(57)【要約】  診断装置２５０を産業プロセスのプロセス流体に結合するためのプロセスカップリング２５６は、プロセス流体に物理的に結合するように構成されたプロセスインタフェースを含む。該プロセスインターフェースから延びる流体経路２７０は、診断装置２５０のプロセスインタフェース要素をプロセス流体に結合するように構成されている。流体経路２７０は、診断装置で使用するために、プロセス流体から診断装置２５０へのプロセス雑音の伝送を最適化するように構成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業プロセスまたはプロセスデバイスの動作を診断するプロセスデバイスであって、
前記プロセスデバイスが、
前記産業プロセスまたはプロセスデバイスの動作を、プロセス雑音信号を感知するセンサーによって感知されたプロセス雑音信号に基づいて診断するように構成された診断回路と、
前記プロセスデバイスを産業プロセスのプロセス流体に結合するプロセスカップリングとを具備し、
前記プロセスカップリングが、
プロセス流体に物理的に結合するように構成されたプロセスインタフェースと、
前記プロセスデバイスの前記センサーをプロセス流体に結合するように構成された前記プロセスインタフェースから延びる流体経路とを備え、
前記流体経路が、プロセス流体から前記センサーへのプロセス雑音信号の伝送を変化させるように構成された流体経路であるプロセスデバイス。
【請求項２】
前記プロセスカップリングが互いにサイズの異る第１と第２のダイアフラムを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセスカップリングが角（horn）タイプの構造体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記プロセスカップリングがプロセス雑音を増幅するためのレバーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセスカップリングがプロセス雑音を増幅するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセスカップリングが、ある周波数の雑音を減衰するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記センサーが、プロセス雑音信号を受信するように構成されたプロセス変数センサーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセスデバイスがプロセス変数トランスミッタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記プロセスデバイスがプロセス変数コントローラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
２線式プロセス制御ループ用のＩ／Ｏ回路を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記プロセスデバイスが、前記２線式プロセス制御ループから受信した電力を電力として供給される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記流体経路が、ヘルムホルツ共振器として構成された体積を含む、請求項１に記載のプロセスデバイス。
【請求項１３】
前記流体経路が調整可能であり、これによって、プロセス流体から前記センサーへのプロセス雑音信号の伝送の変動が調整可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
産業プロセスまたはプロセスデバイスの動作を診断する方法において、
前記方法が、
前記産業プロセスをプロセスカップリングと結合するステップと、
プロセス流体からプロセス雑音信号を受信するステップと、
前記プロセスカップリングの物理的構造によってプロセス雑音信号を変化させるステップと、
前記変化したプロセス雑音信号を感知するステップと、
前記プロセスまたはプロセスデバイスの動作を、前記感知された変化済みプロセス雑音信号に基づいて診断するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記プロセスカップリングが互いにサイズの異なる第１と第２のダイアフラムを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プロセスカップリングが角タイプの構造体を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
プロセス雑音信号をレバーで増幅するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
ある周波数のプロセス雑音を減衰するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記プロセスデバイスがプロセス変数トランスミッタを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセスデバイスがプロセス変数コントローラを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
２線式プロセス制御ループに結合するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記２線式プロセス制御ループから受信した電力を前記プロセスデバイスに供給するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記プロセスカップリングが、ヘルムホルツ共振器として構成された体積を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記プロセスカップリングの物理的構造を調整し、これによって、プロセス雑音信号の変動を前記プロセスカップリングにより選択的に調整するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセスを制御し、また、監視するシステムに関する。より詳しくは、本発明は、このようなシステムで用いられる診断法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用プロセス制御・監視システムは、多くのタイプの産業プロセスを監視または制御するために用いられている。たとえば、監視システムはオイルやガソリンなどのプロセス流体の伝達を監視するために用いることが可能であり、一方、産業用プロセス制御システムは産業プロセスを制御するために用いられている。たとえば、圧力トランスミッタなどのプロセストランスミッタは、プロセス圧力を感知してこの感知された圧力に関連する情報を、２線式プロセス制御ループを介して制御室などの遠隔のロケーションに送信するように構成されている。この２線式プロセス制御ループは、このようなシステムで用いられている通信基準の１例である。制御システムにおいては、プロセス変数（すなわち圧力）を感知するとそれに応答して、コントローラは、たとえば、バルブの位置の制御などのプロセスの動作を所望のように変化させるように構成されている。
【０００３】
プロセスデバイス（プロセス変数トランスミッタまたはプロセスコントローラ）が故障したり何らかの理由でその仕様範囲内で動作していなかったりする場合、制御されているプロセスをプロセス制御設備と共に中断することが可能である。プロセスの動作の状態を特定するまたは「診断する」ためにさまざまな技法が用いられてきた。このような技法を用いると、ある部品が故障したため、プロセスを停止して、サービス要員がこの部品を交換しても良いという指示を与えることが可能である。加えて、ある種の構造では、故障しかけている部品を、それが完全に故障する前に特定して、予防保守を実施できるようにする診断技法が採用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロセス制御・監視システムを診断するために用いられるいくつかの技法では、プロセス雑音を利用している。プロセス雑音とは、設備や一般的な流体の流れのために圧力信号が高周波へ変動することである。プロセス雑音の１例としては、オリフィスプレートを流れることによってまたはタービンポンプによって発生する高周波への圧力変動がある。圧力雑音を監視し、これを用いて、プロセス制御・監視システム中の故障しかけているまたは故障している部品を特定することが可能である。このような技法は、たとえば、２００３年７月２９日に発行され、ローズマウント  インコーポレイテッド（Rosemount Inc.）に譲渡されている「プロセス変数センサー信号を用いるプロセスデバイス診断法」という名称の米国特許第６，６０１，００５号に記述されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
診断デバイスを産業プロセスのプロセス流体に結合するプロセスカップリングには、このプロセス流体に物理的に結合するように構成されたプロセスインタフェースが含まれている。このプロセスインタフェースから延びている流体経路によって、このプロセスデバイスのプロセスインタフェースエレメントがプロセス流体に結合される。この流体経路は、プロセス流体からプロセスデバイスに対するプロセス雑音の伝送を改善するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、デバイスの診断能力を向上させるために、対象となっているプロセス雑音やサブセットに対するこのデバイスの感度を改善してプロセスデバイスを産業プロセス流体に結合する技法を提供する。これには、プロセス雑音信号のすべてまたは１部を増幅および／または抑制することが含まれる。
【０００７】
図１では、本発明の１実施形態による診断デバイス１０２の一般的な環境を１００で示している。図１では、圧力トランスミッタとして構成されているプロセストランスミッタ１０２などの診断デバイス１０２が、制御システム１０４に接続されている様子が示されている。プロセストランスミッタは、化学プラント、パルププラント、石油プラント、ガスプラント、医薬プラント、食物プラントおよび他の流体処理プラントにおけるスラリー、液体、蒸気および気体などのプロセスプラント中の流体と関連する１つ以上のプロセス変数を監視するように構成することが可能である。監視されるプロセス変数は、圧力、流量、レベル、温度または流体の他の特性であり得る。プロセス雑音を感知するプロセス変数センサーとは、プロセス流体中で伝えられているプロセス雑音を感知することが可能なセンサーであり、たとえば、圧力センサー、コリオリ流量計内のセンサー、磁気流量計内の電極、渦流量計、超音波流量計もしくは他の流量計内のセンサーなどである。プロセストランスミッタは、プロセスプラントでの装置の必要性に応じて、トランスミッタの内部または外部に置かれるセンサーを１つ以上含む。プロセストランスミッタは、感知されたプロセス変数を表している１つ以上のトランスミッタ出力を発生するか、または、遠隔のセンサーから受信したデータを用いてプロセスを監視することが可能である。トランスミッタの出力は、通信バス１０６を介して長距離を隔てたコントローラやインジケータに送信されるように構成されている。一般的な流体処理プラントでは、通信バス１０６は、トランスミッタに電力を供給する４〜２０ｍＡの電流ループ、または、コントローラ、無線通信リンク、制御システムまたは出力デバイスに対するフィールドバス接続、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル通信もしくは光ファイバ接続であり得る。２線式ループから電力を供給されるトランスミッタでは、電力を低く抑えて、爆発性雰囲気中での本質的安全性を提供しなければならない。有線技法と無線技法を含むｔｃｐ／ｉｐなどの他のプロトコルで動作するイーサネット（登録商標）などの他のタイプの通信バスを用いることも可能である。
【０００８】
図１では、ポンプ制御デバイス１０８とバルブ制御デバイス１１０は、制御デバイスと振動雑音源の例として図示されている。制御デバイスは、制御システム１０４が通信バス１０６を用いて起動して、プロセス流体を制御する。システム１０４は、保守コンピュータ、企業の企画システムもしくは監視システムまたはコンピュータ化された保守測定システムまたはプロセス制御システムであり得る。制御デバイスはまた、一般的に、振動雑音源でもある。しかしながら、プロセス流体によって伝えられる振動を発生するプロセス中のあらゆるエレメントが振動雑音源である。制御デバイスによってまたはプロセスシステム中を移動するプロセス流体によって発生されるあらゆる振動信号が振動雑音信号であり、たとえば、キャビテーション（空洞現象）や他の流れによる振動またはプロセス関連の雑音が該振動雑音信号である。バルブ制御デバイス１１０はバルブコントローラ１１２を含んでおり、このコントローラは、バルブアクチュエータ１１４に対する圧搾空気の供給を制御し、このアクチュエータはバルブ１１６を起動する。ポンプ制御デバイスはモーター１１８を含んでおり、このモーターは、ポンプ１２０を起動して、吸い込みフランジパイプライン１２２を通ってプロセス流体を移動させて排出バルブ１２４から排出させる。制御デバイスとトランスミッタはいずれも、プロセス流体を搬送するプロセスパイプ１３０に結合している。制御デバイスの動作などによってプロセスで生成された振動雑音信号１３２は、プロセス流体を通って伝播して、プロセス変数センサーによって感知される。診断デバイスは、診断に用いられるプロセス雑音を感知するためのプロセス雑音センサーを含む。プロセス雑音センサーは、専用のセンサーであり得、また、２００３年７月２９日に発行され、ローズマウント  インコーポレイテッド（Rosemount Inc.）に譲渡されている「プロセス変数センサー信号を用いるプロセスデバイス診断法」という題名の米国特許第６，６０１，００５号に記述され、その全体が参照によりここに組み込まれる技法のような技法を用いるプロセス変数センサーであり得る。
【０００９】
図１は、本発明に関わるプロセスカップリング１３６を示している。プロセスカップリング１３６は、どのような形状と構成であってもよく、図１に示す特定の形状は、単に例示を目的として示されたものである。カップリング１３６は、トランスミッタ１０２内で搬送されるセンサーへのプロセス雑音信号１３２の結合（カップリング）を最適化するように構成されている。このような雑音信号を改善する方法としては、たとえば、振幅を増大させたり、周波数プロフィールを変更したり、ある周波数を除去したりするなどの方法がある。
【００１０】
プロセスカップリング１３６は、プロセス流体からプロセスデバイスへのプロセス雑音の伝達を、向上させることなどによって、最適化するように構成されたプロセス流体経路を提供する。プロセスカップリング１３６は、プロセス変数センサーへの振動信号の結合を強化するのためのいかなる適当な技法を用いてもよい。カップリング１３６内にある、プロセス流体をプロセス変数センサーへ搬送する接続を強化して、トランスミッタ１０２の診断能力を改善することが好ましい。
【００１１】
たとえば、雑音を高めるように構成することが可能な１つの経路では、一般的に「圧力パイリング（pressure piling）」として知られている技法を用いることが可能である。圧力パイリングの１つの例では、密閉されたパイプなどの内部にある可燃性の材料が着火されると、火炎フロント（flam front）が生じる。これによって圧力波が発生し、この波が、燃焼性の材料の方向に走行し始める。この燃焼した材料は急速に膨張して、噴流効果をもたらして、この燃焼の速度と圧力を促進させる。この火炎フロントは爆発の段階を過ぎて過度のデトネーション（detonation）にまで至り、その圧力と速度はピークに達する。すると安定して、安定したデトネーションとして引き続きパイプシステム内を走行する。したがって、比較的低エネルギレベルの小さい燃焼を、非常に短い距離と時間内で巨大な爆発に変換することが可能である。圧力パイリングの別の例として、水「ハンマー」現象として知られているものがある。たとえば、その中を流体が流れるパイプにおいては、バルブを突然閉じると、流体カラムが突然減速され、その速度がゼロにまで落ちる。これによって圧力波が発生し、この圧力波がこの流体中をその流れに逆らう方向に伝わり、この流体中を音速で走行する。圧力波は、その後、バルブに反射して戻る。この圧力波は、バルブのところに達すると、また逆方向に反射する。この反射は、そのタイミングを適切にとると、信号を増幅させることが可能である。このプロセスは、この波が消滅するまで繰り返される。このタイプの圧力パイリングは圧力サージまたはウォーターハンマーと呼ばれる。この圧力は動作圧力の何倍にもなることがあり、厄介な雑音を引き起こしたり、パイピングシステムに対して過度のストレスを引き起こしたりする。図２は、圧力サージ（ウォーターハンマー）タイプの事象における時間に対する水圧の関係を示すグラフである。図２に示すグラフは、バルブを閉じると、大きい過度の圧力が発生することを図示している。
【００１２】
雑音を高めるように構成された経路の別の例として、音を増幅させるものがある。たとえば、人間の耳に似たコップや角（horn）の形をした構造がある。このような構造によって、大きな領域に行き渡っている音が、比較的小さい領域に収束され、このために振幅が増す。さらに、この経路の形状を適切な形状にすると、さまざまな周波数を所望通りに減衰させたり増幅させたりすることが可能である。
【００１３】
プロセス雑音の伝送を高める構造の別の例として、人間の鼓膜の動作に似たものがある。鼓膜は、音を増幅させるように構成された多くのコンポーネントから成っている。耳の槌骨（malleus）が鼓膜によって動く場合、これは、レバーのように一方の側から他方の側へと移動する。槌骨の反対側の端部は、アブミ骨（stapes）に取り付けられているキヌタ骨（incus）につながっている。アブミ骨はピストンのように動作して、内耳の流体内に、音波の耳圧力変動を表す波を生じさせる。この際に、鼓膜とアブミとの間のサイズの差によって増幅が起きる。さらに、槌骨はキヌタ骨より長く、鼓膜とアブミ骨の間に基本的なレバーを形成する。キヌタ骨がより大きい力で移動するほど、槌骨は大きい距離を移動する。全体に、耳の蝸牛の流体に印加される圧力は、鼓膜自体が受ける圧力の約２２倍である。カップリング１３６のプロセス流体経路においてはどのような増幅技法を用いても、診断で用いられるプロセスデバイスへプロセス流体から伝えられるプロセス雑音を増幅したりに高めたりすることが可能である。同様に、このような技法を用いて、望まれない雑音情報を減衰させることが可能である。
【００１４】
図３に、本発明に関わる診断デバイスとして構成されたトランスミッタ１０２の一実施形態のブロック図を示す。他の診断デバイスの例には、制御システム１０４と、磁気流量計と、渦流量計と、コリオリ流量計と、バルブ制御デバイス１１０などのプロセス制御デバイスとが挙げられる。トランスミッタ１０２は、パイプ１３０中のプロセス流体のプロセス変数をプロセス変数センサー１３８で感知する。センサー１３８は、プロセス変数センサーであっても、診断目的でしか用いられない専用のセンサーであってもよい。トランスミッタ１０２はプロセスカップリング１３６を含み、このカップリングは、プロセス変数センサー１３８をパイプ１３０中のプロセス流体に結合する。たとえば、カップリング１３６はどのような構造から構成されてもよく、プロセス変数センサー１３８にカップリングされるプロセス雑音や他のプロセス振動を向上させたり変更したりすることが可能である。プロセスカップロング１３６はプロセス変数センサーに対する結合として図示されているが、センサー１３８もまた、専用の診断センサー１３８を備えることが可能である。アナログ・デジタルコンバータ１４４は、プロセス流体のプロセス変数と雑音信号１３２とに関連するプロセス変数センサー１３８からのセンサー出力１４６を受信する。アナログ・デジタルコンバータ１４４は、デジタル化されたセンサー信号をマイクロプロセッサシステム１４８へ出力する。
【００１５】
マイクロプロセッサシステム１４８には信号プリプロセッサ(signal preprocessor)１５０が含まれているが、これは、アナログ・デジタルコンバータ１４４を介してンサー出力１４６に結合されており、周波数や、振幅や、プロセスの実施に関連する信号特性などの信号成分を雑音信号１３２から分離する。信号プリプロセッサ１５０は、分離された信号出力１５２を信号評価装置１５４に提供する。信号プリプロセッサは、フィルタリングしたり、ウエーブレット変換を実行したり、フーリエ変換を実行したり、ニューラルネットワークや統計分析や他の信号評価技法を利用したりして、プロセス変数信号の１部を分離する。分離された信号出力は、センサー１３８によって感知されたプロセス流体中の振動雑音信号１３２に関連付けられる。信号評価装置１５４はメモリー１５５を含み、プラグされたラインのような、プロセスデバイス自体を含むプロセス状態に関連した状態出力を提供する。信号評価装置１５４は、分離された信号出力１５２を、ルール、ファジー論理、ニューラルネットワーク、エクスパートシステム、ウエーブレット分析または他の信号評価技法に基づいて評価する。本発明は、ここに列挙した技法に制限されるものではない。プロセス状態には、状況、診断、健全状態、またはプロセス制御システムのバルブ、ポンプ、ポンプシール、排出システム、アクチュエータ、ソレノイド、コンプレッサ、タービン、攪拌器、ダンパー、パイピング、フィクスチャ、水槽、トランスミッタ、センサーまたは他のコンポーネントに関連する故障までの時間の情報が含まれる。この状態出力は２線式プロセス制御ループ１０６に通信するのに使用される入／出力回路１５８に提供される。ある構造では、Ｉ／Ｏ回路１５８はまた、プロセス制御ループ１０６のみから発生された出力を用いてプロセスデバイスの動作用の電力を提供するために用いられる。Ｉ／Ｏ回路１５８はまた、プロセス制御ループ１０６を介して他のデータ１６０を送受信するために用いられる。たとえば、このデバイスがトランスミッタとして構成された場合、プロセス変数情報はループ１０６を介して送信することが可能である。
【００１６】
センサー１３８は、プロセス流体中の振動を感知することができるどのようなタイプのセンサーでもよい。センサー１３８は、所望の振動雑音信号を検出するに十分な帯域幅と周波数応答性もしくは解像度とを有するべきである。一般的には、差圧ベースの流量トランスミッタの差圧センサーで実施した場合には、これは約０Ｈｚと約２００Ｈｚの間である。十分な帯域幅を有するプロセス変数圧力センサーが、１９９７年６月１０日に発行された米国特許第５，６３７，８０２号に説明されている。アナログ・デジタルコンバータ、増幅器および入力チャネル中の他のエレメントなどのデバイス中の他のコンポーネントもまた、十分な帯域幅を有するべきである。他のタイプのプロセス変数センサーには、超音波レベルセンサー中のレベルゲージまたは超音波レシーバ中の超音波レシーバまたは無線周波数レシーバがある。たとえば、トランスミッタ１０２は、超音波流量計またはレベルゲージを備えることがあり、この場合、センサー１３８は超音波センサーである。加えて、バルブコントローラなどの制御デバイスは、プロセス変数センサーを含むことがある。
【００１７】
プロセスカップリング１３６の特定の構造は、モデリング技法または実証的分析によって決定することが可能である。たとえば、パイプの最適な直径、エルボー、形状などを採用すれば、診断雑音の減衰を減少させることが可能である。雑音がセンサーに送り込まれるメガフォンタイプ構造の採用などさまざまな技法を用いて雑音を「キャッチ」することが可能である。大型の二次ダイアフラムを用いて雑音を増幅することが可能である。この増幅は、増幅用ダイアフラムと二次ダイアフラム、たとえば、センサーを隔離するために用いられる隔離ダイアフラムとの間のサイズの差によって発生する。特定の雑音周波数を、パイプオルガンに類似した閉合共振器タイプの装置を用いるカップリングを通過させることが可能である。このような構造においては、チャンバのサイズを、目標とする、実際には信号を増幅するような周波数で共振するようなサイズにする。能動システムでは、カップリングは、性能が最適化されるように能動的にチューニングされる。
【００１８】
振動感知性のプロセス変数センサーとは、プロセス流体中で搬送される振動を感知することが可能なセンサーのことであり、たとえば、圧力センサー、コリオリ流量計中のセンサー、磁気流量計中の電極、渦もしくは超音波による流量計中のセンサーなどである。
【００１９】
図４は、大きなダイアフラム２００がプロセス振動１３２を受信する流体経路を有するプロセスカップリング１３６の１つの構造を示す簡略図である。隔離流体２０２はプロセス振動を小さなダイアフラム２０４に搬送する。最終的には、これら振動は、別の隔離流体２０６を通ってセンサー１３８に伝達される。このような構造では、振動信号１３２は、ダイアフラム２００と２０４のサイズの差によって増幅される。
【００２０】
図５に、振動信号１３６が大きな領域に渡って受信され、滑らかに小さくなる小領域に送り込まれてからセンサー１３８に印加されるようにプロセスカップリング１３６が角形状をしている流体経路を有する構造を示す。この場合もまた、プロセス振動が増幅される。別の構造例では、さまざまな経路、ベンドおよび変化形状を用いて、ある特定の周波数を増幅および／または減衰させる。プロセスカップリングはどれもが、直接的または間接的にプロセス流体に物理的に結合しているプロセスインタフェースと、このプロセスインタフェースからプロセス雑音信号センサーに延長している経路とを含む。流体経路は、プロセス流体からセンサーまでのプロセス雑音信号の伝送を最適化するような構造となっている。
【００２１】
図６は、プロセスデバイス２５０がプロセスパイプ２５２に結合している本発明の例示の実施形態の斜視図である。プロセスデバイス２５０は、オリフィスプレートを備える一次エレメント２５４の前後で発生する差圧によりプロセス流体の流量を測定するように構成されたプロセス変数トランスミッタである。プロセスカップリング２５６は、プロセスインタフェース２５８とプロセスデバイス２５０間に延びている。プロセスインタフェース２５８は、差圧を測定するように配置された２つの圧力タップを備える。プロセスカップリング２５６は、プロセスカップリング２５８とフィールドデバイス２５０間を延びている流体経路（図７に示す２７０）を含む。カップリング２５６のフランジ２６０は、フィールドデバイス２５０のフランジ２６２に取り付けられるような構成となっている。動作中、プロセス流体がプロセスパイプ２５２内を移動するにつれてオリフィスプレート２５４の前後で差圧が発生する。この差圧は、フィールドデバイス２５０中のプロセス変数センサーを用いて測定されるが、これは流速を示している。
【００２２】
図６は、カップリング２５６の１部である雑音カップリング２６４をも示す。この雑音カップリングは図７に詳細に示させている。雑音カップリング２６４は、プロセスデバイス２５０中のプロセス変数センサーへのプロセス雑音信号の結合を改善するものである。
【００２３】
図７は、流体経路２７０と雑音カップリング２６４を示すカップリング２５６の断面図である。経路２７０は、プロセスインタフェース２５８とフィールドデバイス間プロセスインタフェース２５８とフィールドデバイス間に延びるメイン通路２６８を含む。雑音カップリング２６４は、流体経路２７０の形状を変化させて、さらなる内部体積２７２を提供する。体積２７２は通路２７４を介してプロセス流体に結合し、これで、体積２７２と通路２７４がそれぞれ流体経路２７０の１部を形成するようにしている。
【００２４】
雑音カップリング２６４は、調整可能な体積２７２を有するヘルムホルツ共振器として構成されている。体積２７２は、ネジ付きプラグ２７６を回転させることによって調整可能である。加えて、ネジ２７８が、通路２７４を選択的に塞ぐような構成となっており、これで、体積２７２とプロセス間の結合を調整可能に制限する。メイン通路２６８、調整可能体積２７２および通路２７４はそれぞれが、プロセスインタフェース２５８とフィールドデバイス２５０間に延びている流体経路２７０の１部を形成している。この構造を用いれば、プラグ２７６とネジ２７８の位置を調節することによって、前記流体経路は、プロセス流体からプロセスセンサーへのプロセス雑音信号の伝送を所望のように調整および変更することが可能である。
【００２５】
一般的な従来技術による構造では、プロセス雑音信号を防止するまたは減衰させる技法が用いられる。これとは対照的に、本発明では、デバイスの診断能力を向上させるようにプロセス雑音の伝送を変更する。一般的に、本発明は、プロセス雑音信号の増幅特性、減衰特性、フィルタリング特性または他の特性を変更することによって、プロセス雑音の伝送を所望のように改善するものである。アキュムレータ、共振器、サイレンサ、サプレッサなどを含むあらゆる適当な技法を用いて、本明細書で記述するような雑音信号の変更を実施することが可能である。ある構造では、流体経路の特性が調整可能となっており、これにより、プロセス雑音信号の伝送を、特定の装置に対して所望のように変更可能となる。デバイスの作動中に、プロセスカップリングのサイズおよび／または形状を修正することを可能とすることによって、このカップリングを特定の装置に対してさらに最適化することが可能となる。その例としては、増幅を最大化もしくは増加させたり、特定の周波数もしくはある範囲の周波数に集中させたりもしくはこれらの周波数を強調させたりする機能がある。このような調整は、そのままの状態でオペレータが結合のジオメトリを修正することを許容することによって実施可能である。結合の別の例としては、フレキシブルなチューブを用いるものがある。このようなチューブはボーデン（Bourden）チューブとして移動し、これによって、プロセス雑音信号からエネルギの１部を吸収する。もう少し硬いチューブを用いると、雑音の伝送を向上させることが可能である。たとえば、図７に示す通路２６８は、一体鋳物に開けた開口部を含むようにしてもよい。このような構造によって、チューブを別個に用いた場合よりも多くの雑音が結合を介して送信される。
【００２６】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は本発明の精神と範囲から逸脱することなくその形態と詳細を変更することが可能であることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるプロセスカップリングを含むプロセス制御システムの例図である。
【図２】「ウォーターハンマー」効果を図示するグラフである。
【図３】本発明のプロセスカップリングを含む診断デバイスのブロック図である。
【図４】プロセス雑音信号を増幅するためのプロセスカップリングの１つの構造を示す図である。
【図５】雑音信号を増幅するように構成されたプロセスカップリングの別の構造を示す簡略図である。
【図６】プロセス流体とフィールドデバイス間を延長する流体経路にある雑音カップリングエレメントを含む産業プロセスに結合されているフィールドデバイスの斜視図である。
【図７】調整可能な体積とメイン通路を示す流体経路の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００…環境，１０２…診断デバイス，１０４…制御システム，１０８…ポンプ・制御デバイス，１１０…バルブ制御デバイス，１３２…振動雑音信号，１３６…プロセスカップリング，１３８…プロセス変数センサ，１４４…アナログ・デジタルコンバータ，１５０…信号プリプロセッサ，１５４…信号評価装置。
【図１】
2008532179.tif 000002
【図２】
2008532179.tif 000003
【図３】
2008532179.tif 000004
2008532179.tif 000005
2008532179.tif 000006
2008532179.tif 000007
2008532179.tif 000008
2008532179.tif 000009
2008532179.tif 000010
2008532179.tif 000011
【国際調査報告】
2008532179.tif 000012
2008532179.tif 000013