(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-30
(54)【発明の名称】感圧装置の隔離キャビティ封止監視
(51)【国際特許分類】
G01L 19/06 20060101AFI20221122BHJP
G01L 13/00 20060101ALI20221122BHJP
G01L 7/00 20060101ALN20221122BHJP
【ＦＩ】
G01L19/06 A
G01L13/00 C
G01L7/00 L
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022520092
(86)(22)【出願日】2020-05-15
(85)【翻訳文提出日】2022-05-25
(86)【国際出願番号】 US2020033123
(87)【国際公開番号】W WO2021066883
(87)【国際公開日】2021-04-08
(31)【優先権主張番号】16/588,489
(32)【優先日】2019-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515231553
【氏名又は名称】ローズマウント インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シュルテ、ジョン ポール
(72)【発明者】
【氏名】コロリョフ、ユージーン
【テーマコード（参考）】
2F055
【Ｆターム（参考）】
2F055AA31
2F055BB05
2F055CC02
2F055DD01
2F055FF31
2F055HH11
(57)【要約】
工業プロセス差圧検知装置は、第１及び第２のダイアフラムによってそれぞれ封止された第１及び第２の隔離キャビティを有するハウジングと、差圧センサと、静圧センサと、渦電流変位センサと、制御装置とを含む。静圧センサは、第１の隔離キャビティ内の充填流体の圧力に基づく静圧信号を出力するように構成される。差圧センサは、第１の隔離キャビティと第２の隔離キャビティとの間の圧力差を示す差圧信号を出力するように構成される。渦電流変位センサは、ハウジングに対する第１の隔離ダイアフラムの位置を示す位置信号を出力するように構成される。制御部は、位置信号、静圧信号、及び差圧信号に基づいて、隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の隔離キャビティと、前記第１の隔離キャビティに含まれる充填流体と、第２の隔離キャビティと、前記第２の隔離キャビティに含まれる充填流体と、を含むハウジングと、前記第１の隔離キャビティのプロセス界面をプロセス媒体から封止するように構成された第１の隔離ダイアフラムと、
前記第２の隔離キャビティのプロセス界面を前記プロセス媒体から封止するように構成された第２の隔離ダイアフラムと、
前記第１の隔離キャビティ内の前記充填流体の圧力に基づく静圧信号を出力するように構成された静圧センサと、
前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの位置を示す第１の位置信号を出力するように構成された第１の渦電流変位センサと、
前記第１の隔離キャビティ及び前記第２の隔離キャビティのセンサ界面に露出され、前記第１の隔離キャビティ及び前記第２の隔離キャビティ内の充填流体間の圧力差を示す差圧信号を出力するように構成された差圧センサと、
前記第１の位置信号、前記静圧信号、及び前記差圧信号に基づいて、前記第１の隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成された制御部と、を含む工業プロセス差圧検知装置。
【請求項2】
前記第１の渦電流変位センサが前記第１の隔離ダイアフラムから変位され、前記第１の隔離キャビティが、前記第１の渦電流変位センサと前記第１の隔離ダイアフラムとの間に延在する請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記制御部は、静圧と差圧に基づいて、前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの予想位置を求め、
前記第１の位置信号によって示される位置と前記第１の隔離ダイアフラムの予想される位置との間の第１の差を決定し、
前記第１の差が第１の閾値を超えた場合に、前記第１の隔離キャビティの封止損失を検出するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記第１の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第１の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成されたコイルを含み、前記位置信号はコイルのインピーダンスに基づいている請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記装置は、前記第１の隔離キャビティに含まれる前記充填流体の温度を示す温度信号を有する温度センサを含み、前記制御部は、前記温度信号に基づいて前記第１の隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成されている請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記ハウジングに対する前記第２の隔離ダイアフラムの位置を示す第２の位置信号を出力するように構成された第２の渦電流変位センサをさらに備え、前記制御部は、前記第２の位置信号、前記静圧信号、及び前記差圧信号に基づいて前記第２の隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成されている請求項３に記載の装置。
【請求項7】
前記制御部は、静圧と差圧に基づいて、ハウジングに対する第２の隔離ダイアフラムの予想位置を取得し、
前記第２の位置信号によって示される位置と前記第２の隔離ダイアフラムの予想位置との間の第２の差を決定し、
前記第２の差が第２の閾値を超えた場合に、前記第２の隔離キャビティの封止損失を検出するように構成されている請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記第１の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第１の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成された第１のコイルを含み、前記第１の位置センサから出力される位置信号は、前記第１のコイルのインピーダンスに基づき、
前記第２の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第２の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成された第２のコイルを含み、
前記第２の位置センサから出力される位置信号は、前記第２のコイルのインピーダンスに基づく請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記装置は、前記第１の隔離キャビティ及び前記第２の隔離キャビティに含まれる前記充填流体の温度を示す温度信号を有する温度センサを含み、前記制御部は、前記温度信号に基づいて、前記第１の隔離キャビティの封止の損失と、前記第２の隔離キャビティの封止の損失とを検出するように構成されている請求項８に記載の装置。
【請求項10】
前記制御部は、静圧を前記第１の隔離ダイアフラムの位置の変化と相関させる特徴付けに基づいて、前記第１の隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項11】
第１の隔離キャビティ及び第２の隔離キャビティを有するハウジングと、差圧センサと、静圧センサと、工業プロセス媒体から前記第１の隔離キャビティのプロセス界面を封止する第１の隔離ダイアフラムと、前記工業プロセス媒体から前記第２の隔離キャビティのプロセス界面を封止する第２の隔離ダイアフラムと、を含む、工業プロセス差圧検知装置における隔離構成の隔離キャビティの封止の損失を検出する方法であって、第１の渦電流変位センサを用いて、前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの位置を検出し、
静圧センサを用いて前記第１の隔離キャビティ内の充填流体の静圧を取得し、
差圧センサを用いて前記第１の隔離キャビティ及び前記第２の隔離キャビティの間の差圧を取得し、
制御部を用いて、前記静圧と前記差圧に基づいて、メモリから前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの予想位置を取得し、
前記制御部を使用して、前記第１の隔離ダイアフラムの検出位置と前記第１の隔離ダイアフラムの予想位置との差が閾値を超えた場合に、前記第１の隔離キャビティの封止の損失を検出し、
前記制御部を用いて封止の損失を検知した場合に通知を発生する方法。
【請求項12】
温度センサを使用して前記第１の隔離キャビティ内の前記充填流体の温度を検出することを含み、前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの前記予想位置を得ることは、前記温度に基づく請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の渦電流変位センサが前記第１の隔離ダイアフラムから変位され、前記第１の隔離キャビティは、前記第１の渦電流変位センサと前記第１の隔離ダイアフラムとの間に延在する請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第１の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成されたコイルを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
第２の渦電流変位センサを用いて、前記ハウジングに対する前記第２の隔離ダイアフラムの位置を検出し、制御部を用いて、前記静圧と前記差圧に基づいて、メモリから前記ハウジングに対する前記第２の隔離ダイアフラムの予想位置を取得し、
前記制御部を使用して、前記第２の隔離ダイアフラムの検出位置と前記第２の隔離ダイアフラムの予想位置との差が、閾値を超えた場合に、前記第２の隔離キャビティの封止損失を検出し、
前記制御部を用いて前記第２の隔離キャビティの封止の損失を検知した場合に通知を生成する請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
温度センサを使用して前記第１の隔離キャビティおよび前記第２の隔離キャビティ内の充填流体の温度を検出することを含み、前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの予想位置を得ることは前記温度に基づき、
前記ハウジングに対する前記第２の隔離ダイアフラムの予想位置を得ることは前記温度に基づく請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１の渦電流変位センサが前記第１の隔離ダイアフラムから変位され、 前記第１の隔離キャビティが、前記第１の渦電流変位センサと前記第１の隔離ダイアフラムとの間に延在し、
前記第２の渦電流変位センサが前記第２の隔離ダイアフラムから変位され、
前記第２の隔離キャビティが、前記第２の渦電流変位センサと第２の隔離ダイアフラムとの間に延在する請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記第１の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第１の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成されたコイルを含み、前記第２の渦電流変位センサは、前記ハウジングによって支持され、前記第２の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するように構成されたコイルを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記第１の隔離ダイアフラムの予想位置を得ることは、前記静圧を前記第１の隔離ダイアフラムの位置の変化と相関させる特徴付けに基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項20】
工業プロセス媒体を差圧センサから分離するように構成された圧力センサ隔離構成であって、各々が差圧センサに曝される第１の隔離キャビティ及び第２の隔離キャビティを含むハウジングと、
前記第１の隔離キャビティ及び前記第２の隔離キャビティに含まれる充填流体と、
前記第１の隔離キャビティをプロセス媒体からプロセス界面で封止するように構成された第１の隔離ダイアフラムと、
前記第２の隔離キャビティを前記プロセス媒体からプロセス界面で封止するように構成された第２の隔離ダイアフラムと、
前記ハウジングに対する前記第１の隔離ダイアフラムの位置を示す第１の位置信号を出力するように構成された第１の渦電流変位センサと、を含み、
ここで、前記第１の位置信号は、前記第１の隔離キャビティの封止の状態を示す、
構成。
【請求項21】
前記第１の渦電流変位センサは、コイルと、前記コイルを通じて交流を駆動するように構成され、前記第１の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するコイルドライバと、を含み、前記第１の位置信号は、前記第１の渦電流変位センサの前記コイルのインピーダンスに基づく請求項２０に記載の構成。
【請求項22】
前記ハウジングに対する前記第２の隔離ダイアフラムの位置を示す第２の位置信号を出力するように構成された第２の渦電流変位センサをさらに含み、前記第２の渦電流変位センサは、コイルと、前記コイルを通じて交流を駆動するように構成され、前記第２の隔離ダイアフラムに渦電流を誘導するコイルドライバと、を含み、 前記第２の位置信号は、前記第２の渦電流変位センサの前記コイルのインピーダンスに基づき、
前記第２の位置信号は、前記第２の隔離キャビティの封止の状態を示す
請求項２１に記載の構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、工業プロセス感圧装置のための隔離構成に関し、より詳細には、封止破損のために隔離キャビティを監視するための技法に関する。
【背景技術】
【0002】
工業プロセス感圧装置、例えば、圧力送信機及び流量測定装置は、プロセス媒体の圧力に応答して出力を提供する圧力センサを使用してプロセス媒体の圧力を監視するために、工業プロセス制御システムで使用されている。１つの周知のタイプの圧力送信機は、ミネソタ州チャナッセンのローズマウント・インコーポレイテッドから入手可能なＭｏｄｅｌ ３０５１送信機である。また、米国では圧力送信機も示されている。例えば、米国特許第．５，０９４，１０９号等を参照されたい。
【0003】
圧力センサがプロセス媒体にさらされると、プロセスセンサが損傷し、圧力測定値に悪影響を及ぼす可能性がある。圧力センサがプロセス媒体の圧力を検出することを可能にしながら、圧力センサをプロセス媒体から分離するために、隔離構成が使用される。隔離構成は、典型的には、プロセス媒体に曝される隔離ダイアフラムを含む。隔離ダイアフラムは、典型的には、プロセス媒体の圧力に応答して撓む非常に薄く順応的な部材である。プロセス媒体の圧力を表す隔離ダイアフラムの撓みは、流体ラインなどの隔離キャビティ内に含まれる隔離流体または充填流体を介して圧力センサに結合される。したがって、圧力センサは、プロセス媒体に曝されることなく、隔離流体の圧力を測定することによって、プロセス圧力を測定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
隔離キャビティの封止は、例えば、腐食性又は研磨性のプロセス媒体への暴露による隔離ダイアフラムの破裂、又は封止の故障によって破られる可能性がある。隔離キャビティの封止の破損は、隔離流体の漏れをもたらす可能性があり、これは、圧力測定値の劣化につながる可能性がある。さらに、プロセス媒体が隔離キャビティに入る可能性があり、これは、プロセス流体によって圧力センサを損傷し、さらに圧力測定値を劣化させる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態は、一般に、工業プロセス差圧検知装置、差圧検知装置内の隔離構成の隔離キャビティの封止損失状態を検出する方法、及び差圧センサ隔離構成に関する。工業プロセス差圧検知装置の一実施形態は、第１及び第２のダイアフラムによってそれぞれ封止された第１及び第２の隔離キャビティを有するハウジングと、差圧センサと、静圧センサと、渦電流変位センサと、制御部とを含む。静圧センサは、第１の隔離キャビティ内の充填流体の圧力に基づく静圧信号を出力するように構成される。差圧センサは、第１の隔離キャビティと第２の隔離キャビティとの間の圧力差を示す差圧信号を出力するように構成される。渦電流変位センサは、ハウジングに対する第１の隔離ダイアフラムの位置を示す位置信号を出力するように構成される。制御部は、位置信号、静圧信号、及び差圧信号に基づいて、隔離キャビティの封止の損失を検出するように構成される。
【0006】
本方法の一実施形態は、第１および第２の隔離キャビティを有するハウジングと、差圧センサと、静圧センサと、第１の隔離キャビティのプロセス界面を工業プロセス媒体から封止する第１の隔離ダイアフラムと、第２の隔離キャビティのプロセス界面をプロセス媒体から封止する第２の隔離ダイアフラムとを含む、工業プロセス差圧検知装置における隔離構成に関する。この方法では、第１の渦電流変位センサを用いて、ハウジングに対する第１の隔離ダイアフラムの位置を検出する。第１の隔離キャビティ内の充填流体の静圧は、静圧センサを使用して得られ、第１の隔離キャビティと第２の隔離キャビティの間の差圧は、差圧センサを使用して得られる。そして、静圧と差圧とに基づいて、制御装置を用いて、メモリからハウジングに対する第１隔離ダイアフラムの予想位置を求める。第１の隔離ダイアフラムの検出位置と第１の隔離ダイアフラムの予想位置との差が閾値を超えると、第１の隔離キャビティの封止損失が検出される。そして、制御装置を用いて封止不良を検知した場合に報知するようになっている。
【0007】
差圧センサ隔離構成は、工業プロセス媒体を差圧センサから分離するように構成される。一実施形態では、隔離構成は、差圧センサにそれぞれ曝される第１および第２の隔離キャビティと、隔離キャビティに含まれる充填流体と、第１および第２の隔離ダイアフラムと、渦電流変位センサとを有するハウジングを含む。第１の隔離ダイアフラムは、プロセス媒体からプロセス界面で第１の隔離キャビティを封止するように構成される。第２の隔離ダイアフラムは、プロセス界面で第２の隔離キャビティをプロセス媒体から封止するように構成される。渦電流変位センサは、ハウジングに対する第１の隔離ダイアフラムの位置を示す位置信号を出力するように構成される。この位置信号は、第１の隔離キャビティの封止の状態を示している。
【0008】
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明する概念の選択肢を簡略化した形で紹介するために提供される。この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要な特徴又は本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることを意図するものでもない。特許請求される主題は、「背景技術」で言及された任意のまたはすべての欠点を解決する実装形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態による、例示的な工業プロセス測定システムの簡略図である。
【図2】本発明の実施形態による、隔離構成を有する例示的な工業プロセス感圧装置の簡略図である。
【図3】従来技術による例示的な圧力センサ及び隔離構成の簡略図である。
【図4】本発明の実施形態による、隔離キャビティの封止の損失を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態による例示的な渦電流変位センサの簡略図である。
【図6】封止された隔離キャビティ条件及び封止されていない隔離キャビティ条件での静的流体充填圧力の範囲にわたる隔離ダイアフラムの撓みを示す図である。
【図7】本発明の実施形態による、例示的な工業プロセス差圧検知装置の一部の単純化した断面図である。
【図8】本発明の実施形態に係る、工業プロセス差圧検知装置における隔離キャビティの封止損失を検知する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態をより詳細に説明する。また、同一又は類似の符号を用いて識別される要素は、同一又は類似の要素を示すものとする。本開示の様々な実施形態は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完全かつ完全となり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。
【0011】
図１は、本発明の実施形態による、例示的な工業プロセス測定システム１００の簡略図である。システム１００は、材料をより価値の低い状態から、石油、化学品、紙、食品などのより価値があり有用な製品に変換するために、材料の処理に使用することができる。例えば、システム１００は、原油をガソリン、燃料油、及び他の石油化学製品に加工することができる工業プロセスを実施する石油精製所で使用することができる。
【0012】
システム１００は、プロセス媒体１０４に関する圧力（例えば、静圧又は差圧）を測定又は検知するために圧力センサを利用する送信機１０２を含む。いくつかの実施形態では、プロセス媒体１０４は、パイプ（図示せず）、タンク、または別のプロセス容器などのプロセス容器１０６に含まれるか、またはプロセス容器１０６を通じて輸送される流体（すなわち、液体またはガス）とすることができる。送信機１０２は、例えば、アダプタ１０８、マニホルド１１０、及びプロセスインターフェース１１２を通じて容器１０６に結合することができる。
【0013】
送信機１０２は、コンピュータ化された制御ユニット１１４とプロセス情報を通信することができる。制御ユニット１１４は、図１に示されるように、システム１００のための制御室１１６内など、送信機１０２から離れて配置されてもよい。プロセス情報は、例えば、静圧、差圧、又は差圧に基づく容器を通る流体流量などの関連するプロセスパラメータを含むことができる。
【0014】
制御ユニット１１４は、２線制御ループ１１８などの適切な物理通信リンク、またはワイヤレス通信リンクを介して送信機１０２に通信可能に結合され得る。制御ユニット１１４と送信機１０２との間の通信は、従来のアナログおよび／またはデジタル通信プロトコルに従って、制御ループ１１８を介して実行され得る。いくつかの実施形態では、制御ループ１１８は、４～２０ミリアンペアの制御ループを含み、プロセス変数は、制御ループ１１８を流れるループ電流Ｉのレベルによって表すことができる。例示的なデジタル通信プロトコルは、ＨＡＲＴ（登録商標）通信規格などに従った、２線式制御ループ１１８のアナログ電流レベルへのデジタル信号の変調を含む。ＦｉｅｌｄＢｕｓおよびＰｒｏｆｉｂｕｓ通信プロトコルを含む他の純粋にデジタルの技法を使用することもできる。
【0015】
また、送信機１０２は、従来の無線通信プロトコルを用いて制御部１１４と無線通信するように構成されていてもよい。例えば、送信機１０２は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）（ＩＥＣ ６２５９１）もしくはＩＳＡ １００．１１ａ（ＩＥＣ ６２７３４）などの無線メッシュネットワークプロトコル、またはＷｉＦｉ、ＬｏＲａ、Ｓｉｇｆｏｘ、ＢＬＥ、もしくは任意の他の適切なプロトコルなどの別の無線通信プロトコルを実装するように構成され得る。
【0016】
電力は、任意の適切な電源から送信機１０２に供給され得る。例えば、送信機１０２は、制御ループ１１８を流れる電流Ｉによって完全に電力供給されてもよい。１つまたは複数の電源を利用して、内部バッテリまたは外部バッテリなどの送信機１０２に電力を供給することもできる。また、発電機（例えば、ソーラーパネル、風力発電機など）を使用して、送信機１０２に電力を供給し、又は送信機１０２によって使用される電源を充電することができる。
【0017】
上記で論じたように、工業プロセス圧力送信機１０２の圧力センサは、隔離構成を介してプロセス媒体１０４に結合され、圧力センサがプロセス媒体にさらされるのを防止することができる。図。図２は、本発明の実施形態による隔離構成１３２を有する、圧力送信機などの例示的な工業プロセス感圧装置１３０の簡略図である。隔離構成１３２は、隔離キャビティ１３６を有するハウジング１３４を含み、隔離キャビティ１３６は、プロセス媒体１０４に曝される隔離ダイアフラム１４０によってプロセス界面１３８で封止される。隔離ダイアフラム１４０は、金属（例えば、ステンレス鋼）で形成され、処理媒体１０４の圧力に応じて撓む。プロセス媒体１０４の圧力を表す隔離ダイアフラム１４０の撓みは、キャビティ１３６内に収容された隔離流体１４４（例えば、シリコーンオイル、作動流体など）を通じて圧力センサ１４２に伝達される。圧力センサ１４２は、隔離流体１４４及びプロセス媒体１０４の圧力（例えば、静圧）を示す圧力信号１４６を生成することができる。
【0018】
いくつかの実施形態では、装置１３０は、制御部１５０（図２）を含む。これは、例えば、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光記憶装置、または磁気記憶装置などの一時的な波または信号を含まない任意の適切な特許主題の適格なコンピュータ可読媒体またはメモリ１５２にローカルに記憶され得る、命令の実行に応答して本明細書で説明される１つまたは複数の機能を実行するように装置１３０の構成要素を制御する、１つまたは複数のプロセッサ（すなわち、マイクロプロセッサ、中央処理装置など）を表すことができる。
【0019】
制御部１５０のプロセッサは、１つまたは複数のコンピュータベースのシステムの構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、制御部１５０は、１つまたは複数の制御回路、マイクロプロセッサベースのエンジン制御システム、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つまたは複数のプログラマブルハードウェアコンポーネントを含み、これらは、本明細書で説明する１つまたは複数の機能を実行するように装置１３０の構成要素を制御するために使用される。
【0020】
制御部１５０はまた、従来の通信プロトコルに従って、情報１５４を制御ユニット１１４に通信するように構成された通信回路などの他の装置回路を表してもよい。この情報は、圧力信号１４６から導出された圧力情報１５６を含むことができる。また、圧力情報１５６は、例えば、ハウジング１３４、充填流体１４４、及び／又はプロセス媒体１０４の温度を示すことができる温度センサ１６０によって生成される温度信号１５８に基づくことができる。
【0021】
圧力センサ１４２は、任意の適切な形態をとることができる。図３は、従来技術による例示的な圧力センサ１４２及び隔離構成１３２の簡略図である。いくつかの実施形態では、圧力センサ１４２は、基準圧力を有する基準圧力キャビティ１６４を封止する感圧ダイアフラム１６２を含むことができる。絶対圧力センサの場合、基準圧力は真空であり、ゲージ圧力センサの場合、基準圧力は大気圧であり、差圧センサの場合、基準圧力は、例えば、監視されるプロセスの異なる圧力などの別の選択された圧力である。
【0022】
感圧ダイアフラム１６２は、隔離ダイアフラム１４０よりもはるかに剛性であってもよい。その結果、隔離ダイアフラム１４０の両端間の圧力降下は、感圧ダイアフラム１６２の両端間の圧力降下と比べて非常に小さくすることができる。プロセス媒体１０４の静水圧が上昇すると、隔離ダイアフラム１４０がキャビティ１３６内に撓み（破線）、キャビティ１３６内の充填流体１４４の静水圧が上昇し、感圧ダイアフラム１６２が基準キャビティ１６４内に撓む。感圧ダイアフラム１６２の撓み量（破線）は、感圧ダイアフラム１６２に取り付けられた撓みゲージ１６６によって測定することができる。ゲージ１６６は圧力信号１４６（図２）を発生する。これは、プロセス媒体１０４の静水圧を示す。
【0023】
感圧ダイアフラム１６２の撓みによって掃引される容積は、充填流体１４４で満たされ、したがって、同様の容積の充填流体が、隔離ダイアフラム１４０の撓みによって掃引される。実際には、隔離ダイアフラム１４０は、隔離キャビティ１３６の膨張及び充填流体１４４の圧縮のために、感圧ダイアフラム１６２よりもわずかに大きい容積を掃引することができる。
【0024】
これにより、処理媒体１０４の圧力に応じたダイアフラム１６２、１４０の撓み位置（破線）が互いに繋がれる。すなわち、両ダイアフラム１６２、１４０は、プロセス媒体１０４の圧力に比例して撓む。
【0025】
時間の経過と共に、隔離ダイアフラム１４０は、穴又は亀裂を発生させる点まで損傷を受け、その結果、隔離キャビティ１３６の封止が失われる可能性がある。これは、腐食性または研磨性のプロセス媒体１０４、プロセス媒体中の粒子などのプロセス媒体１０４からの物理的損傷、または他の機械的干渉によって起こり得る。初期においては、隔離ダイアフラム１４０の破断の衝撃は非常に微妙であり得る。隔離ダイアフラム１４０を横切ってプロセス圧力を伝達する代わりに、圧力は充填流体１４４を通じて圧力センサ１４２へ直接伝達される。したがって、以前に封止された隔離ダイアフラム１４０の両端の圧力降下は、破裂によってゼロになる。上述したように、失われた圧力降下は、プロセス媒体１０４の圧力と比べて非常に小さい正圧又は負圧とすることができる。その結果、ダイアフラム１４０の両端間の圧力降下の損失によって引き起こされるプロセスセンサ１４２によって検知される圧力のわずかな増加又は減少が、圧力測定の精度に影響を及ぼす可能性があるが、隔離キャビティ１３６の封止が破られたことを警告するのに十分な起動要因ではない可能性がある。
【0026】
プロセス媒体１０４が液体である場合、最終的には、時間の経過と共に充填流体１４４に取って代わることになる。ガス又は蒸気処理媒体１０４の場合、充填流体１４４は、隔離キャビティ１３６から徐々に排出される。 何れの場合でも、圧力センサ１４２は処理媒体１０４に曝され、圧力センサ１４２の損傷及び／又はセンサ信号１４６の劣化を引き起こす可能性がある。
【0027】
いくつかの圧力センサ１４２は、ガルバニック漏れに対して非常に敏感にするインピーダンスレベルを有する。プロセス媒体１０４（液体又はガス）が隔離キャビティ１３６内へのそのような漏れを生じさせる場合、そのような高インピーダンスレベルの圧力センサは、誤った圧力信号１４６を生成する可能性が高い。例えば、塩水は導電性であり、露出した高インピーダンスノードを有する圧力センサ１４２による正確な圧力信号１４６を生成する能力を破壊する。
【0028】
本発明の実施形態は、例えば、隔離ダイアフラム１４０によって形成される封止の破損など、隔離キャビティ１３６の封止の破損を検出するための診断ツールとして動作する。そのため、圧力測定の劣化の可能性を早期に通知することができ、工業用プロセス感圧装置１３０の保守点検の必要性を高めることができる。
【0029】
図４は、本発明の実施形態による、隔離キャビティの封止の損失を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。本方法のステップ１７０では、位置センサ１７２（図２）を用いて隔離ダイアフラム１４０の位置を検知する。いくつかの実施形態では、位置センサ１７２は、ハウジング１３４などの基準に対する隔離ダイアフラム１４０の位置を検出し、ハウジング１３４に対するダイアフラム１４０の位置を示す位置信号１７４を生成する。あるいは、位置センサ１７２がハウジング１３４又はキャビティ１３６と水平にならず、ハウジング１３４又はキャビティ１３６内にさらに埋め込まれる機械的構造を使用してもよい。ここで、検出される絞り１４０の位置は、例えば絞り１４０の中央部などの絞り１４０の一部の位置に対応する。ダイアフラム１４０の検出位置は、位置信号１７４に基づいて制御装置１５０によって決定され、隔離キャビティ１３６の封止の状態の指標として使用されてもよい。
【0030】
いくつかの実施形態では、位置センサ１７２は、図２に示されるように、隔離ダイアフラム１４０から変位される。すなわち、位置センサ１７２は隔離ダイアフラム１４０と接触しない。いくつかの実施形態では、隔離ダイアフラム１４０からの位置センサ１７２のこの変位は、図２に示されるように、隔離ダイアフラム１４０と位置センサ１７２との間に延びる隔離キャビティ１３６の一部をもたらす。いくつかの実施形態では、位置センサと隔離ダイアフラムとの間のギャップは、約４～２０ｍｉｌである。
【0031】
位置センサ１７２は、任意の適切な形態をとることができる。一実施形態では、位置センサ１７２は、図２に概略的に示されるように、エミッタ１７８から放出された電磁放射１７６が隔離ダイアフラム１４０から反射し、センサ１７２の受信機１８０によって受信されるまでの飛行時間を測定する光学変位センサを備える。あるいは、位置センサ１７２は、図２に模式的に示されるように、隔離ダイアフラム１４０と、隔離ダイアフラム１４０から電気的に隔離された電極１８２との間の静電容量を検出する静電容量変位センサを備えてもよい。また、位置センサ１７２は、隔離ダイアフラム１４０に搭載され、ダイアフラム１４０の撓みに応答して変化する出力を有する表面弾性波（ＳＡＷ）センサを備えてもよい。ＳＡＷセンサは、ハウジング１３４上の位置から遠隔で問い合わせることができる。位置センサ１７２の一実施形態は、送信機と受信機の間の音響信号の飛行時間を使用してハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の位置を検出する音響センサを含むことができる。別の例示的な位置センサ１７２は、ハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の位置と共に変化するハウジング１３４の２つの点の間の熱伝導率を検知する熱伝導率センサを含むことができる。
【0032】
位置センサ１７２の一実施形態は、渦電流変位センサ１８４を備え、その一例が図５の簡略図に示されている。なお、分かり易くするため、図５では、筐体１３４などの構成要素の図示を省略している。センサ１８４は、隔離ダイアフラム１４０に対する基準位置に支持されたコイル１８６と、コイルドライバ１８８と、を有している。一実施形態では、コイル１８６の基準位置はハウジング１３４に固定されている。コイルドライバ１８８は、コイル１８６を通じて交流を駆動して交流磁界１９０を生成するように構成される。隔離ダイアフラム１４０は金属製であり、コイル１８６に近接して磁界１９０に曝されている。磁界１９０は、隔離ダイアフラム１４０内に渦電流１９２を誘導し、これが次に入射磁界１９０と対向する磁界１９４（破線）を生成する。渦電流１９２の大きさ及びコイルのインピーダンスは、コイル１８６に対する隔離ダイアフラム１４０の位置によって変化する。したがって、隔離ダイアフラム１４０の、ハウジング１３４（図１）に対する位置（例えば、隔離ダイアフラムの中央部分）は、コイルのインピーダンスによって推測することができる。隔離ダイアフラムがコイルに近づくにつれて、コイルのインピーダンスが減少し、隔離ダイアフラムがコイルから離れるにつれて、コイルのインピーダンスが増加する。したがって、コイル１８６のインピーダンスの測定値を位置信号１７４として使用することができる。
【0033】
渦電流変位センサ１８４のコイル１８６は、コイル１８６と隔離ダイアフラム１４０との間のギャップ１９８の少なくとも２倍の直径を有してもよい。いくつかの実施形態では、ギャップは、約４～２０ｍｉｌの範囲にわたって隔離ダイアフラムの移動と共に変化する。したがって、いくつかの実施形態では、コイルは少なくとも４０ｍｉｌの直径を有する。
【0034】
本方法の２００では、ハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の予想される位置が、圧力センサ１４２によって検出され、圧力信号１４６によって示される、隔離キャビティ１３６内に含まれる充填流体１４４の静圧に基づいて、制御部１５０によって得られる。以下で説明するように、圧力センサ１４２が差圧センサの形態である場合、静圧又はライン圧は、例えば、専用の静圧センサを用いて取得することができる。いくつかの実施形態では、制御部１５０は、充填流体の静圧を、メモリ１５２に記憶された予想位置データ２０２に対する指標として使用して、ハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の予想位置を取得し、方法のステップ２００を完了する。
【0035】
隔離キャビティ１３６が適切に封止されている場合の通常動作中の隔離ダイアフラム１４０の予想される位置は、経験的に決定することができる。例えば、隔離流体１４４の圧力範囲にわたるハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の推定又は予想される位置は、隔離構成１３２の隔離流体１４４の圧力範囲にわたる隔離ダイアフラム位置の測定値、又は同様の隔離構成を通じて決定することができる。結果として得られる予想位置データ２０２は、隔離流体の静圧に基づいてハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の予想位置を計算するために、多項式などのアルゴリズムによって定義することができる。そのような多項式はまた、（適用可能であれば）温度および差圧を説明することができる。あるいは、キャビティ１３６内の隔離流体１４４の静圧、場合によっては差圧（適用可能な場合）および温度を、測定された撓みまたは位置にリンクさせる、ルックアップテーブルまたは別の適切なデータ記憶インデックスを使用することができる。
【0036】
隔離流体１４４の所与の圧力に対する隔離ダイアフラム１４０の予想される位置は、温度などの追加の環境要因に基づくことができる。シリコーンオイルなどの充填流体１４４は、一般に、正の熱膨張係数を有する。充填流体の膨張は、他の熱膨張を支配し、その結果、隔離ダイアフラム１４０の位置は、隔離構成１３２が加熱されるにつれて圧力センサ１４２から離れるように撓む傾向がある。この影響は、充填流体１４４の静圧の範囲と各圧力における温度の範囲にわたってハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の位置を測定することによって、隔離構成１３２の経験的分析中に決定することができる。その結果、ダイアフラム１４０の位置を充填流体１４４の圧力及び温度に割り出す予想位置データ２０２が得られる。したがって、ステップ２００のいくつかの実施形態では、制御部１５０は、温度センサ１６０によって出力される温度信号１５８と、圧力信号１４６によって示される静圧とを使用して、充填流体１４４の温度を推定し、予想位置データ２０２を使用してハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の予想位置を得る。
【0037】
この方法の２０４で、制御部１５０は、検出された位置（ステップ１７０）と予想される位置（ステップ２００）との差（絶対値）が、図２に示されるようにメモリ１５２から取り出すことができる閾値２０６を超えた場合に、隔離キャビティ１３６の封止の損失を検出する。閾値２０６は、充填流体１４４の所与の圧力、又は充填流体１４４の圧力と温度の組み合わせに対して経験的に設定することができる。さらに、異なる閾値を、充填流体１４４の圧力または圧力と温度の組み合わせの範囲にわたってインデックス付けすることができる。ハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０の予測位置と検出位置との差が閾値２０６を超えると、隔離キャビティ１３６の封止の破れが示される。
【0038】
図６は、封止及び非封止の隔離キャビティ状態における充填流体１４４の静圧範囲にわたる隔離ダイアフラム１４０の撓みを示す図である。この縦スケールは、隔離ダイアフラム１４０の撓み範囲に対して正規化されている。実線２１０は、適切に封止された隔離キャビティ１３６に対する隔離ダイアフラム１４０の撓みを表し、予想位置データ２０２によって定義されるダイアフラム１４０の予想撓み又は位置に対応する。
【0039】
破線２１２は、断裂した隔離ダイアフラム１４０の撓みを示している。ここで、隔離ダイアフラム１４０は、０．５として示される中立位置に移動するが、異なる値であってもよい。隔離ダイアフラム１４０の位置は、充填流体１４４の圧力とは無関係であり、したがって、隔離ダイアフラム１４０の位置は、位置線２１２が通常動作のために位置線２１０と交差する場所を除いて、充填流体１４４の所与の圧力および／または圧力ならびに温度に対する予想位置から逸脱することになる。したがって、圧力範囲の大部分について、予測位置と検出位置との差が閾値２０６よりも大きいため、破裂した隔離ダイアフラム１４０は、本方法のステップ２０４で検出可能である。
【0040】
図６の破線２１４は、漏れによる隔離キャビティ１３６からの充填流体１４４の部分的な損失を表す。ここで、隔離ダイアフラム１４０は依然としてプロセス媒体１０４の圧力変化に応答するが、隔離ダイアフラム（線２１４）の測定位置は、充填流体１４４の部分的損失のために予想位置（線２１０）からオフセットする。十分な量の充填流体１４４が隔離キャビティ１３６から漏出した後、隔離ダイアフラム１４０の測定位置と予想位置との差が対応する閾値２０６を超え、制御装置１５０が方法のステップ２０４で故障を検出する。
【0041】
本方法のいくつかの実施形態では、制御装置１５０は、本方法の２２０で示されるように、ステップ２０４で検出されたキャビティ１３６の封止状態の損失の通知を生成するように構成される。通知は、任意の適切な形式をとることができる。いくつかの実施形態では、通知は、図２に示される装置１３０の適切な出力装置２２２（例えば、ストロボ、ＬＥＤ、スピーカなど）によって発行される可視アラームおよび／または可聴アラームを含むアラームを含む。通知のいくつかの実施形態は、制御ユニット１１４などの外部コンピューティング装置への通知情報２２４の通信を含む。通知２２４は、発生した隔離キャビティ封止の破損のタイプに関する情報を含むことができる。例えば、通知２２４は、図６に示されるようなこれらの状態を区別する情報を使用するなど、隔離ダイアフラム１４０の予想位置に対する隔離ダイアフラム１４０の測定位置に基づいて、隔離ダイアフラム１４０が破裂したこと、又は隔離キャビティ１３６が漏れたことを示すことができる。
【0042】
図７は、本発明の実施形態による、例示的な工業プロセス差圧検知装置１３０の一部の単純化した断面図である。図示の装置１３０は、アダプタ１０８（図１）に取り付けられた差圧送信機１０２を含むことができる。送信機１０２は、送信機１０２の電子機器を取り囲み、環境条件から保護するハウジング１３４と、差圧センサ２３２を含むことができる。ハウジング１３４は、プロセス開口部２３６Ａおよび２３６Ｂなどの１つまたは複数のプロセス開口部２３６を含むことができるベース２３４を含む。プロセス開口部２３６は、図１に示されるように、アダプタ１０８、マニホルド１１０、及び／又はプロセスインターフェース１１２などの適切な接続を通じてプロセス媒体１０４に結合することができる。
【0043】
例示的な送信機１０２は、本質的に２つの隔離構成１３２Ａおよび１３２Ｂを含む。隔離構成１３２Ａは、プロセス開口部２３６Ａに提示されるプロセス圧力Ｐ１に曝される隔離ダイアフラム１４０Ａを利用し、隔離構成１３２Ｂは、プロセス開口部２３６Ｂに提示されるプロセス圧力Ｐ２に曝される隔離ダイアフラム１４０Ｂを利用する。上述したように、隔離ダイアフラム１４０Ａ及び１４０Ｂはそれぞれ、圧力Ｐ１及びＰ２に応答して撓み、圧力Ｐ１及びＰ２は、隔離流体１４４で充填されたライン２３８Ａ及び２３８Ｂを含む対応する隔離キャビティ１３６Ａ及び１３６Ｂを通じて差圧センサ２３２に連通される。
【0044】
差圧センサ２３２は、圧力Ｐ１とＰ２の差に応じた差圧信号１４６を生成する。差圧信号１４６は、リード線または別の適切な接続を通じて制御部１５０に送達されてもよく、制御部１５０は、信号１４６によって示される差圧測定値を任意の適切な技法を使用して制御ユニット１１４に伝達するために使用されてもよい。
【0045】
本発明のいくつかの実施形態は、隔離構成１３２Ａの隔離キャビティ１３６Ａおよび／または隔離構成１３２Ｂの隔離キャビティ１３６Ｂの封止状態の損失を検出するように動作する。図８は、本発明の実施形態による、そのような封止の損失を検出する方法のフローチャートである。
【0046】
いくつかの実施形態では、隔離構成１３２Ａは位置センサ１７２Ａを含み、かつ／または隔離構成１３２Ｂは位置センサ１７２Ｂを含む。一実施形態では、位置センサ１７２Ａ及び１７２Ｂは、図５を参照して上述したような渦電流変位センサである。
【0047】
本方法の２５０では、図４の方法のステップ１７０に関して上述したように、位置センサ１７２Ａを使用して、ハウジング１３４に対する隔離ダイアフラム１４０Ａの位置が検出される。＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊位置センサ１７２Ａは、隔離ダイアフラム１４０Ａの検知位置を示す位置信号１７４Ａを制御部１５０に出力する。いくつかの実施形態では、ハウジング１３４に対するダイアフラム１４０Ｂの位置は、位置センサ１７２Ｂを使用して検出され、位置センサ１７２Ｂは、検出された位置を示す位置信号１７４Ｂを制御部１５０に出力する。
【0048】
装置１３０は、静圧センサ２４２Ａまたは２４２Ｂなどの少なくとも１つの静圧センサまたはライン圧力センサ２４２を含み、静圧センサ２４２Ａまたは２４２Ｂは、隔離キャビティ１３６Ａおよび１３６Ｂ内の充填流体１４４の静圧を測定し、測定された圧力を示す静圧信号２４６Ａおよび２４６Ｂを生成するようにそれぞれ構成される。キャビティ１３６Ａと１３６Ｂとの間の差圧が既知である場合、キャビティ１３６Ａと１３６Ｂの両方の静圧を確立するために、静圧センサ２４２Ａまたは２４２Ｂのうちの１つのみが必要とされ得る。 例えば、差圧（ＤＰ＝Ｐ１－Ｐ２）と静圧Ｐ１とが既知である場合、圧力Ｐ１から差圧を差し引くことで静圧Ｐ２を算出してもよい。いくつかの工業プロセス用途では、静圧は極端であり、０～数千ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の範囲であり得る。工業プロセス差圧検知装置の中には、１５，０００ｐｓｉ（１０３４バール又は１０３ＭＰａと同じ）までの静圧に耐えるように定格されているものがある。
【0049】
この方法の２５２で、制御装置１５０は、センサ２４２Ａまたは２４２Ｂなどの静圧センサを使用して、隔離キャビティ１３６Ａおよび１３６Ｂ内の充填流体の静圧を取得する。また、制御装置１５０は、本方法の２５４において、差圧センサ２３２を使用して、隔離キャビティ１３６Ａと１３６Ｂとの間の差圧を得る。例えば、制御部１５０は、キャビティ１３６Ａと１３６Ｂとの間の差圧を示す信号１４６を受信することができる。
【0050】
本方法の２５６において、制御装置１５０は、得られた静圧及び差圧に基づいて隔離ダイアフラム１４０Ａの予想位置を得る。また、制御部１５０は、取得した静圧及び差圧に基づいて、隔離ダイアフラム１４０Ｂの予想位置を取得してもよい。さらに、上述したように、隔離ダイアフラム１４０Ａ及び１４０Ｂの予想位置は、温度センサ１６０から出力される温度信号１５８に基づいてもよい。
【0051】
この方法の２５８において、制御装置１５０は、隔離ダイアフラム１４０Ａの測定位置と予想位置との差が対応する閾値２０６（図２）を超えた場合に、隔離キャビティ１３６Ａの封止状態の損失を検出する。同様に、制御部１５０は、隔離ダイアフラム１４０Ｂの測定位置と予想位置との差が対応する閾値２０６を超えた場合に、隔離キャビティ１３６Ｂの封止状態の損失を検知することができる。
【0052】
封止状態の喪失が検出されると、制御部１５０は、２６０において、図の方法のステップ２２０に関して上述したような方法の通知を生成することができる。上記の情報に加えて、通知のいくつかの実施形態は、封止が破られた隔離構成１３２Ａもしくは１３２Ｂ、または対応する隔離キャビティ１３６Ａもしくは１３６Ｂを識別する情報を含む。
【0053】
センサ２３２によって測定されたキャビティ１３６Ａと１３６Ｂとの間の差圧、温度センサ１６０によって測定された充填流体１４４の温度、及び静圧センサ２４２Ａ又は２４２Ｂによって測定された充填流体１４４の静圧による、隔離ダイアフラム１４０Ａと１４０Ｂの位置の変化に対する影響は、経験的技法を使用して特定の差圧検知装置について決定することができる。例えば、位置センサ１７２Ａによって計測されるダイアフラム１４０Ａの高圧側Ｐ１の位置が減少し、位置センサ１７２Ｂによって計測されるダイアフラム１４０Ｂの低圧側Ｐ２の位置が、差圧ゼロから最大差圧（例えば、約９ｐｓｉ）まで増加してもよい。また、センサ１７２Ａ、１７２Ｂによって計測される隔離ダイアフラム１４０Ａ、１４０Ｂの位置は、センサ１６０によって計測される充填流体の温度が高いほど高くなる場合がある。また、センサ１７２Ａ、１７２Ｂによって計測されるダイアフラム１４０Ａ、１４０Ｂの位置は、０～１０００ｐｓｉの静圧範囲で小さくなる場合がある。したがって、本方法のステップ２５６における隔離ダイアフラム１４０Ａまたは１４０Ｂの予測位置の正確な決定は、差圧、充填流体１４４の温度、およびキャビティ１３６Ａまたは１３６Ｂ内の充填流体１４４の静圧のこれらの影響の存在下での隔離ダイアフラム位置の正確な予測に依存する。
【0054】
静圧が充填流体１４４の圧縮及び隔離ダイアフラム１４０Ａ又は１４０Ｂの位置に及ぼす影響は、センサ２４２Ａ及び／又は２４２Ｂを用いて静圧を測定すること、並びに感圧装置１３０の母集団の経験的に導出されたファミリ特性又は感圧装置１３０の経験的に導出された工場特徴付けを用いて特徴付け（例えば、ルックアップテーブル、多項式、補正アルゴリズム）を形成することを含むことができ、特徴付けから、充填流体１４４の測定された静圧を用いて、所与の差圧及び／又は温度測定に対するダイアフラム１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置の予想される変化を決定することができる。制御部１５０は、特徴付けを使用して、センサ２４２Ａ又は２４２Ｂによって検出された静圧に基づいてダイアフラム１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置変化を識別し、この方法のステップ２５６でダイアフラム１４０Ａ又は１４０Ｂの予想される位置を決定する際にこの位置変化を考慮に入れることができる。
【0055】
ダイアフラム１４０Ａ又は１４０Ｂの位置に対する充填流体の静圧の効果を確立するために装置１３０のファミリ特性を使用することは、装置１３０がユニット毎に実質的に同じ働きをする場合に一般に好ましい。装置１３０の母集団について経験的に確立されたファミリ特性を装置１３０のそれぞれで使用して、充填流体１４４の静圧、および任意選択で充填流体１４４の温度が隔離ダイアフラム１４０Ａおよび１４０Ｂの予想される位置に及ぼす影響を考慮に入れることができる。このようなファミリ特性を利用することの利点は、個々の装置１３０を工場で特徴付ける必要がないことであり、その結果、製造コストが低減される。
【0056】
装置１３０の母集団が充填流体１４４の静圧に対して実質的に異なる特性応答を有する場合、感圧装置１３０の経験的に導出された工場特徴付けの使用が好ましくは使用される。この場合、各装置１３０は、充填流体１４４の静圧が隔離ダイアフラム１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置に及ぼす影響について工場で特徴付けられている。いくつかの実施形態では、この特徴付けは、特徴付けプロファイルの各温度について決定される。これにより、制御部１５０は、装置１３０が受ける可能性のある全ての圧力及び温度でセンサ２４２Ａ又は２４２Ｂによって測定される充填流体１４４の静圧の影響を考慮することができる。このプロセスは、装置１３０のルックアップテーブルを形成するために静圧及び温度条件への曝露の影響を決定するために各装置１３０を分析しなければならないので、ファミリ特性を使用する場合よりも高価である。
【0057】
装置１３０または装置１３０のファミリの特徴付けは、装置１３０が受ける可能性が高い差圧、温度、および静圧の範囲にわたる特徴付けを含むことができる。例えば、特徴付けプロファイルは、以下を使用して確立することができる。範囲上限（ＵＲＬ）の［－１００，－７５，－５０，－２５，０，２５，２５，７５，１００］％の９つの差圧（ＤＰ）点、摂氏［－４０，－１０，２５，５５，８５］度の５つの温度点、［０，１５００，３０００］ｐｓｉの３つの静圧又はライン圧（ＬＰ）点。ＵＲＬの負のパーセンテージは、装置１３０の下限範囲（ＬＲＬ）をカバーするように動作し得ることに留意されたい。例えば、装置１３０のＵＲＬは９ｐｓｉとすることができ、装置１３０のＬＲＬは－９ｐｓｉとすることができる。装置１３０の状態は各点で安定し、位置センサ１７２Ａ、１７２Ｂなどを用いて絞り１４０Ａ、１４０Ｂの位置を各点で計測する。位置測定値は、対応する差圧、温度、及び静圧の生データと共にルックアップテーブル又はマッピングに記録することができる。点の完全なセットは、上記の例では４５の測定点をもたらす差圧点と温度点の組合せのすべてを含むことができる。さらに、点の完全なセットは、上記の例では１０個の測定点をもたらす、すべての温度でのゼロ差圧点および非ゼロ静圧点を含むことができる。あるいは、ダイアフラム１４０Ａおよび／または１４０Ｂの位置に対する静圧の影響を、複数の差圧について決定することができる。５５個の測定点全てを有する装置１３０又は装置１３０のファミリの特徴を表す例示的なデータを、以下の表１－１、１－２に提供する。
【表1-1】
【表1-2】
【0058】
収集された特徴付けデータは、ルックアップテーブルを形成するために、又は隔離ダイアフラム１４０Ａ及び１４０Ｂの予想位置を推定するために制御部１５０によって使用され得る補正アルゴリズムの係数を計算するために使用され得る。補正アルゴリズムは、多変量多項式、若しくはルックアップテーブル、又は多項式とルックアップテーブルの組み合わせに基づくことができる。このような補正アルゴリズムは、係数を使用して、補正された差圧、補正された温度、補正された静圧、ダイアフラム１４０Ａの推定位置又は予想位置、及びダイアフラム１４０Ｂの推定位置又は予想位置を計算する。補正差圧は、温度及び静圧の影響を補償した推定差圧である。また、曲線当てはめ処理は、上記データテーブルの差圧を独立変数として用いてもよい。補正温度は、必要に応じて、差圧及び静圧を補償した充填流体温度の推定値とすることができる。曲線当てはめ処理は、上記の表からの試験ステーション温度を独立変数として使用することができる。補正された静圧又はライン圧は、必要に応じて温度及び差圧を補償する静圧の推定値とすることができる。曲線当てはめ処理は、上記の表から測定された静圧を独立変数として使用することができる。また、補正後の差圧、補正後の静圧、及び補正後の温度に基づいて、ダイアフラム１４０Ａの推定位置又は予想位置を算出してもよい。曲線当てはめ処理は、位置センサ１７２Ａなどによるダイアフラム１４０Ａの測定された位置を、上記の表の特徴付けデータから独立変数として使用することができる。また、補正差圧、補正静圧、及び補正温度に基づいて、ダイアフラム１４０Ｂの推定位置又は予想位置を算出してもよい。曲線当てはめ処理は、位置センサ１７２Ｂなどによるダイアフラム１４０Ｂの測定された位置を、上記の表の特徴付けデータから独立変数として使用することができる。補正アルゴリズムはまた、従来の技法Ｉを使用して、圧力センサ１４２、差圧センサ２３２、温度センサ１６０、および位置センサ１７２によって生成された固有センサ信号から線形性誤差を除去することができる。
【0059】
補正アルゴリズムの係数は、図２中の２３０で示されるように、装置１３０のメモリ１５２に記憶され、本方法のステップ２５６で絞り１４０Ａ及び１４０Ｂの予想位置を決定するために制御部１５０によって使用されてもよい。例えば、制御部１５０は、圧力センサ２３２（図７）から差圧を、静圧センサ２４２Ａ、２４２Ｂから静圧を、温度センサ１６０から温度を、センサ１７２Ａ、１７２Ｂからのダイアフラム１４０Ａ、１４０Ｂの計測位置を受けてもよい。次いで、制御部１５０は、係数２３０（図２）を、 補正された差圧、補正された静圧又はライン圧、補正された温度、及び隔離ダイアフラム１４０Ａ及び１４０Ｂの予想位置の推定値を生成するための補正アルゴリズム（ステップ２５６）で使用してもよい。次いで、制御部１５０は、隔離ダイアフラム１４０Ａ及び１４０Ｂの計算された予想位置と、位置センサ１７２Ａ及び１７２Ｂによって示される測定位置との差を、対応する閾値２０６と比較して、隔離キャビティ１３６Ａ又は１３６Ｂの封止の損失を検出することができる（方法ステップ２５８）。封止の損失が検出された場合、上記で論じたように、方法のステップ２６０で通知を生成することができる。
【0060】
本発明の実施形態を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更を行うことができることを認識するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】