(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業プロセスにおけるプロセス変数を感知するために使用されるセンサシステムにおいて、
第１感知レンジでプロセス変数を感知し、該感知された変数を表す第１センサ信号を出力するための第１センサと、
第２感知レンジでプロセス変数を感知し、該感知された変数を表す第２センサ信号を出力するための第２センサと、
前記第１及び第２センサに対して動作可能に結合され、前記第１センサ信号、第２センサ信号及び混合信号のうちの一つに基づいてセンサ出力信号を発生するセンサ出力装置とを具備し、
前記第２感知レンジは前記第１感知レンジより大きく、前記第１及び第２感知レンジは前記第１感知レンジの上部レンジ限界に近接した重複範囲で重複しているとともに、
前記混合信号が、前記第１及び第２センサ信号に基づいて形成され、また前記重複範囲内の第１及び第２センサ信号間で「滑らかな」曲線に沿うように予め設定された混合関数に従って形成されており、該混合信号は前記重複範囲内で連続的に微分可能であって、かつ、前記混合信号が前記第１センサ信号側および前記第２センサ信号側の一方から他方へ同じ経路に沿って遷移するように、それぞれの遷移方向によって前記混合関数の重み付けを異ならせているセンサシステム。
【請求項２】
請求項１のセンサシステムにおいて、前記変数は圧力からなり、前記第１及び第２センサが、それぞれ、
第１上部レンジ限界（ＵＲＬ）を有し、圧力を表す第１センサ信号を発生する第１圧力センサと、
前記第１のＵＲＬより高い第２のＵＲＬを有し、圧力を表す第２センサ信号を発生する第２圧力センサとを具備しているセンサシステム。
【請求項３】
請求項１のセンサシステムにおいて、
前記センサ出力装置が、コサイン関数、指数関数の組み合わせ、または多項式関数を使って前記第１及び第２センサ信号を混合するよう構成されているセンサシステム。
【請求項４】
請求項１のセンサシステムにおいて、
前記センサ出力装置に結合され、前記センサ出力信号及び混合信号に基づき、前記第１及び第２センサレンジに亘る標準化された通信プロトコルに従って出力を提供する変換器をさらに具備したセンサシステム。
【請求項５】
測定されたプロセス変数を表す信号をセンサ構造から得る方法であって、前記センサ構造が、複数のセンサを有し、各センサが対応のレンジを有するセンサ信号を提供し、該センサのレンジが１またはそれ以上の重複範囲で少なくとも部分的に重複しており、
前記第１及び第２センサ信号の双方の関数である結合出力からもたらされる前記重複範囲の少なくとも一部分に対応する遷移範囲内における前記第１センサ信号及び第２センサ信号間の遷移と、前記第１センサ信号及び第２センサ信号を滑らかに混合する前記結合出力とからなり、該結合出力が連続的に微分可能で、かつ、前記第１センサ信号及び前記第２信号間の一方から他方への前記結合出力の遷移が同じ経路に沿って行われるように、それぞれの遷移方向によって前記関数に異なる重み付けが設定されている方法。
【請求項６】
結合出力を得る請求項５の方法において、
第１センサ信号との交差点で第１センサ信号に正接し、かつ、第２センサ信号との交差点で第２センサ信号に正接する混合関数に従って前記第１及び第２センサ信号を混合する方法。
【請求項７】
結合出力を得る請求項５の方法において、
コサイン関数、複数の指数関数および多項式関数のうちの少なくとも一つに従って前記第１及び第２センサ信号を混合する方法。
【請求項８】
結合出力を得る請求項５の方法において、
前記結合出力が、多値化混合信号となるのを回避するため、第１センサ信号と第２センサ信号の誤差の絶対値に対して遷移範囲の幅が十分大きくなるように設定された遷移範囲に亘って前記第１及び第２センサ信号を混合する方法。
【請求項９】
感知圧力に基づいて出力を発生する送信機において、
第１上部レンジ限界（ＵＲＬ）を有する第１レンジを有し、圧力を表す第１センサ信号を出力する第１圧力センサと、
前記第１のＵＲＬよりも高い第２のＵＲＬを有する第２レンジを有し、圧力を表す第２センサ信号を提供するとともに、前記第１及び第２レンジが、前記第１のＵＲＬに近接し、かつそれより低い遷移範囲において重複する第２圧力センサと、
出力の形成に使用されるセンサ出力信号を提供する電気出力回路とを具備し、
前記センサ出力信号は、感知圧力が前記遷移範囲の外にあるときは前記第１及び第２センサ信号のうちの一つを、感知圧力が前記遷移範囲内にあるときは前記第１及び第２センサ信号の組み合わせに基づくとともに、
前記電気出力装置は、前記第１及び第２センサ信号の混合によって前記組み合わせを提供し、前記センサ出力信号が連続的に微分可能であって、前記第１センサ信号及び第２センサ信号の混合の組み合わせが、該第１及び第２信号間の一方から他方への該組み合わせの遷移が同じ経路に沿って行われるように、それぞれの遷移方向によって異なる重み付けをされた関数に従って決定され、前記第１及び第２センサ信号間の滑らかな遷移を得る送信機。
【請求項１０】
請求項９の送信機であって、
第３のＵＲＬをもつ第３レンジを有し、圧力を示す第３センサ信号を提供する第３圧力センサであって、前記第２及び第３レンジが第２のＵＲＬに近接し、かつ、それより低い第２遷移領域と重複する第３圧力センサを具備し、
前記電気出力装置が、感知圧力が前記第２遷移領域を超えているときは前記第３センサ信号に基づき、感知圧力が前記第２遷移領域内にあるときは前記第２及び第３センサ信号の組み合わせに基づいてセンサ出力信号を提供し、
前記電気出力装置は、前記第１及び第２センサ信号間で滑らかな遷移を得るため、前記第２及び第３センサ信号を混合することによる組み合わせを提供する送信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、プロセス制御センサシステムに関する。特に、本発明は、多数のセンサと、二つのセンサ信号間で遷移が生じる領域内において連続一次微分を伴う無ヒステリシス出力信号を供給する出力装置とを有するセンサシステムに関する。
【０００２】
パラメータを感知し、広いレンジ値に亘ってパラメータが変化するときに、感知したパラメータを表す出力信号を供給するために、代表的な自動レンジ切替装置が提供されている。ある代表的な自動レンジ切替装置はデジタル電圧計である。デジタル電圧計は代表的には二つまたはそれ以上の異なるセンサまたは二つもしくはそれ以上に利得値を変更することができる単一のセンサを含むことができる二つ又はそれ以上のセンサ構成を有する。前記センサシステムは感知した電圧を表す出力信号を供給する。しかし、二つまたはそれ以上のセンサ構成がそれぞれのレンジで使用される。換言すれば、感知された電圧が、例えば０から１０ボルトのレンジ内にある場合、感知された電圧を表す出力信号を供給するため、下部レンジ用のセンサ構成が使用される。しかし、感知された電圧値が例えば１２ボルトに増大したとき、第１のセンサ構成の出力信号の合計誤差は急に増大し、第１のセンサ構成の出力信号は最終的に所望よりも低い精度になる。
【０００３】
したがって、電圧が増大したときの正確な出力信号を供給するために第２の上部レンジ用センサ構成が提供される。しかしながら、同様に第２のセンサ構成は、例えば電圧が１０ボルトまで下方に下がったとき、下部レンジ用センサ構成と同様の正確な（％読みで）出力信号を提供しない。
【０００４】
前記従来の自動レンジ切替装置は、電圧が予定の最大レンジ値（例えば１２ボルト）を超えるまでは、第１のセンサ構成から出力を供給するよう構成される。それから、前記装置は第２のセンサ構成を出力回路に急に切り替えて、電圧増大が続いているときの第２のセンサ構成からのセンサ信号に基づくシステム出力信号を供給する。しかしながら、電圧が減少値（例えば１０ボルト）以下に下がったようなとき、自動レンジ切替装置は第１のセンサ構成に急に切り替えられるよう構成される。こうして、前記従来システムは代表的には遷移レンジにおいてヒステリシスを伴って運転される。
【０００５】
この急な切り替え、およびヒステリシスもまた、典型的にはそれぞれのレンジにおける異なる較正誤差及び非直線性により、装置からの出力信号中に小さな変化を引き起こす。出力中の前記変化及び誘導されたヒステリシスは、別の用途、例えば精密な比例−積分−微分（ＰＩＤ）プロセス制御ループで使用される圧力送信機において許容できない挙動を与える。急なレンジ切り替え遷移はＰＩＤ制御ループに、問題のある大きい微分入力を引き起こす。
【０００６】
プロセス制御産業はまた、異なるレンジにわたって高度に正確な出力信号を供給する圧力センサのような発達したセンサを有している。例えば、ある種のセンサは上限レンジが４０００ｐｓｉであって、較正レンジがおおよそ３０対１（またはおおよそ１５０ｐｓｉａから４０００ｐｓｉａ）を超えるハイレベルの性能を提供する。４０００ｐｓｉａのセンサのレンジを１５０ｐｓｉａ以下に下げたとき、出力信号中の合計誤差（％読みで）は急激に増大し、所望より低い性能レベルを提供する。他のセンサは０から２００ｐｓｉａのレンジで圧力を測定するために使用され、この全体の動作レンジを超えるハイレベルの性能を提供できるよう設計されている。しかしながら、前記センサはこの上限レンジ限界を超えて正確に圧力を感知することができない。産業界は、二つのセンサ間の滑らかな遷移に関して困難に遭遇している。上述のように、この困難はＰＩＤ制御ループにおいて問題を起こす。
【０００７】
レンジ遷移中における出力の変化を補償するため、種々のアナログまたはデジタルフィルタリング技術を使用できる。しかしながら、前記技術は制御ループに影響を及ぼすことができる移送遅延を頻繁にもたらす。また、引き起こされるヒステリシスは濾過されることができない。
【０００８】
発明の概要
センサシステムは第１感知レンジのパラメータを感知し、該パラメータを表す第１センサ信号を提供する第１センサを含む。第２センサは第２感知レンジ内のパラメータを感知して該パラメータを表す第２センサ信号を提供する。第２感知レンジは第１感知レンジより大きく、かつ、第１及び第２感知レンジは遷移領域で重複する。センサ出力装置は、センサ出力信号が単一値化されヒステリシスを誘導せずかつ連続的に微分可能であるような混合関数に従い、第１及び第２センサ信号の成分を混合することによって第１及び第２センサ信号に基づくセンサ出力信号を提供する。
【０００９】
図面の簡単な説明
図１は、本発明による多センサ送信機システムのブロック図である。
図２は、多センサシステムのセンサ出力を示すグラフである。
図３は、急切り替え技術を使った多センサシステムの出力を示すグラフである。
図４は、本発明による多センサシステムの出力を示すグラフである。
図５は、図４に示したものより狭い遷移レンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
図６は、図５に示したものより狭い遷移レンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
図７は、本発明による二つ以上のセンサレンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は本発明に係る多センサ送信機システム１０（送信機１０）のブロック図である。送信機１０は複数のセンサ１２および１４、光学式アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１６、制御用電子回路１８、送信機用電子回路２０、および出力信号ループを含む。センサ１２および１４は、二つの離散レンジセンサ又は単一の多出力レンジセンサであることができ、多数のレンジにわたって変化する感知値を有するパラメータを実質的に感知するために使用することができるが、本発明は（明確のため）個々の圧力センサとしてセンサ１２および１４を記述することによって説明を進める。例えば、センサ１２および１４は好ましくはプロセス制御装置で使用される差動、絶対又はゲージ圧力センサである。
【００１１】
また、本発明はアナログ又はデジタル技術を使って実施されることが理解される。アナログプロセス技術を使う場合は、Ａ／Ｄ変換器１６は除去することができる。同様に、センサ１２および１４がデジタル出力信号を出力するように構成されている場合には、Ａ／Ｄ変換器１６は除去することができる。しかしながら、本説明は、便宜上Ａ／Ｄ変換器１６を有するシステムに関して説明を進める。
【００１２】
図１の実施例において、センサ１２および１４は好ましくは検出圧力を代表する出力信号をＡ／Ｄ変換器１６に出力する。Ａ／Ｄ変換器１６はセンサ信号をデジタル値に変換し、そのデジタル値を制御用電子回路１８に供給する。制御用電子回路１８は代表的には、（例えば、静圧、差圧及び温度の変化によって誘導される）種々のエラーや非線型のセンサ信号を公知の手法によって補正する信号調整及び補正回路を含んでいる。そして制御用電子回路１８はセンサ１２および１４から受信した二つもしくはそれ以上の入力信号に基づく一つの出力信号を送信機用電子回路２０に出力する。送信機用電子回路２０は感知された圧力に基づく出力信号をループ２２へ出力する。好ましい実施例では、ループ２２は直列接続されたバッテリと抵抗負荷によって作成された４−２０ｍＡ電流ループである。また送信機１０は好ましくは電流ループ２２によって全体が駆動される。送信機用電子回路２０は標準的な２本線４−２０ｍＡ電流ループ送信機通信プロトコルに従ってループ２２上に出力信号を出力する。ループ２２は全体にアナログループであり、そこではデジタル通信は存在しないし、電流はいくつかのプロセス変数つまり制御信号を代表する。その他の標準化された送信通信プロトコルが使用されうる。デジタル信号も、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＭＯＤＢＵＳ（登録商標）またはＤＥにおけるループ２２のような４−２０ｍＡ電流ループ上に出力される。一方、送信機１０はフィールドバス（FIELDBUS）におけるようにデジタル信号を出力してもよいし、送信機１０による（そしてループ２２上に存在する）すべての情報出力はデジタル信号で代表される。
【００１３】
図１に示した実施例において、センサ１２は下部動作レンジ用に較正され、下部動作レンジにおいて圧力を代表する高度に正確な出力信号を提供する。センサ１４は上部動作レンジ用に較正され、上部動作レンジにおいて圧力を代表する高度に正確な出力信号を提供する。
【００１４】
制御用電子回路１８は、感知された圧力レンジに基づき、センサ１２からのセンサ信号に相当する値、又はセンサ１４からのセンサ信号に相当する値が送信機用電子回路２０に供給されるべき値であるかを判断する。好ましい実施例では、制御用電子回路１８は圧力がある限界以下の時には、センサ１２からのセンサ信号に関連する値だけを提供する。また、好ましい実施例では、制御用電子回路１８は圧力が別の限界以上の時には、センサ１４からのセンサ信号に関連する値だけを提供する。前記二つの限界の間の遷移領域（そこでは、制御用電子回路１８がセンサ１２からの出力の使用からセンサ１４からの出力の使用までの間、又はその反対の間を切り替えている）では、制御用電子回路１８はセンサ１２及びセンサ１４からの二つの信号成分を混合してセンサ１２及びセンサ１４間の滑らかな遷移を表す出力信号を出力する。「滑らかに」は、前記遷移領域内の出力信号は、ヒステリシスが誘引されず連続的に微分でき、単一値化されることを意味する（すなわち、もたらされた出力信号が、二つのそれぞれの限界においてセンサ出力と接線方向に交差する）。単一値化は各入力信号が唯一の出力値に対応することを意味し、多値化は単一の入力値が多出力値に対応することおよび／またはその逆を意味する。
【００１５】
図２はセンサ１２及び１４で感知される入力圧力に対するセンサ１２及び１４のデジタル出力値をプロットした一実施例のグラフである。線２４はセンサ１２の出力に対応し、線２６はセンサ１４の出力に対応する。図２はセンサ１２からの出力２４が、好ましくは０ｐｓｉである下部レンジ限界（ＬＲＬ1）から、この実施例では２００ｐｓｉである上部レンジ限界（ＵＲＬ1）まで延びていることを示す。同様に、センサ１４からの出力２６は、０ｐｓｉである下部レンジ限界（ＬＲＬ2）から、４０００ｐｓｉである上部レンジ限界（ＵＲＬ2）まで全体に延びている。
【００１６】
出力２４及び２６は図のように遷移領域（つまりｘ1からｘ2まで）で分離される。センサ１２及び１４からの出力は代表的には前記領域内で同一ではない。センサ１４は低遷移限界ｘ1からＵＲＬ2間のレンジで信頼できる出力を供給するよう較正される。したがって、少なくともある程度まで入力圧力のそのレベルを超えて、センサ１４が使用されるのが望ましい。同様に、センサ１２は領域ＬＲＬ1からＵＲＬ1間の領域においてセンサ１４よりもっと正確な出力を提供するように較正されるから、少なくともある程度まで入力圧力のレンジ全体を超えて、センサ１２の出力を使用するのが望ましい。ｘ1およびＵＲＬ1間の全レンジである遷移レンジ、またはこれら二つの境界内の、より狭い遷移レンジにおいては、両センサ１２および１４からの出力信号の成分を使用してセンサ１２及び１４間で滑らかな遷移を達成するようにするのが望ましい。
【００１７】
図３は本発明による混合関数が使用されないか又は不適当に実施されている、図２の遷移領域を拡大したグラフである。ここでの説明のため、センサ１２としては０から２００ｐｓｉまでのレンジで動作するよう較正された圧力センサを、センサ１４としては０から４０００ｐｓｉまでのレンジで動作するよう較正された圧力センサを想定する。
【００１８】
図３によって作動されるシステムにおいて、（センサ１２からの）出力２４はセンサ１２の上部レンジ限界（ＵＲＬ1）に達するまで使用される。そして、圧力がＵＲＬ1を超えるまで増大したとき、システムは、圧力の上部レンジからセンサ１４のＵＲＬ2までずっと（センサ１４からの）出力２６を使用するよう急に切り替わる。これは矢印２３によって示される。しかしながら、圧力が減少したときには、圧力が図３にｘ1で示される下部遷移限界に減少するまでシステムは出力２６を使用する。それから、下部レンジにおいて、システムはセンサ１２からの出力２４を再度使用するように急に切り替える。これは矢印２５によって示される。
【００１９】
このタイプのシステムは、ｘ1からＵＲＬ1で表される遷移レンジにおいてヒステリシスを誘導することがわかる。さらに、出力２４及び２６間の急な切り替えは制御用電子回路１８から送信機用電子回路２０へ供給される不連続な１次微分を含むセンサ出力信号を生じる。このタイプの急な転換及び関連して誘導されるヒステリシスは、精密なプロセス制御ループに使用される圧力送信機では容認できない。またさらに、制御ループが、比例−積分−微分（ＰＩＤ）関数を使用するプロセスを制御する場合、前記制御は信号の微分に基づく。出力信号の微分は図２にみられるように、送信機からの出力信号中の段階により、遷移の開始及び終端でプラス又はマイナスの無限大になる傾向がある。これは精密な制御において容認できない。また、運転圧力がｘ1からＵＲＬ1までの遷移レンジの上下で頻繁に変化した場合、送信機の出力は出力２４及び２６間で絶えず切り替わる。このことはきわめて望ましくない。
【００２０】
図４は本発明に基づく混合関数を使用した制御用電子回路１８の出力を示すグラフである。図２及び図３と同様の事項には同様の番号を付した。図２及び図３に記載したシステムに関して、感知された圧力が下部遷移限界ｘ1より下であった場合、制御用電子回路１８はセンサ１２からのセンサ信号２４に対応する値だけを出力信号の基礎とする。さらに、圧力が上部遷移限界ｘ2（ＵＲＬ1と同じか低い）以上に変動した場合、制御用電子回路１８はセンサ１４からの出力信号２６に関連する値だけに基づいて出力を提供する。
【００２１】
しかし、遷移領域（図４にｘ1からｘ2までとして示す）において、制御用電子回路１８は単に急に出力２４及び２６間の切り替えをしない。その代わりに、制御用電子回路１８は出力２４及び２６の成分を混合して２出力間で滑らかな遷移２８を得る混合関数を実行する。圧力がｘ2に向かって上方に変動したとき、混合関数はセンサ１４からの出力２６に、より重いウェイトをかける。このことは矢印２９で示す。圧力がｘ1に向かって下方に変動したとき、混合関数はセンサ１２からの出力２４に、より重いウェイトをかける。このことは矢印３１で示す。また、好ましい実施例では、混合関数はｘ1において出力２４に接しており、かつ、ｘ2において出力２６に接している。これは、出力２４及び２６間において、急な切り替え、多値、１次微分中の不連続又はヒステリシスのない滑らかで連続的な遷移を提供する。これは多センサ送信機１０の性能を大きく向上させる。
【００２２】
図５は、図４に示したよりも狭い遷移レンジを有する多センサシステム１０の出力を示すグラフである。図４と同様の事項には同様の番号を付した。相違は、１４０ｐｓｉから２００ｐｓｉの間に延長する出力２４及び２６間に遷移レンジを有する代わりに、図５に示した遷移領域は１６０ｐｓｉと２００ｐｓｉとの間だけに延長する点である。本発明の混合関数の提供により、遷移レンジでの出力を表す点線２８’が得られる。線２８’の中央領域において線２８’はほとんど多値化されているように見える。線２８’は多値化されていないし連続的に微分可能であるので、本発明の使用に受容される。しかし、図４の線２８で表されている出力と同様の出力を有するのが好ましい。
【００２３】
図６は図５に示したものよりもまださらに狭い遷移レンジを有する多センサシステム１０の出力を示す図である。これは線２７で表された遷移をもたらす。図６に示した遷移レンジはたった１８０ｐｓｉから２００ｐｓｉに延びているだけである。信号２４及び２６は、ＵＲＬ１の約１１．５％である２３ｐｓｉの圧力誤差によって分離されている。
【００２４】
ｘ2で二つのカーブを分離している圧力誤差の絶対値に対する遷移レンジｘ2−ｘ1の幅の割合はおおよそ２．０を上まわっていなければならないことがわかる。もしもこの割合がおおよそ２．０以下であったならば出力は多値化されるようになる。
【００２５】
遷移レンジは、混合関数の勾配が、センサ出力２４及び２６の勾配に近づくよう十分に広い一方、下部レンジセンサ出力２６の正確さのメリットを受けられるよう十分に狭いことが好ましい。このことは、遷移レンジがＵＲＬ1の３０％（つまり６０ｐｓｉ）に限定され、二つのカーブを分離する圧力誤差がｘ2（この例ではＵＲＬ1と同一）で２３ｐｓｉである一つの実施例において、図４に点線２８で示される好ましい特性を有する遷移カーブをもたらす。図４に示すグラフはＵＲＬ2の−０．５％のオフセット誤差およびセンサ１４（上部レンジ限界が４０００）の読みの−０．５％のスパン誤差を使用して作成された。同様に、ＵＲＬ１の＋０．５％のオフセット誤差および読みの＋０．５％のスパン誤差は、センサ１２（上限レンジ限界が２００）のために使用された。したがって、両センサの上部レンジ限界近くでのオフセット誤差とＵＲＬ1近くでのスパン誤差との乗算はＵＲＬ1において、２３ｐｓｉの二つのカーブ間での差を生じる。二つのカーブが混合される遷移領域の幅は６０ｐｓｉ（ＵＲＬ1の３０％）である。これは二つのセンサ出力２４及び２６間で好ましい出力遷移を与える。したがって、遷移レンジ幅が６０ｐｓｉであり、ＵＲＬ1での圧力誤差が２３ｐｓｉであれば、おおよそ２．６の許容割合をもたらす。
【００２６】
好ましい実施例では、前記混合関数はコサイン関数である。図４において圧力が０からＵＲＬ1間の領域（すなわち出力２４）におけるセンサ出力をｆ1（ｘ）で表し、圧力が０からＵＲＬ2間の領域（すなわち出力２６）における出力関数をｆ2（ｘ）で表すと、混合関数２８はｆ3（ｘ）で表わされ、ｘ1およびｘ2間の遷移レンジにおける出力を計算するのに使用される。前記ｆ3（ｘ）は、次のようになる。
0004100869.tif 000002
【００２７】
この技術はｘ1およびｘ2間の遷移レンジで二つのセンサ出力２４及び２６を適当に混合する一方で、遷移レンジ以上又は以下において適当な個別のセンサ出力２４又は２６を使用する。したがって、式１は適当にスケールされ、円滑に遷移領域内で二つのセンサ出力を混合するコサイン重み付け関数を表す。
【００２８】
図４にみられるように、滑らかな遷移は、図３に記載したような出力信号中の大きいスパイク（spike）よりむしろ単純なサイン関数である１次微分（つまり変化率）を有する出力を与える。ｆ1（ｘ）からｆ2（ｘ）までの単一値化された遷移アルゴリズムｆ3（ｘ）はまた出力中の人為的なヒステリシスを誘導しない。
【００２９】
図７は三つのセンサ装置を使用する本システムの出力を簡単に示す。図４に示されたのと同様の事項には同様の番号を付した。出力２４及び２６間の遷移は、図４に関して記述したのと同様に遂行される。しかしながら、出力２６と関連づけられるセンサよりもさらに高い上部レンジ限界ＵＲＬ3を有する第３のセンサからの追加出力３０がまた提供されている。第３のセンサはまたｘ3で表された下部遷移点、及びＵＲＬ4より低いかまたは同一の、ｘ4で表される上部遷移限界を有する。したがって、制御用電子回路１８が出力２６及び３０間で切り替えなければならない第２遷移レンジｘ3−ｘ4が得られる。好ましい実施例では、制御用電子回路１８は、感知された圧力が遷移レンジｘ3を通ってｘ4まで移動するときに、出力２６及び３０間で滑らかで連続した遷移を得るために、図３に関して記述したものと同様の混合機能を実行する。
【００３０】
本記述はコサイン混合関数に関して進められてきたが、他の適当な混合関数もまた使用できる。例えば、多項式関数または指数関数の組がまた、遷移領域内で滑らかで連続した混合を提供して、制御ループのある特性のために混合出力を最適化するために使用できる。
【００３１】
遷移領域において、両センサからの値が好適に得られることに注目すべきである。一つの好ましい実施例では、両センサからの入力を交互に切り替える切り換え回路がＡ／Ｄ変換器１６内に設けられる。この実施例では未使用のセンサがスイッチオフになっているので電流が節約される。この技術はスイッチのデューティサイクルに比例した位相遅延を誘導することができる。したがって、別の好ましい実施例では、すべてのセンサはいつもオンであり、Ａ／Ｄ変換器１６はセンサ１２及び１４からの信号を常に変換し、混合関数内での補正及び実行のために制御用電子回路１８に適合する二つの出力を作成する二つの部分を有している。
【００３２】
また、センサは入力のレンジにかかわらず、感知された変数に基づいた同じ値を超えたレンジの出力信号を供給しても良いことに注目されなければならない。例えば、センサ１２は０から２００ｐｓｉの入力に基づく０−１００ｍＡのレンジの出力信号を供給しても良い。 また、センサ１４は０から４０００ｐｓｉの入力に基づく０−１００ｍＡのレンジの出力信号を供給しても良い。これらの出力は混合に先立って適当なレベルに補正されなければならない。この補正は、公知の手法で実施される。
【００３３】
混合関数はまた、ソフトウェアで実施することができ、この場合、制御用電子回路１８はデジタルプロセッサつまりマイクロコントローラを含む。混合関数及び他の既述の関数の実行に使用するために、適当な記憶係数がメモリに格納される。混合関数は制御用電子回路１８内のアナログ回路内で実行することができる。送信機及びプロセス誘導ノイズを低減するために、適当なフィルタリング及び平均化技術が、制御用電子回路１８からの補正出力及び/または混合出力に適用される。
【００３４】
本発明は好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は本発明の趣旨や範囲を逸脱することなく形式や詳細の変更を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明による多センサ送信機システムのブロック図である。
【図２】  多センサシステムのセンサ出力を示すグラフである。
【図３】  急切り替え技術を使った多センサシステムの出力を示すグラフである。
【図４】  本発明による多センサシステムの出力を示すグラフである。
【図５】  図４に示したものより狭い遷移レンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
【図６】  図５に示したものより狭い遷移レンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
【図７】  本発明による二つ以上のセンサレンジを有する多センサシステムの出力を示すグラフである。
【符号の説明】
１２，１４……センサ
１６……Ａ／Ｄ変換器
１８……制御用電子回路
２０……送信機用電子回路
【図１】
0004100869.tif 000003
【図２】
0004100869.tif 000004
【図３】
0004100869.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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