koichi Kondo
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Azbil Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges

Definitions

  • the present invention relates to a differential pressure transmitter that obtains a measured value of a differential pressure by subjecting an electrical signal corresponding to a fluid pressure difference detected by a differential pressure sensor to an arithmetic process including at least a first-order lag calculation.
  • a differential pressure transmitter has been used as a device for detecting and transmitting a pressure difference of a fluid (see, for example, Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-88892)).
  • the differential pressure transmitter includes a differential pressure sensor, an A / D converter, a processing device, and a D / A converter, and a measurement diaphragm that is a pressure deformable body is provided in the sensor portion of the differential pressure sensor.
  • the pressure chamber A and the pressure chamber B are provided on both surfaces of the measurement diaphragm.
  • the fluid pressure Pa is introduced into the pressure chamber A via an incompressible fluid (silicon oil or the like), while the fluid pressure Pb is introduced into the pressure chamber B via an incompressible fluid (silicon oil or the like).
  • the measurement diaphragm bends in accordance with the differential pressure
  • a signal (analog value) is generated, and the generated electric signal is sent to an A / D converter and converted into a digital value.
  • the processing device samples the electric signal converted into a digital value by the A / D converter for a predetermined sampling time ts every predetermined sampling period Ts, and linearizes, square root, and primary are performed on the sampled electric signal.
  • Various calculation processes such as a delay calculation are performed to obtain a measured value ⁇ P of the differential pressure, and the obtained measured value ⁇ P of the differential pressure is output via the D / A converter.
  • the first-order lag calculation is also called a damping calculation, and is performed to suppress output fluctuation.
  • a damping time constant D ⁇ is used in the damping calculation.
  • the setting of the damping time constant D ⁇ can be changed. The larger the damping time constant D ⁇ , the more stable the output can be obtained. However, when the damping calculation is performed, the speed of the calculation process is reduced.
  • the sampling period Ts is equal to or greater than the sampling time ts + the maximum calculation time tmax in consideration of the maximum calculation time tmax that is required when various calculation processes such as linearization calculation, square root calculation, and damping calculation are all performed. It is set longer as a constant value. Further, in order to stably obtain a sampling value from the A / D converter, it is effective to increase the sampling time ts. Therefore, the sampling time ts is set to a longer value (constant value) with emphasis on stability. Yes.
  • FIG. 10 shows the relationship between the sampling period Ts, the sampling time ts, and the maximum calculation time tmax.
  • the measured value ⁇ P of the differential pressure is obtained after the sampling time ts + the maximum calculation time tmax has elapsed for each sampling period Ts.
  • the above-described differential pressure transmitter has a demerit that the responsiveness deteriorates when the sampling period Ts or the sampling time ts is long, and the stability and responsiveness of the measured values are in a trade-off relationship.
  • the responsiveness deteriorates when the sampling period Ts or the sampling time ts is long, and the stability and responsiveness of the measured values are in a trade-off relationship.
  • there are various demands for stability and responsiveness of measured values there are various demands for stability and responsiveness of measured values, and stability may be emphasized while responsiveness may be emphasized. .
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a differential pressure transmitter capable of meeting the demand for high-speed response.
  • the present invention provides a differential pressure sensor that detects a pressure difference of a fluid and an electrical signal corresponding to the pressure difference of the fluid detected by the differential pressure sensor at a predetermined sampling period.
  • at least one of a sampling period and a sampling time is set as a sampling condition, and based on a parameter that determines the speed of the calculation process, the sampling condition is set to be shortened when the speed of the calculation process is increased.
  • a sampling condition automatic changing means for automatically changing is provided.
  • the parameter for determining the calculation processing speed when obtaining the measurement value of the differential pressure is changed in a direction in which the calculation processing speed is increased, at least one of the sampling period and the sampling time is shortened. Automatically changed to
  • a parameter for determining the speed of calculation processing when obtaining a differential pressure measurement value is a damping time constant D ⁇
  • At least one of the sampling period and the sampling time is set as a sampling condition, and the sampling condition is automatically set so as to be shortened when the speed of the arithmetic processing increases, based on a parameter that determines the speed of the arithmetic processing. For example, when the damping time constant is reduced with emphasis on responsiveness, at least one of the sampling period and sampling time is automatically shortened to meet the demand for high-speed responsiveness. It becomes possible.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main part of one embodiment of a differential pressure transmitter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example (Example 1) of the processing operation according to the automatic sampling condition changing function of the processing device of the differential pressure transmitter.
  • FIG. 3 is a flowchart showing another example (Example 2) of the processing operation according to the sampling condition automatic changing function possessed by the processing device of the differential pressure transmitter.
  • FIG. 4 is a flowchart showing another example (third embodiment) of the processing operation in accordance with the sampling condition automatic changing function possessed by the processing device of the differential pressure transmitter.
  • FIG. 5 is a time chart for explaining the sampling operation in the standard mode and the high-speed mode in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main part of one embodiment of a differential pressure transmitter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example (Example 1) of the processing operation according to the automatic sampling condition changing function of the processing device of the differential
  • FIG. 6 is a time chart for explaining a sampling operation in the standard mode and in the high speed mode in the second embodiment.
  • FIG. 7 is a time chart for explaining the sampling operation in the standard mode and the high speed mode in the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a display unit that displays a damping time constant and a sampling condition (sampling period, sampling time) used in the processing apparatus as setting conditions is provided.
  • FIG. 9 is a functional block diagram in the processing device of the differential pressure transmitter.
  • FIG. 10 is a time chart for explaining a sampling operation in a conventional differential pressure transmitter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main part of one embodiment of a differential pressure transmitter according to the present invention.
  • 1 is a differential pressure sensor
  • 2 is an A / D converter
  • 3 is a processing unit (MPU)
  • 4 is a D / A converter
  • 5 is a setting of a damping time constant D ⁇ used in the processing device 3.
  • a damping time constant setting changing unit (damping time constant setting changing means) that can be changed in accordance with an operation from a user.
  • the differential pressure sensor 1 detects the pressure difference of the fluid and sends an electrical signal (analog value) corresponding to this pressure difference to the A / D converter 2.
  • the A / D converter 2 operates constantly upon receiving the supply voltage Vcc, and converts an electrical signal corresponding to the pressure difference from the differential pressure sensor 1 into a digital value.
  • the processing device 3 is realized by hardware including a processor and a storage device, and a program that realizes various functions as the processing device in cooperation with these hardware, and automatically changes sampling conditions as a function unique to the present embodiment. It has a function.
  • a specific example of the sampling condition automatic changing function of the processing device 3 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
  • Example 1 Example of automatically changing sampling cycle
  • the processing device 3 shifts the sample mode from the standard mode to the high speed mode.
  • the differential pressure measurement value ⁇ P is determined by performing various arithmetic processes such as square root extraction, and the differential pressure measurement value ⁇ P is output via the D / A converter 4 (see FIG. 5B). . In this calculation process, the processing device 3 does not execute a damping calculation.
  • the processing device 3 shifts the sample mode from the standard mode to the high speed mode.
  • the differential pressure measurement value ⁇ P is determined by performing various arithmetic processes such as square root extraction, and the differential pressure measurement value ⁇ P is output via the D / A converter 4 (see FIG. 6B). . In this calculation process, the processing device 3 does not execute a damping calculation.
  • Example 3 Example of automatically changing sampling period and sampling time
  • the processing device 3 shifts the sample mode from the standard mode to the high speed mode.
  • the differential pressure measurement value ⁇ P is obtained by performing various arithmetic processes such as square root extraction, and the differential pressure measurement value ⁇ P is output via the D / A converter 4 (see FIG. 7B). . In this calculation process, the processing device 3 does not execute a damping calculation.
  • the measurement value ⁇ P of the differential pressure can be obtained in a short cycle, and the measurement value ⁇ P of the differential pressure can be obtained in a short time after the start of the sampling cycle Ts to meet the demand for high-speed response. Will be able to.
  • both the sampling time ts and the sampling cycle Ts are shortened, and the timing at which the differential pressure measurement value ⁇ P is obtained is accelerated, so that higher speed can be realized as compared with the standard mode.
  • the sampling period Ts and the sampling time ts are automatically changed based on the damping time constant D ⁇ , so that the user is not aware of the sampling period or the sampling time, and can operate at high speed. Responsiveness can be realized. Moreover, since a single differential pressure transmitter can be used for various applications, it can greatly contribute to the reduction of spare parts for customers.
  • the damping time constant D ⁇ is used to perform the damping calculation, while the sampling period Ts is automatically changed from 100 ms to 50 ms, or the sampling time ts is changed from 60 ms to 30 ms. It may be changed automatically to meet the demand for high-speed response.
  • the sampling period Ts in the standard mode is set to 100 ms
  • the sampling period Ts in the high speed mode is set to 50 ms
  • the sampling in the high speed mode is performed.
  • the time ts is set to 30 ms, it goes without saying that the sampling period Ts and the sampling time ts in the standard mode and the high-speed mode are not limited to these values.
  • the sampling mode Ts and the sampling time ts may be changed according to the damping time constant D ⁇ to change the sampling mode Ts and increase the sampling mode.
  • D ⁇ High-speed mode (for applications in which differential pressure transmitter response is particularly important), (2) Standard mode (for applications where external noise (for example, commercial noise) should be removed while maintaining a certain level of response ), (3) High stability mode (low speed mode: For applications where the stability of the output of the differential pressure transmitter is emphasized and the fluctuation of the process input is suppressed in addition to the external noise of the standard mode)
  • the A / D filter constant resistance, capacitor
  • the display unit (setting condition display means) 6 is provided as shown in FIG. 8, and the damping time constant D ⁇ used in the processing device 3 and the sampling conditions (sampling period Ts, sampling time ts). ) May be displayed on the display unit 6 as a setting condition.
  • the current setting conditions can be known, and can be used as a reference when changing the damping time constant D ⁇ or the sampling conditions.
  • the damping time constant D ⁇ is used as a parameter for determining the speed of calculation processing when obtaining the differential pressure measurement value, and the sampling period Ts and the sampling time ts are based on the damping time constant D ⁇ .
  • the parameter that determines the speed of the calculation process when obtaining the differential pressure measurement value is not limited to the damping time constant D ⁇ .
  • the degree of the correction calculation polynomial used in the calculation process for obtaining the measured value of the differential pressure is used as a parameter, and the sampling period Ts and the sampling time ts are automatically changed based on the order of the polynomial. Good.
  • FIG. 9 shows a functional block diagram in the processing device 3 of the differential pressure transmitter 100 described above.
  • the processing device 3 includes a sampling unit (sampling unit) 3A, a differential pressure measurement value calculation unit (differential pressure measurement value calculation unit) 3B, and a sampling condition automatic change unit (sampling condition automatic change unit). 3C.
  • the sampling unit 3A samples an electrical signal corresponding to the fluid pressure difference detected by the differential pressure sensor 1 for each sampling period Ts during the sampling time ts.
  • the differential pressure measurement value calculation unit 3B performs a calculation process including at least a damping calculation on the electrical signal sampled by the sampling unit 3A to obtain a measurement value ⁇ P of the differential pressure.
  • the differential pressure transmitter of the present invention can be used in various fields such as fuel control for gas turbine power generation as a device for detecting and transmitting a pressure difference of a fluid.

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Abstract

 ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプリング周期Tsを100msから50msに自動変更する。また、サンプリング時間tsを60msから30msに自動変更する。これにより、処理装置(3)は、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更されると、差圧センサ(1)が検出する流体の圧力差に応じた電気信号をサンプリング周期Ts=50ms毎にサンプリング時間ts=30msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求める。この演算処理において、処理装置(3)は、ダンピング演算を実行しない。

Description

差圧発信器
 この発明は、差圧センサが検出する流体の圧力差に応じた電気信号に少なくとも1次遅れ演算を含む演算処理を施して差圧の計測値を求める差圧発信器に関するものである。
 従来より、流体の圧力差を検出し伝送する装置として、差圧発信器が用いられている(例えば、文献1(特開平2-88921号公報)参照)。この差圧発信器は、差圧センサと、A/D変換器と、処理装置と、D/A変換器とを備えており、差圧センサのセンサ部内には、圧力変形体である測定ダイヤフラムが設けられ、この測定ダイヤフラムの両面に圧力室Aと圧力室Bとが設けられている。
 この差圧発信器では、圧力室Aに非圧縮性流体(シリコンオイル等)を介して流体圧力Paを導く一方、圧力室Bに非圧縮性流体(シリコンオイル等)を介して流体圧力Pbを導く。これにより、流体圧力の低い圧力室の側に測定ダイヤフラムが差圧|Pa-Pb|に応じて撓み、この測定ダイヤフラムの撓み具合をひずみゲージで検出し、更に変換器で差圧に応じた電気信号(アナログ値)を発生させ、この発生した電気信号をA/D変換器に送り、デジタル値に変換する。
 処理装置は、A/D変換器でデジタル値に変換された電気信号を所定のサンプリング周期Ts毎に所定のサンプリング時間tsのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算,一次遅れ演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器を介して出力する。
 なお、上述において、一次遅れ演算はダンピング演算とも呼ばれ、出力のふらつきを抑制するために行われる。ダンピング演算に際しては、ダンピング時定数Dτが用いられる。ダンピング時定数Dτは設定変更可能とされ、ダンピング時定数Dτを大きくするほど、安定した出力が得られる。ただし、ダンピング演算を行うと演算処理のスピードは遅くなる。
 また、上述において、サンプリング周期Tsは、リニアライズ演算,開平演算,ダンピング演算などの様々な演算処理が全て行われた場合に掛かる最大演算時間tmaxを考慮して、サンプリング時間ts+最大演算時間tmax以上の一定値として長めに定められている。また、A/D変換器から安定的にサンプリング値を得るためにはサンプリング時間tsを長くすることが有効であるから、サンプリング時間tsは安定性を重視して長め(一定値)に定められている。
 図10にサンプリング周期Ts、サンプリング時間ts、最大演算時間tmaxの関係を示す。差圧の計測値ΔPは、サンプリング周期Ts毎に、サンプリング時間ts+最大演算時間tmax以上経過した後に得られる。
 上述した差圧発信器では、サンプリング周期Tsやサンプリング時間tsが長いと応答性が悪くなるというデメリットがあり、測定値の安定性と応答性は二律背反の関係にある。現実には、差圧発信器が用いられるアプリケーションでは、測定値の安定性と応答性の要求は様々であり、安定性が重視される場合もある一方で、応答性が重視される場合もある。
 そこで、応答性が重視されるアプリケーションで差圧発信器を使用する場合は、ダンピング演算で用いるダンピング時定数Dτを小さくし、ダンピング演算を速く完了するようにして高速化を図ろうとする。しかしながら、従来においては、サンプリング周期Tsやサンプリング時間tsが一定値として長めに定められているので、高速応答性が要求されても抜本的に改善することができない。このため、ガスタービン発電の燃料制御等、高速応答性が要求されるアプリケーションに対応できないという問題があった。
 本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高速応答性の要求に応えることが可能な差圧発信器を提供することにある。
 このような目的を達成するために、本発明は、流体の圧力差を検出する差圧センサと、この差圧センサが検出する流体の圧力差に応じた電気信号を所定のサンプリング周期毎に所定のサンプリング時間のあいだサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段によってサンプリングされた電気信号に少なくとも1次遅れ演算を含む演算処理を施して差圧の計測値を求める差圧計測値演算手段とを備えた差圧発信器において、サンプリング周期およびサンプリング時間の少なくとも一方をサンプリング条件とし、前記演算処理のスピードを決定するパラメータに基づいて、前記演算処理のスピードが速くなる場合には短くなるようにサンプリング条件を自動的に変更するサンプリング条件自動変更手段を設けたものである。
 この発明によれば、差圧の計測値を求める際の演算処理のスピードを決定するパラメータが演算処理のスピードが速くなる方向に変更されると、サンプリング周期およびサンプリング時間の少なくとも一方が短くなるように自動的に変更される。
 例えば、差圧の計測値を求める際の演算処理のスピードを決定するパラメータをダンピング時定数Dτとし、演算処理のスピードが速くなる方向に変更されたことを判断する閾値をDτ=0とし、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプリング周期Tsが100msから50msに、サンプリング時間tsが60msから30msに自動的に変更されるようにする。
 本発明によれば、サンプリング周期およびサンプリング時間の少なくとも一方をサンプリング条件とし、演算処理のスピードを決定するパラメータに基づいて、演算処理のスピードが速くなる場合には短くなるようにサンプリング条件を自動的に変更するようにしたので、例えば、応答性を重視してダンピング時定数が小さくされる場合には、サンプリング周期およびサンプリング時間の少なくとも一方を自動的に短くして、高速応答性の要求に応えることが可能となる。
図1は、本発明に係る差圧発信器の一実施例の要部を示すブロック図である。 図2は、この差圧発信器の処理装置が有するサンプリング条件自動変更機能に従う処理動作の一例(実施例1)を示すフローチャートである。 図3は、この差圧発信器の処理装置が有するサンプリング条件自動変更機能に従う処理動作の他の例(実施例2)を示すフローチャートである。 図4は、この差圧発信器の処理装置が有するサンプリング条件自動変更機能に従う処理動作の他の例(実施例3)を示すフローチャートである。 図5は、実施例1における標準モード時および高速モード時のサンプリング動作を説明するためのタイムチャートである。 図6は、実施例2における標準モード時および高速モード時のサンプリング動作を説明するためのタイムチャートである。 図7は、実施例3における標準モード時および高速モード時のサンプリング動作を説明するためのタイムチャートである。 図8は、処理装置で使用するダンピング時定数やサンプリング条件(サンプリング周期、サンプリング時間)を設定条件として表示する表示部を設けた例を示す図である。 図9は、差圧発信器における処理装置内の機能ブロック図である。 図10は、従来の差圧発信器におけるサンプリング動作を説明するためのタイムチャートである。
 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図1はこの発明に係る差圧発信器の一実施例の要部を示すブロック図である。同図において、1は差圧センサ、2はA/D変換器、3は処理装置(MPU)、4はD/A変換器、5は処理装置3において使用されるダンピング時定数Dτの設定をユーザからの操作に応じて変更可能とするダンピング時定数設定変更部(ダンピング時定数設定変更手段)である。
 この差圧発信器100において、差圧センサ1は流体の圧力差を検出し、この圧力差に応じた電気信号(アナログ値)をA/D変換器2に送る。A/D変換器2は、電源電圧Vccの供給を受けて常時動作し、差圧センサ1からの圧力差に応じた電気信号をデジタル値に変換する。
 処理装置3は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して処理装置としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施例特有の機能としてサンプリング条件自動変更機能を有している。以下、図2,図3,図4に示すフローチャートに従って、処理装置3が有するサンプリング条件自動変更機能の具体例について説明する。
〔実施例1:サンプリング周期を自動変更する例〕
 処理装置3は、定期的に、現在設定されているダンピング時定数Dτをチェックする(図2:ステップS101)。ここで、ダンピング時定数DτがDτ≠0であれば(ステップS101のNO)、サンプルモードを標準モードとして(ステップS102)、サンプリング周期TsをTs=100msとする(ステップS103)。
 これに対し、ダンピング時定数DτがDτ=0であれば(ステップS101のYES)、サンプルモードを高速モードとして(ステップS104)、サンプリング周期TsをTs=50msとする(ステップS105)。
 なお、この実施例1において、サンプリング時間tsは、ダンピング時定数Dτに拘わらず、常に一定値(例えば、ts=30ms)とされるものとする。すなわち、ダンピング時定数Dτが変更されても、サンプリング時間tsはts=30msを維持するものとする。
〔標準モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数DτがDτ≠0で、標準モードとされている場合、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=100ms毎にサンプリング時間ts=30msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図5(a)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング時定数Dτを使用して、ダンピング演算を実行する。
〔高速モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数設定変更部5からのユーザの操作によって、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプルモードを標準モードから高速モードに移行する。この場合、処理装置3は、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=50ms毎にサンプリング時間ts=30msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図5(b)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング演算を実行しない。
 図5(c)に、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプリング周期TsをTs=100msとしたままで、ダンピング演算のみを実行しないようにした場合のタイムチャートを示す。
 図5(b)と図5(c)のタイムチャートを比較して分かるように、サンプリング周期Tsを100msから50msに変更すると(図5(b))、短周期で差圧の計測値ΔPが得られるようになり、高速応答性の要求に応えることができるようになる。
〔実施例2:サンプリング時間を自動変更する例〕
 処理装置3は、定期的に、現在設定されているダンピング時定数Dτをチェックする(図3:ステップS201)。ここで、ダンピング時定数DτがDτ≠0であれば(ステップS201のNO)、サンプルモードを標準モードとして(ステップS202)、サンプリング時間tsをts=60msとする(ステップS203)。
 これに対し、ダンピング時定数DτがDτ=0であれば(ステップS201のYES)、サンプルモードを高速モードとして(ステップS204)、サンプリング時間tsをts=30msとする(ステップS205)。
 なお、この実施例2において、サンプリング周期Tsは、ダンピング時定数Dτに拘わらず、常に一定値(例えば、Ts=100ms)とされるものとする。すなわち、ダンピング時定数Dτが変更されても、サンプリング周期TsはTs=100msを維持するものとする。
〔標準モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数DτがDτ≠0で、標準モードとされている場合、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=100ms毎にサンプリング時間ts=60msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図6(a)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング時定数Dτを使用して、ダンピング演算を実行する。
〔高速モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数設定変更部5からのユーザの操作によって、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプルモードを標準モードから高速モードに移行する。この場合、処理装置3は、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=100ms毎にサンプリング時間ts=30msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図6(b)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング演算を実行しない。
 図6(c)に、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプリング時間tsをts=60msとしたままで、ダンピング演算のみを実行しないようにした場合のタイムチャートを示す。
 図6(b)と図6(c)のタイムチャートを比較して分かるように、サンプリング時間tsを60msから30msに変更すると(図6(b))、サンプリング周期Tsの開始後、短時間で差圧の計測値ΔPが得られるようになり、高速応答性の要求に応えることができるようになる。
〔実施例3:サンプリング周期およびサンプリング時間を自動変更する例〕
 処理装置3は、定期的に、現在設定されているダンピング時定数Dτをチェックする(図4:ステップS301)。ここで、ダンピング時定数DτがDτ≠0であれば(ステップS301のNO)、サンプルモードを標準モードとして(ステップS302)、サンプリング周期TsをTs=100msとし(ステップS303)、サンプリング時間tsをts=60msとする(ステップS304)。
 これに対し、ダンピング時定数DτがDτ=0であれば(ステップS301のYES)、サンプルモードを高速モードとして(ステップS305)、サンプリング周期TsをTs=50msとし(ステップS306)、サンプリング時間tsをts=30msとする(ステップS307)。
〔標準モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数DτがDτ≠0で、標準モードとされている場合、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=100ms毎にサンプリング時間ts=60msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図7(a)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング時定数Dτを使用して、ダンピング演算を実行する。
〔高速モード〕
 処理装置3は、ダンピング時定数設定変更部5からのユーザの操作によって、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプルモードを標準モードから高速モードに移行する。この場合、処理装置3は、A/D変換器2でデジタル値に変換された電気信号をサンプリング周期Ts=50ms毎にサンプリング時間ts=30msのあいだサンプリングし、このサンプリングした電気信号にリニアライズ演算,開平演算などの様々な演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求め、この求めた差圧の計測値ΔPをD/A変換器4を介して出力する(図7(b)参照)。この演算処理において、処理装置3は、ダンピング演算を実行しない。
 図7(c)に、ダンピング時定数DτがDτ=0に変更された場合、サンプリング周期TsをTs=100ms、サンプリング時間tsをts=60msとしたままで、ダンピング演算のみを実行しないようにした場合のタイムチャートを示す。
 図7(b)と図7(c)のタイムチャートを比較して分かるように、サンプリング周期Tsを100msから50msに変更し、サンプリング時間tsを60msから30msに変更すると(図7(b))、短周期で差圧の計測値ΔPが得られるようになり、また、サンプリング周期Tsの開始後、短時間で差圧の計測値ΔPが得られるようになり、高速応答性の要求に応えることができるようになる。
 この実施例3では、サンプリング時間tsとサンプリング周期Tsがともに短くなり、差圧の計測値ΔPが求められるタイミングが速まるので、標準モードに比べ、より高速化を実現することができる。
 また、上述した実施例1~3のように、ダンピング時定数Dτに基づいてサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsを自動的に変更することで、ユーザはサンプリング周期やサンプリング時間を意識することなく、高速応答性を実現できるようになる。また、1台の差圧発信器で様々なアプリケーションに対応できるので、顧客での予備品の低減にも大きく貢献できる。
 なお、上述した実施例1~3では、ダンピング時定数DτがDτ=0とされた場合を高速モードとし、サンプリング周期Tsを100msから50msに自動的に変更したり、サンプリング時間tsを60msから30msに自動的に変更するようにしたが、高速モードへの変更を判断するための閾値はDτ=0に限られるものではない。例えば、Dτ=1sを閾値とし、Dτ≦1sではダンピング時定数Dτを使用してダンピング演算を行う一方、サンプリング周期Tsを100msから50msに自動的に変更したり、サンプリング時間tsを60msから30msに自動的に変更したりして、高速応答性の要求に応えるようにしてもよい。
 また、上述した実施例1~3では、標準モードでのサンプリング周期Tsを100ms、高速モードでのサンプリング周期Tsを50msとしたり、標準モードでのサンプリング時間tsをts=60ms、高速モードでのサンプリング時間tsを30msとしたりするようにしたが、標準モードや高速モードでのサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsはこれらの値に限られるものでないことは言うまでもない。
 また、上述した実施例1~3において、ダンピング時定数Dτに従っていくつかの領域に分けてサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsを変更し、サンプルモードを増やすようにしてもよい。例えば、(1)高速モード(差圧発信器の応答性を特に重視するアプリケーション向け)、(2)標準モード(ある程度の応答性は保ちつつ、外来ノイズ(例えば、商用ノイズ)は除去したいアプリケーション向け)、(3)高安定モード(低速モード:差圧発信器の出力の安定性を重視され、標準モードの外来ノイズに加え、プロセス入力のふらつきを押さえたアプリケーション向け)というような3つのモードを準備し、Dτ=0の場合を高速モード(サンプリング周期Ts=50ms、サンプリング時間ts=30ms)、Dτ≦1sの場合を標準モード(サンプリング周期Ts=100ms、サンプリング時間ts=60ms)、Dτ>1sの場合を高安定モード(サンプリング周期Ts=200ms、サンプリング時間ts=120ms)というように、ダンピング時定数Dτの値によってモードを切り換えるようにすることも可能である。
 また、回路は複雑になるが、ダンピング時定数Dτの値により、A/D変換器2へ電気信号を入力する際のA/Dフィルタ定数(抵抗、コンデンサ)、D/A変換器4から電気信号を出力する際のD/Aフィルタ定数(抵抗、コンデンサ)を切り換えるような機能を追加すれば、更なる高速化や安定化を図ることが可能になる。例えば、Dτ=0のとき、サンプリング周期Ts=50ms、サンプリング時間ts=30msとし、A/Dフィルタ定数およびD/Aフィルタ定数を小さくする。Dτ>1sのとき、サンプリング周期Ts=100ms、サンプリング時間ts=60msとし、A/Dフィルタ定数およびD/Aフィルタ定数を大きくする。このような機能を追加することによって、更なる高速化や安定化を図ることが可能となる。
 また、上述した実施例1~3において、図8に示すように表示部(設定条件表示手段)6を設け、処理装置3で使用するダンピング時定数Dτやサンプリング条件(サンプリング周期Ts、サンプリング時間ts)を設定条件として表示部6に表示するようにしてもよい。これにより、現在の設定条件が分かり、また、ダンピング時定数Dτやサンプリング条件を設定変更するときの参考にもなる。
 また、上述した実施例1~3では、差圧の計測値を求める際の演算処理のスピードを決定するパラメータをダンピング時定数Dτとし、このダンピング時定数Dτに基づいてサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsを自動的に変更するようにしたが、差圧の計測値を求める際の演算処理のスピードを決定するパラメータはダンピング時定数Dτに限られるものではない。例えば、差圧の計測値を求める際の演算処理で使用する補正演算の多項式の次数をパラメータとし、その多項式の次数に基づいてサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsを自動的に変更するようにしてもよい。
 図9に上述した差圧発信器100の処理装置3内の機能ブロック図を示す。差圧発信器1において、処理装置3は、サンプリング部(サンプリング手段)3Aと、差圧計測値演算部(差圧計測値演算手段)3Bと、サンプリング条件自動変更部(サンプリング条件自動変更手段)3Cとを備えている。サンプリング部3Aは、差圧センサ1が検出する流体の圧力差に応じた電気信号をサンプリング周期Ts毎にサンプリング時間tsのあいだサンプリングする。差圧計測値演算部3Bは、サンプリング手段3Aによってサンプリングされた電気信号に少なくともダンピング演算を含む演算処理を施して差圧の計測値ΔPを求める。サンプリング条件自動変更部3Cは、現在設定されているダンピング時定数Dτに基づき、ダンピング時定数DτがDτ=0とされた場合には短くなるように、サンプリング部3Aにおけるサンプリング周期Tsやサンプリング時間tsを自動的に変更する。
 本発明の差圧発信器は、流体の圧力差を検出し伝送する装置として、ガスタービン発電の燃料制御など様々な分野で利用することが可能である。

Claims (3)

  1.  流体の圧力差を検出する差圧センサと、
     この差圧センサが検出する流体の圧力差に応じた電気信号を所定のサンプリング周期毎に所定のサンプリング時間のあいだサンプリングするサンプリング手段と、
     このサンプリング手段によってサンプリングされた電気信号に少なくとも1次遅れ演算を含む演算処理を施して差圧の計測値を求める差圧計測値演算手段と、
     前記サンプリング周期および前記サンプリング時間の少なくとも一方をサンプリング条件とし、前記演算処理のスピードを決定するパラメータに基づいて、前記演算処理のスピードが速くなる場合には短くなるように前記サンプリング条件を自動的に変更するサンプリング条件自動変更手段と
     を備えることを特徴とする差圧発信器。
  2.  請求項1に記載された差圧発信器において、
     前記演算処理のスピードを決定するパラメータは、
     前記1次遅れ演算に際して用いられるダンピング時定数とされ、
     前記ダンピング時定数の設定変更を可能とするダンピング時定数設定変更手段を備える
     ことを特徴とする差圧発信器。
  3.  請求項2に記載された差圧発信器において、
     前記ダンピング時定数および前記サンプリング条件の少なくとも一方を設定条件として表示する設定条件表示手段
     を備えることを特徴とする差圧発信器。
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