所定の範囲にわたってプロセス変量を検出するための検出システムと、前記検出システムに接続され、所定のスケールにわたって前記プロセス変量を表すアナログ通信信号を生成するように構成された送信電子機器とを備え、前記範囲は、前記送信電子機器によってアナログ制御ループを通じて前記プロセス変量について通信するために、前記スケールにわたって不均衡に分散配置されている、工業用プロセス送信機。前記送信電子機器は、前記スケールにわたって異なる勾配で多重線形に前記範囲を分散配置するコントローラを備える、請求項1に記載の工業用プロセス送信機。前記範囲には、第1の線形区分と第2の線形区分とがそれぞれ不均衡に分散配置され、前記第1の線形区分と前記第2の線形区分との間に変曲点を有する、請求項1に記載の工業用プロセス送信機。前記第1の線形区分は、前記第2の線形区分と異なる勾配を有する、請求項3に記載の工業用プロセス送信機。前記アナログ通信信号は、前記第1の線形区分で、前記第2の線形区分と異なる分解能である、請求項3に記載の工業用プロセス送信機。前記第1の線形区分では、4mA~20mAのスケールにおいて、前記第2の線形区分と異なる割合である、請求項3に記載の工業用プロセス送信機。前記検出システムが、第1のセンサ装置と、第2のセンサ装置とを備える、請求項3に記載の工業用プロセス送信機。前記第1のセンサ装置が差圧セルを備え、前記第2のセンサ装置が一対の絶対圧センサを備える、請求項7に記載の工業用プロセス送信機。前記第1のセンサ装置により検出されたプロセス変量に基づく出力が、前記第1の線形区分にわたって設定され、前記第2のセンサ装置により検出されたプロセス変量に基づく出力が、前記第2の線形区分にわたって設定されている、請求項7に記載の工業用プロセス送信機。第1の変曲点が、前記範囲の拡張プロセス状態に応じた点に位置する、請求項3に記載の工業用プロセス送信機。前記範囲が、第2の変曲点と、第3の線形区分とをさらに有する、請求項10に記載の工業用プロセス送信機。前記第2の変曲点が、前記範囲において異常なプロセス状態に対応する点に位置する、請求項11に記載の工業用プロセス送信機。センサデータをスケーリングされたアナログ出力信号として送信するための方法であって、正常プロセス範囲および拡張プロセス範囲を含むセンサ範囲を有するセンサシステムにより、プロセス変量を検出するステップと、アナログ通信信号スケールにわたって前記正常プロセス範囲および前記拡張プロセス範囲を不均等に分布させるステップと、第1の分解能で、アナログ通信ループを通じて、前記正常プロセス範囲に関連するセンサデータを送信するステップと、第2の分解能で、前記アナログ通信ループを通じて、前記拡張プロセス範囲に関連するセンサデータを送信するステップとを含む方法。前記正常プロセス範囲および拡張プロセス範囲を不均等に分布させるステップが、前記正常プロセス範囲と、前記アナログ通信信号スケールの第1の部分との第1の線形関係を確立するステップと、前記拡張範囲と、前記アナログ通信信号スケールの第2の部分との第2の線形関係を確立するステップとを含む、請求項13に記載の方法。前記センサシステムによりプロセス変量を検出するステップが、第1のセンサ装置により前記正常プロセス範囲の前記プロセス変量を検出するステップと、第2のセンサ装置により前記拡張プロセス範囲の前記プロセス変量を検出するステップとを含む、請求項14に記載の方法。前記アナログ通信信号スケールが、4mA~20mAの電流からなり、前記第1の部分が、4mA~20mAの電流において前記第2の部分よりも大きい部分にわたって配置されている、請求項14に記載の方法。前記センサシステムが、異常範囲を含むセンサ範囲を有する、請求項13に記載の方法。正常プロセス範囲および拡張プロセス範囲を含むプロセス動作範囲にわたってプロセス変量を検出するように構成された工業用プロセス送信機であって、センサ範囲にわたってプロセス変量を検出し、前記プロセス動作範囲にわたって前記プロセス変量の関数であるセンサ信号を生成する検出システムと、前記検出システムに接続され、前記センサ信号に基づいて、スケーリングされたアナログ通信信号を生成するように構成され、前記スケールにわたって前記センサ信号を非線形に配置させてプロセス変量データを通信するコントローラを有する送信電子機器とを備える、工業用プロセス送信機。前記コントローラが、正常動作範囲と前記スケーリングされたアナログ通信信号の第1の部分との第1の線形関係と、拡張動作範囲と前記スケーリングされたアナログ通信信号の第2の部分との第2の線形関係とを確立し、前記第1の部分が、前記アナログ通信信号において前記第2の部分よりも大きな部分を含む、請求項18に記載の工業用プロセス送信機。前記スケーリングされたアナログ通信信号をプロセス変量値に変換するための、前記送信機から離れた制御室に位置する回路をさらに備える、請求項18に記載の工業用プロセス送信機。多くの既存の制御システムは、アナログ制御ループを使用して動作するように構成される。多くのユーザは、デジタル通信の利点を好むが、機器のアップグレードや従業員のトレーニングにかかるコストに見合うものと考えることができない。一般的なアナログ制御ループは、4mA~20mAの信号の形の、測定されたプロセス変量を表す出力を、送信機と制御室との間で送信する。前記特許文献2に記載されたような広範囲センサまたは二重範囲センサを有する送信機については、1または複数のセンサの全測定範囲が、アナログ信号に沿って比例して分散配置される。これにより、全信号に沿った送信機出力の分解能が低下し、センサ範囲内の特定の対象領域で使用可能な情報が少なくなる。したがって、アナログ制御ループを有する高度な送信機の互換性を高める必要がある。特に、アナログ制御ループで動作する送信機からより多くの情報を得る必要がある。本発明は、工業用プロセス送信機により生成される、測定されたプロセス変量を表すアナログ出力信号に関するものである。工業用プロセス送信機は、検出システムと送信電子機器とを備える。検出システムは、ある範囲にわたってプロセス変量を検出する。送信電子機器は、検出システムに接続され、スケーリングされたアナログ通信信号を生成する。この範囲は、アナログループを通じてプロセス変量について通信する送信電子機器によって、スケールにわたって不均衡に分散配置される。図1は、プロセス送信機12を備えた本発明のプロセス制御システム10を示し、このプロセス送信機12は、スケーラブルレンジアビリティを有する通信プロトコルを使用する。プロセス制御システム10は、プロセス送信機12、機器ディスプレイ14、管16、および制御室18を備える。制御室18は、制御ループ20により送信機12に接続され、ワークステーション22を備える。ワークステーション22は、電源および通信インタフェース等の、送信機12と相互作用する種々の構成部品を備える。プロセス送信機12は、管16等のプロセス源に接続され、種々のプロセス変量センサを使用して、差圧ΔPおよび温度T等の、プロセス流体Fのプロセス変量に関連する信号を生成する。プロセス送信機12は、異なる範囲にわたって圧力読取値を示す複数の圧力センサを備えることができる。同様に、プロセス送信機12は、広範囲にわたって温度読取値を示す温度センサを備えることができる。送信機12は、各センサの出力範囲について較正される。本発明のスケーラブルレンジアビリティ技術を使用すると、送信機12は、プロセス変量についてのアナログ制御ループを通じて、異なるレベルの分解能を有するデータを送信することができる。一実施形態によれば、プロセス送信機12は、プロセスフランジ24、マニホルド26、およびインパルス管30を使用して、プロセス流体Fが内部を流れる管16に結合される。プロセス送信機12は、センサモジュール34と送信電子機器モジュール36とを備える。プロセスフランジ24は、送信機12をマニホルド26に接続し、これにより送信機12をプロセス流体Fから分離した較正、検査、メンテナンス等を可能にする。差圧ΔPは、一次要素40によりプロセス流体Fの流れ中に発生する。この一次要素40は、図示した実施形態では、オリフィス板を備える。オリフィス板は、管16よりも直径が小さい穴を有して、流量制限を行う。オリフィス板40のいずれかの側の比較的高いおよび低い圧力が、インパルス管30、マニホルド26、およびフランジ24を通してセンサモジュール34に通信される。センサモジュール34は、差圧ΔPを検出するための、差圧センサおよび一対の絶対圧センサを備える。モジュール34は、温度Tを検出するための温度センサをさらに備える。センサモジュール34は、センサからの出力に基づいて電気信号を生成し、信号を送信電子機器モジュール36に送信する。ディスプレイ14を使用することにより、送信機12から情報を局所的に得ることができる。ディスプレイ14は、異なる分解能における差圧ΔPおよび温度Tに関連する情報を示す。制御室18で、送信機12から遠隔で情報を得ることもできる。送信機12は、デジタルおよびアナログの両方の制御システムを通じて通信を行い、種々の分解能レベルでデータを制御室18に送信することができる。送信機12は、電子機器モジュール36が無線または有線ネットワークを通じて制御室18とデジタル通信を行うことができるようにする一体型電子機器を備える。種々の実施形態では、プロセス送信機12が、HART登録商標、WirelessHART登録商標またはFOUNDATION商標フィールドバスネットワークプロトコルを通じて通信可能である。このようなデジタル通信プロトコルにより、複数のプロセス変量についてのデータを、送信機12から制御室18へ最大分解能で送信することが可能になる。ワークステーション22により、制御室18は、アナログ制御ループ20を使用して、プロセス送信機12へのデータの送信およびプロセス送信機12からのデータの受信が可能になる。一実施形態では、プロセス送信機12は、4mA~20mAのループで動作する2線送信機である。ワークステーション22は、送信機12を動作させ、ΔPおよびTに関連する制御ループ信号を処理するための、デジタルプロセッサや、ビデオディスプレイ、およびキーボード等の構成部品を備える。スケーラブルレンジアビリティを使用すると、送信電子機器モジュール36は、アナログ通信信号のスケールにわたってプロセスセンサデータの範囲を不均衡に分散配置させて、変量データ分解能を達成するようにプログラムされた回路を備える。図2は、圧力送信機12、センサモジュール34、および送信電子機器モジュール36の一実施形態の概略を示す。センサモジュール34は、センサ基板56が配置されるハウジング52およびベース54、差圧センサ58、分離チューブ60A、60B、ならびに分離ダイヤフラム62A、62Bを備える。送信機電子機器モジュール36は、ハウジング64、カバー66、ディスプレイカバー68、出力インタフェース70、および送信機回路72を備える。センサモジュール34は、絶対圧センサ74A、74Bおよび温度センサ75をさらに備える。管16の一次要素40のいずれかの側で圧力P1、P2が発生する。P2からP1を引くことにより、ΔP図1が求められる。センサモジュール34のベース54が、ねじ切り留め具等によりフランジ24図1に接続される。センサ基板56およびセンサ58が、センサモジュール34のハウジング52内に取り付けられる。センサモジュール34のハウジング52は、例えばねじ接続により、電子機器モジュール36のハウジング64に接続される。同様に、カバー66、68が、当該技術分野で公知のような消火シールを形成するねじ接続によりハウジング64に接続されて、ハウジング64内から火が逃げるのを防ぐ。したがって、カバー66、68はハウジング64から取り外し可能である。出力インタフェース70および送信機回路72は、送信電子機器モジュール36内でハウジング64に取り付けられる。図示した実施形態では、センサ58が、検出ダイヤフラムが一対の電極板間に配置された容量型の差圧セルを備える。一実施形態では、センサ58が、フリックFrick他の米国特許第6295875号明細書ミネソタ州エデンプレーリーのローズマウント社に記載されているような金属ダイヤフラム型センサを備える。センサ58は、液圧充填流体が内部に配置された分離チューブ60A、60Bによりベース54に接続される。分離ダイヤフラム62A、62Bは、分離チューブ60A、60B内の充填流体をプロセス流体Fの圧力P1、P2から分離する。プロセス流体Fの圧力P1、P2の物理的変化が、ベース54内の分離ダイヤフラム62A、62Bと、分離チューブ60A、60B内の液圧充填流体とを通して、センサ58により差圧ΔPとして検出される。記載された実施形態では、絶対圧センサ74A、74Bが、容量型の絶対圧センサを備える。一実施形態では、センサ74A、74Bが、シトラーSittler他の米国特許第6484585号明細書および一連の関連出願すべてミネソタ州エデンプレーリーのローズマウント社に記載されたような容量型圧力センサを備える。このようなセンサは、サファイア等の、高い圧縮強度を有する脆性検出材料を使用する技術を含む。センサ74A、74Bは、分離チューブ60A、60Bそれぞれの中の充填流体の圧力P1、P2を検出する。各圧力センサ74A、74Bにより検出された圧力を互いに比較して、センサ58により検出された差圧ΔPの代わりに、またはこれと比較するために使用可能な差圧ΔPを表す信号を生成することができる。センサ58、74A、74Bは共に、単一センサデバイスを有する差圧センサ装置と、複数のセンサデバイスを有する絶対センサ装置とからなるセンサシステムを備える。しかし、他の実施形態では、センサシステムは、以下で説明するように、単一センサデバイスのみを備えていてもよい。差圧センサ58および絶対圧センサ74A、74Bは、センサ基板56と電子通信を行う。センサ基板56は、センサケーブル76を通して送信機回路72と電子通信を行う。送信機回路72は、電子機器ケーブル78を通して出力インタフェース70と電子通信を行う。出力インタフェース70は、送信機12を制御ループ20の配線に接続する。図4を参照してさらに詳細に説明するように、送信機回路72は、各センサ58、74A、74Bからの出力信号を操作して、アナログ制御ループ20に適合したアナログ出力信号を生成するよう、出力インタフェース70に命令する。本発明の他の実施形態では、送信機回路72、センサ基板56、および出力インタフェース70の機能の実行部が前述した実施形態と異なるように分散配置され、同様の結果を得る。センサ58は、小さい差圧を正確に測定する。センサ74A、74Bは、絶対圧を正確に測定する。センサ58は、圧力P1、P2の差を直接測定する。センサ74A、74Bは、圧力P1、P2をそれぞれ直接測定する。センサ74A、74B間の差が使用されることにより、大きな差圧が求められる。これにより、センサ58、74A、74Bを、多様な状況における圧力および差圧の検出に用いることができる。一実施形態では、差圧センサ58が0~9ポンド/平方インチpsi0~約62.1kPa[キロパスカル]の測定範囲を有し、圧力センサ74A、74Bが、0~5000psi0~約34.5MPa[メガパスカル]の測定範囲を有する。したがって、例えば、センサ58は、ライン圧力にかかわらず、差圧P1-P2が0~9psi0~約62.1kPaとなる範囲で機能する。例えば、P1が9psi約62.1kPaかつP2が0であり、またはP1が1009psi6.96MPaかつP2が1000psi約6.89MPaである場合、いずれも9psi約62.1kPaの差圧となる。絶対圧センサ74A、74Bは、5000psi約34.5MPa未満の圧力で機能する。センサ74A、74Bは圧力P1、P2を測定し、そこから差圧P1-P2を計算することができる。システム10は、動作中に管16内に非常に高い差圧ΔPを発生させる性能を有する。正常範囲内で、管16内の流れ状態により、例えば0~9psi約62.1kPaの小さい差圧のみが発生する。しかし、管16のプロセスが、正常範囲を超えて、管16内の流れ状態がより大きな差圧、例えば9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaを発生させる拡張範囲に入ることがある。予期しない、流れに無関係の状況により、プロセス圧力が拡張範囲圧力を超えて、さらに大きい差圧例えば36psi約248.2kPa~1000psi約6.89MPaが管16内に発生する異常範囲に入ることがある。したがって、正常動作中にプロセスを監視するために、発生する可能性のある差圧の全範囲を監視する場合と比べて、操作者は、対象の小領域における差圧を監視すればよい。正常動作外のプロセスを監視するためには、正常範囲の対象の小領域における差圧を超えて、拡張範囲および異常範囲に入るのを見ることが必要になる。拡張範囲では、例えば、大きな流量によって著しく大きな差圧が発生するが、これは、一般に正常範囲で発生する差圧の約4倍を超えることはない。説明した実施形態について、拡張範囲は、約9psi約62.1kPa~約36psi約248.2kPaの差圧を発生させる。拡張範囲圧力は、設備の始動時等に稀に発生するため、プロセスの日常動作に必要な通常の対象領域には含まれない。インパルス管路の詰まりや、マニホルド26図1の弁が意図せず閉じる等、プロセスにおける異常範囲の異常状態では、普段は生じない非常に大きな差圧が発生し得るため、通常の対象領域には含まれない。説明した実施形態では、異常範囲が約36psi約248.2kPa~約1000psi約6.89MPaである。差圧センサ58は、小さい差圧範囲を正確に測定する。したがって、センサ58は、一般に、正常範囲、すなわちプロセスの対象領域の差圧を検出するように構成される。しかし、検出された差圧が圧力センサ範囲を超えるときに、センサ58を使用することはできない。具体的には例えば、圧力P1と圧力P2との差異が9psi約62.1kPaを超えるときに、圧力センサ58の出力が飽和する。したがって、送信機12の出力を監視しているプロセスの操作者は、差圧センサ58の出力のみによって拡張範囲プロセス状態を検出することはできない。絶対圧センサ74A、74Bは非常に安定しており、正常範囲外の状態を検出する能力を送信機12に与える。センサ74A、74Bは、正常範囲、拡張範囲、および異常範囲の全体を通じて圧力P1、P2を検出するように構成される。センサ74A、74Bは、検出された圧力P1、P2を使用して差圧ΔPを計算することにより、プロセス外状態を検出する能力を送信機12に与える。このように、送信機12の高差圧飽和点が拡張され、または除去される。図3A~3Cを参照して説明するように、送信機回路72は、スケーラブルレンジアビリティ技術を実行して、正常範囲、拡張範囲、および異常範囲で発生した圧力にわたって4mA~20mAのアナログ信号のスケールを分散配置させて、制御ループ20を通じた通信を行う。正常範囲圧力、拡張範囲圧力、および異常範囲圧力間でスケールがずれる特定の点が、各範囲に必要な分解能に応じて変化する。図3Aは、正常範囲圧力および拡張範囲圧力がアナログ通信信号スケールにわたって不均衡に分散配置される状態を示すチャートである。本実施形態では、送信機12が、高度の分解能を正常範囲に与え、低度の分解能を拡張範囲に与えるように構成される。これは、正常範囲についての詳細な情報、および少なくとも拡張範囲で起こっていることの表示を得ることに関心があるが、異常範囲には関心がないときに望ましい。本実施形態によれば、0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲差圧ΔPは、出力信号の最初の12ミリアンペア4~16mAにわたって配置される。したがって、正常範囲についての分解能は、約0.75psi/mA約5.2kPa/mAである。9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲差圧ΔPは、最後の4ミリアンペア16~20mAにわたって配置される。したがって、拡張範囲についての分解能は、約6.75psi/mA約46.5kPa/mAである。送信機回路72は、0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲を反映する4mA~16mAの信号と、9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲を反映する16mA~20mAの信号との発生を調整する。線形に対応付けられた信号が、正常範囲および拡張範囲のそれぞれについて生成される。図3Bは、正常範囲圧力と、拡張範囲圧力を含む異常範囲圧力とが、アナログ通信信号スケールにわたって不均衡に分散配置される状態を示すチャートである。本実施形態では、送信機12が、高度の分解能を正常範囲に与え、低度の分解能を異常範囲に与えるように構成される。これは、正常範囲についての詳細な情報、および少なくとも拡張範囲を含む異常範囲で起こっていることの表示を得ることに関心があるときに望ましい。0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲差圧ΔPは、出力信号の最初の14ミリアンペア4~18mAにわたって配置される。したがって、正常範囲についての分解能は、約0.64psi/mA約4.4kPa/mAである。9psi約62.1kPa~1000psi約6.89MPaの拡張範囲差圧および異常範囲差圧ΔPは、最後の2ミリアンペア18~20mAにわたって配置される。したがって、この範囲の分解能は、約495.5psi/mA約3.4MPa/mAである。送信機回路72は、0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲を反映する4mA~18mAの信号と、9psi約62.1kPa~1000psi約6.89MPaの拡張範囲および異常範囲の組合せを反映する18mA~20mAの信号との生成を調整する。線形に対応付けられた信号が、正常範囲と、拡張範囲および異常範囲との両方について生成される。図3Cは、正常範囲圧力、拡張範囲圧力、および異常範囲圧力が、アナログ通信信号スケールにわたって不均衡に分散配置される状態を示すチャートである。本実施形態では、送信機12が、高度の分解能を正常範囲に与え、低度の分解能を拡張範囲に与え、さらに低度の分解能を異常範囲に与えるように構成される。これは、正常範囲についての詳細な情報、拡張範囲についてのあるレベルの詳細、および少なくとも異常範囲で起こっていることの表示を得ることに関心があるときに望ましい。0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲差圧ΔPは、出力信号の最初の12ミリアンペア4~16mAにわたって配置する。したがって、正常範囲についての分解能は、約0.75psi/mA約5.2kPa/mAである。9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲差圧ΔPは、次の2ミリアンペア16~18mAにわたって配置される。したがって、拡張範囲についての分解能は、約13.5psi/mA約93.1kPa/mAである。36psi約248.2kPa~1000psi約6.89MPaの異常範囲差圧ΔPは、最後の2ミリアンペア18~20mAにわたって配置する。したがって、異常範囲についての分解能は、約482psi/mA約3.32MPa/mAである。送信機回路72は、0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲を反映する4mA~16mAの信号と、9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲を反映する16mA~18mAの信号と、36psi約248.2kPa~1000psi約6.89MPaの異常範囲を反映する18mA~20mAの信号との生成を調整する。線形に対応付けられた信号が、正常範囲と、拡張範囲、異常範囲のそれぞれについて生成される。プロセス制御システムの特定の必要に応じて、異なる分解能を有する異なるアナログ信号を得ることができる。アナログ信号を、正常範囲、拡張範囲、および異常範囲のそれぞれについて異なる分解能に分割することができる。前述したように、より高い分解能レベルを正常範囲で使用して、拡張範囲および異常範囲と比べて、プロセス変量のより小さい変化によって出力信号のより大きな変化を生じさせることができるようにする。したがって、出力信号の変化により、プロセスの小さい変化に容易に気づく。また、各範囲は、複数の分解能を有することができる。分解能間の変曲点は、センサの範囲上限、またはセンサの範囲内で生じ得る。例えば、異常範囲の上限を、最高範囲限界を有する圧力センサの上限内の点に設定することができ、最小範囲限界を有するセンサを正常範囲について使用することができる。あるいは、単一センサ出力を、正常範囲信号、拡張範囲信号、および異常範囲信号についての異なる分解能に分割することができる。変曲点を、検出される特定の圧力、または出力信号について使用される特定の電流で生じるようにプログラムすることができる。どこで変曲点が始まりどこで終わるのかの選択、およびどのセンサ信号を使用して各範囲を生じさせるかの選択に際し、使用するセンサの能力に応じて無限の選択肢がある。送信機回路72は、出力インタフェース70図2を操作して、各差圧ΔP範囲について異なる分解能を有し、かつ制御ループ20を通じてワークステーション22に送信されるアナログ出力信号を生成する。回路72図2は、出力信号をバイリニア、トリリニア、または他の関係を有する単一出力信号として制御室18に提示するスケーラブルレンジアビリティルーティンにより、プログラムされたソフトウェアを有する。図3Cの実施形態に一致する制御室18に供給されるアナログ信号の生成について、図4、5を参照してさらに詳細に説明する。図4は、送信機12がスケーラブルレンジアビリティを有する送信機信号をどのように生成するかを示すブロック図である。送信機12は、管16に流体接続され、ワークステーション22に電気的に接続される。送信機12は、ディスプレイ14、差圧センサ58、絶対圧センサ74A、74B、センサ基板56、出力インタフェース70、および送信機回路72を備え、送信機回路72は、信号プロセッサ79およびコントローラ80を備える。差圧センサ58および絶対圧センサ74A、74Bは、管16内で液圧充填流体システム等を通して圧力源に接続され、適切な電気的接続によりセンサ基板56に接続される。センサ基板56は、ケーブル76図2により送信電子機器72に接続される。信号プロセッサ79およびコントローラ80は、ケーブル78図2を通して出力インタフェース70と直列に接続される。コントローラ80は、局所ディスプレイ14にも結合される。出力インタフェース70は、制御ループ20を通して制御室18のワークステーション22に接続される。ワークステーション22は、入力インタフェース81およびキャラクタライザ82を備える。キャラクタライザ82は、プロセス制御部84およびプロセス警報部86等の制御システムからの出力を供給する。出力インタフェース70および入力インタフェース81は、制御ループ20を通じてアナログループ信号、ループ電流ILをもたらす。ワークステーション22は、送信機12に電力を供給する。送信機12の電源88は、送信機12の電子機器に調整された電力を供給する。コントローラ80は、圧力とアナログ電流との関係に基づいて適切なループ電流を維持する。回路72は、本発明のスケーラブルレンジアビリティ技術を実行する。したがって、4mA~20mAのループ電流ILが、送信機12とワークステーション22の入力インタフェース81との間で送られ、ループ電流ILの大きさは、センサ58またはセンサ74A、74Bにより検出された差圧に基づいてコントローラ80により調節される。本実施形態によれば、圧力センサ58、74A、74Bは、圧力P1、P2の変化として静電容量が変化することにより、管16内の圧力を検出する。センサ58は、P1、P2間の差が0~9psi0~約62.1kPaの間で変化したことに応じて、静電容量を変化させる。各センサ74A、74Bは、圧力P1、P2それぞれが0~5000psi0~約34.5MPaで変化したことに応じて、静電容量を変化させる。0~9psi0~約62.1kPaの検出差圧を表す第1のアナログ信号が、センサ58から生成される。計算された差圧P1-P2を表す第2のアナログ信号が生成される。温度センサ75もセンサ基板56に配置されて、送信機12の温度を表す温度信号を生成する。検出された温度を使用して、信号プロセッサ79により導き出された差圧値を訂正することができる。送信電子機器72の信号プロセッサ79は、センサ58、74A、74Bによるアナログセンサ信号出力をセンサ基板56から得る。信号プロセッサ79は、検出された静電容量の関数であるデジタルセンサ信号を生成する。信号プロセッサ79は、アナログ-デジタル変換、信号調整およびフィルタリングを含む種々の機能を果たすこともできる。信号プロセッサ79は、センサ58、74A、74B用の静電容量-デジタル変換器またはアナログ-デジタル変換器を備える。一実施形態では、3つの変換器が、各センサにつき1つずつ使用される。別の実施形態では、すべてのセンサのそれぞれについての単一の変換器とともに、追加された混合器が使用される。さらに別の実施形態では、2つの変換器が使用され、一方がセンサ58用であり、他方がセンサ74A、74Bにより共有される。いずれの実施形態においても、信号プロセッサ79は、さらに処理可能なデジタルセンサ信号を生成する。デジタルセンサ信号が、送信機回路72のコントローラ80に送信される。コントローラ80は、マイクロプロセッサを備え、メモリ等の種々の構成部品を備える。センサ75からの入力を使用して、コントローラ80は、当該技術分野で公知のように、温度変化についてのデジタル信号のそれぞれを補償する。信号プロセッサ79のデジタルセンサ信号は、コントローラ80により、例えば、メモリに記憶され、プロセス範囲、センサ範囲、センサ特性等に関連する情報がプログラムされた、参照テーブルまたは式を使用して、デジタル測定圧力値に変換される。コントローラ80は、ディスプレイ制御信号をディスプレイ14に供給して、任意の望ましい分解能で、測定された圧力値をディスプレイ14に直接表示する。これにより、コントローラ80は、検出された圧力が正常範囲、拡張範囲、異常範囲のどれにあるかを判定することができる。コントローラ80は、測定圧力値、および当該測定圧力値を表し出力インタフェース70により制御ループ20を通じて送信されるループ電流ILを生成するために、どのデジタルセンサ信号を使用するかを判定する。コントローラ80は、信号プロセッサ79を制御して、デジタルセンサ信号のいずれかまたはすべてを得ることができる。一実施形態では、コントローラ80に、センサ58からの出力の代わりにセンサ74A、74Bからの出力を使用する特定の圧力遮断レベルがプログラムされる。例えば、コントローラ80に、センサ58が9psi約62.1kPa以下の差圧ΔPのみを検出可能であることを示す情報がプログラムされる。またコントローラ80は、センサ58から求められた差圧ΔPを、センサ74A、74Bの信号から計算された差圧ΔPと比較するようにプログラムされる。計算された差圧が正常プロセス動作範囲9psi約62.1kPa未満内の場合、センサ58から出力された差圧ΔPを使用して、ILとして送信される測定値を生成する。計算された差圧ΔPが正常プロセス動作範囲外であってセンサ58が適切に機能しない場合、計算された差圧ΔPに基づくセンサ74A、74Bからの出力が送信される。コントローラ80は、遮断レベルでのセンサ出力間の切換え時に、種々の遷移または混合技術を実行することができる。一実施形態では、センサ出力が、単に遮断レベルで切り換えられて、センサ信号が100遷移される。他の実施形態では、出力が遮断レベル前に所定の間隔で混合される。例えば、遮断レベルは、一般に、センサ58約9psiまたは約62.1kPaのセンサ範囲上限に一致する。混合の一実施形態では、センサ58からの信号の100およびセンサ74A、74Bからの信号の0が8.8psi約60.7kPaで使用される。これは、センサ58からの信号の0およびセンサ74A、74Bからの信号の100が9psi約62.1kPaで使用されるまで、線形に遷移する。さらに他の実施形態では、前記ラッドジュニアの米国特許第6047244号明細書に記載されたような、より高度な混合技術を使用することができる。コントローラ80は、本発明のスケーラブルレンジアビリティ計算を実行して、制御ループ20を通じて送信されるアナログ制御信号を生成するようにプログラムされたソフトウェアを含む。より詳細には、コントローラ80は、4mA~20mAにわたって分布したループ電流ILに対応付けられた測定圧力値の分解能を求める。測定圧力を求め、測定圧力を得るためにどのセンサ出力を使用するか、そのままのセンサ出力か、混合したセンサ出力のどちらを使用するかを判定した後、コントローラ80は、プロセスが正常範囲、拡張範囲、異常範囲のどれにあるかを判定する。コントローラ80は、図3A~3Cに例を示すように、アナログ制御信号に対応してプロセスの範囲が設定されている。コントローラ80は、4mA~20mAのスケールのどれだけを検出された圧力に割り当てるべきかを判定する。例えば、コントローラ80は、正常範囲内で検出された圧力が、図3Cに示すように4mA~16mAのループ電流ILを必要とすることを判定する。拡張範囲内で検出された圧力については、16mA~18mAのループ電流ILが必要であり、異常範囲内で検出された圧力については、図3Cに示すように18mA~20mAのループ電流ILが必要である。コントローラ80は、ループ電流ILに対応するアナログ信号を生成するための命令を与える。出力インタフェース70は、測定圧力により求められる各スケール変化に変曲点を有する4mA~20mAの範囲にわたって、ワークステーション22の入力インタフェース81に1つの出力信号ループ電流ILを送信する。一実施形態では、コントローラ80がデジタル-アナログ変換器を使用して、選択または生成されたデジタル圧力信号をアナログ電流に変換する。ワークステーション22の入力インタフェース81は、4mA~20mAの信号を制御ループ20から受信する。入力81は、回路72により生成された4mA~20mAのアナログ信号を、工学単位スケールを表す信号に変換する。図3Cの例では、16mAが工学単位スケールの75に変換され、18mAが工学単位スケールの87.5に変換され、工学単位スケールの20mAが100に変換される。入力インタフェース81は、出力インタフェース70の反対の機能を提供し、キャラクタライザ82により圧力に変換可能なデジタル信号を生成する。キャラクタライザ82は、工学単位スケール数を受信し、その数を圧力値に変換する。キャラクタライザ82には、送信機回路72により使用されるスケーラブルレンジアビリティ技術に関連し、送信機12によって制御ループ20に送信され、復号および表示可能なフォーマットのデータが供給される。例えば、キャラクタライザ82は、入力インタフェース81により工学単位に変換された受信ループ電流ILからどの差圧値ΔPを解釈すべきかに対応する参照テーブルまたは式を含む。入力インタフェース81およびキャラクタライザ82の機能を、図示したワークステーション22等のデジタル制御システムにより実行することができ、または、プログラム可能な論理コントローラPLCインタフェースにより実行することができる。圧力値が正常動作範囲内にある場合、プロセス制御部84でシステム10を制御するためにプロセス制御信号を生成する。例えば、プロセス制御システム10の自動スイッチ、弁、ポンプ、および他の同様の構成部品を作動させて、プロセス変量またはプロセス流体を制御することができる。圧力値が正常動作範囲外にあり拡張範囲に入っている場合、システム10を診断すべきであることを操作者に警告するプロセス警報部86に指示が与えられる。例えば、測定圧力が拡張範囲内にある場合、可聴または視覚警報をワークステーション22に与えて、必要であれば、訂正動作を行うことができるようにする。本実施形態によれば、図5は、マルチセンサ圧力送信機について、信号に線形に対応付けられたプロセス状態範囲間の変曲点の別の表示を示すグラフである。圧力センサ58、74A、74Bからの出力が、3つのプロセス状態範囲、すなわち正常範囲、拡張範囲、および異常範囲に分割される。正常範囲は0~9psi0~約62.1kPaである。拡張範囲は9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaである。異常範囲は36psi約248.2kPa~1000psi約6.89MPaである。各範囲について、出力信号の分解能が送信機12により調節される。したがって、送信機12からのループ電流ILが、キャラクタライザ82により、図5に示すトリリニア出力信号として復号される。図5は、流入するループ電流IL工学単位にスケーリングされたを圧力に変換することのできるキャラクタライザ82により記憶された情報を示す。0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲は、ループ電流ILスケールの最初の75に適用される。正常範囲は、プロセス中の小さい変化を観察可能なように、最高分解能を有する。したがって、制御システム10の操作者は、プロセスを正確に制御できるように、正常範囲内で起こっていることをよりしっかりと理解する。9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲は、ループ電流ILスケールの次の12.5に対応する。拡張範囲は、プロセスがプロセス外レベルに移行したことを操作者に対して広く表示するように、中間分解能を有する。中間レベルは、操作者が問題を診断してプロセスを正常範囲に戻すように、十分な分解能を提供する。操作者は拡張範囲でプロセスを制御しようとしないため、高レベルの分解能は必要ない。36psi約248.2kPa~1000psi約6.89MPaの異常範囲圧力は、ループ電流ILスケールの最後の12.5に対応する。異常範囲は、全プロセス動作範囲にウィンドウを提供する低分解能を有し、操作者に対して、プロセスで行われていることの表示が必ずなされている。異常範囲では、動作を行う必要があるレベルにプロセスが達したことを知るだけでよく、正確なデータはそれほど有用ではない。したがって、送信機12は、ワークステーション22に、3つの勾配を有するトリリニアアナログ出力信号を供給する。前述したように、正常範囲、拡張範囲、および異常範囲の勾配間の変曲点が回路72にプログラムされる。変曲点は、前述したように遮断圧力レベルに基づくものであっても、遮断電流レベルに基づくものであってもよい。一実施形態では、送信機回路72を、所定の電流レベルで勾配の変化を生じさせるようにプログラムすることができる。したがって、図3Cの実施形態では、電流レベルが9psi約62.1kPaを超える検出圧力に対応することを知って、出力インタフェース70が16mAの信号を生成するときに、回路72が出力信号の勾配のスイッチを作動させる。このときに、回路72は、前述したような正常範囲から拡張範囲への遷移時等にどのセンサ出力を使用するかを切り換えることもできる。しかし、前記実施形態で説明したような拡張範囲から異常範囲への遷移時等に、変曲点を単一センサの出力内の点で選択することができる。スケーラブルレンジアビリティを、他の複数の変量センサシステムに適用することができる。例えば、スケーラブルレンジアビリティを、0~30psi0~約206.8kPaの範囲で検出する歪みゲージ圧力センサ、および0~5000psi0~約34.5MPaの範囲で検出する容量センサを有する絶対圧送信機で使用して、拡張範囲出力を提供することができる。他の実施形態では、図6、7を参照して説明するように、絶対圧、ゲージ圧、温度、流量、レベル等の単一プロセスパラメータのみを検出する送信機、およびマルチ変量送信機で、スケーラブルレンジアビリティを使用することもできる。図6は、単一センサ温度送信機について信号に線形に対応付けられたプロセス状態範囲間の変曲点を示すグラフである。説明した実施形態では、温度センサが、約-100°C~約300°Cの全センサ範囲を有する。しかし、センサが監視するプロセスの動作は、約0°C~約50°Cの正常範囲を有する。そして、プロセス温度は、拡張プロセス状態が生じる場合、または異常システム事象が生じる場合等に、より低くまたは高く拡張された温度に及ぶことがあり得る。したがって、トリリニア出力信号を供給するために、種々の大きさの拡張範囲が正常範囲のいずれかの端部に設けられている。各範囲についての温度データは単一温度センサにより提供されるが、このデータはアナログ通信信号スケールに沿って不均等に分散配置される。このように、正確な情報が望ましい正常範囲については、高度の分解能が提供される。正常範囲状態以外では低度の分解能が提供され、操作者がすべての状態でプロセスを監視できるようにする。分解能が変化する変曲点の数および位置を、操作者が選択し、送信機回路にプログラムすることができる。同様に、制御室電子機器は、選択されたプロセス変量-アナログ制御信号分布を解釈するようにプログラムされる。図7A、7B、7Cは、単一センサ圧力送信機について信号に線形に対応付けられたプロセス状態範囲間の変曲点を示すチャートである。図7Aの例では、デバイスが、36psi約248.2kPaの範囲上限を有する差圧送信機である。正常範囲は0~9psi0~約62.1kPaであるが、デバイスは、センサの範囲上限である36psi約248.2kPaまでの流れを測定することができる。この場合、14mAのアナログ範囲である4mA~18mAが、0~9psi0~約62.1kPaの正常範囲について使用され、2mAのアナログ範囲である18mA~20mAが、9psi約62.1kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲について使用される。図7Bの例では、デバイスが、36psi約248.2kPaの範囲上限を有する差圧送信機である。この例では、1mAのアナログ範囲である4mA~5mAを使用して、-36psi約-248.2kPa~0psiの逆流を測定する。次の14mAのアナログ範囲である5mA~19mAを、0~7.2psi0~約50kPaの正常な流れについて使用する。最後の1mAのアナログ範囲である19mA~20mAを、7.2約50kPa~36psi約248.2kPaの拡張範囲について使用する。図7Cの例では、デバイスが、800psi約5.5MPaの範囲上限を有するゲージ圧送信機である。この例では、0.5mAのアナログ範囲である4mA~4.5mAを使用して、-14.7psi約-101.4kPa~0psiの真空圧力を測定する。次の15mAのアナログ範囲である4.5mA~19.5mAを、0~100psi0~約689.5kPaの正常圧力範囲について使用する。最後の0.5mAのアナログ範囲である19.5mA~20mAを、100psi約689.5kPa~800psi約5.5MPaの拡張圧力範囲について使用する。本発明は、アナログ制御ループを使用してプロセス送信機からより大量のデータを得るための簡単な解決法を提供する。プロセス送信機は、より高い分解能でセンサデータを得るために、ハードウェアおよびスケーラブルレンジアビリティアルゴリズムを実行するようにプログラムされたソフトフェアを備える。拡張範囲に入るデータを得ることができるようにするために、正常範囲で犠牲となる分解能は少量のみである。本発明により、使用する線形関係および変曲点の数を求める際にかなりの柔軟性が可能となる。既存の制御システムは、4mA~20mAのシステム等のアナログ制御ループを使用して動作するようにすでにセットアップされているため、スケーラブルレンジアビリティを容易に使用することができる。スケーラブルレンジアビリティは、他の可能な解決法よりも理解しやすい。例えば、すべての出力が線形関係で表されるため、複雑な数の処理が避けられる。また、全圧力センサ範囲が、単一のデータ連続体として提示される。本発明を、既存の送信機の拡張機能またはアップグレードとして提供することができる。例示的な実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更を行うことができ、要素を等価物に置き換えることができることを当業者は理解するであろう。加えて、本発明の基本的範囲を逸脱することなく、多くの修正を行って、特定の状況または材料を本発明の教示に合わせることができる。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を包含する。