BR102014003397A2

BR102014003397A2 - circuito de medição

Info

Publication number: BR102014003397A2
Application number: BR102014003397A
Authority: BR
Inventors: Bernard Broillet
Original assignee: Meggitt Sa
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-10-20
Also published as: JP2014157154A; CA2839742A1; CN103994782B; CA2839742C; EP2767808A1; BR102014003397B1; JP6603011B2; EP2767808B9; CN103994782A; EP2767808B1; US9500668B2; US20140225634A1; ES2877101T3

Abstract

resumo patente de invenção: "circuito de medição". a presente invenção refere-se a um circuito de medição compreendendo: - um circuito de avaliação (13, 63); - um circuito de detecção (39, 40) compreendendo um elemento de detecção (6, 55) configurado para gerar um sinal de medição de um objeto de medição (7) e uma linha de transmissão (26, 69) para transmitir o sinal de medição para o circuito de avaliação (13, 63); e - um circuito de injeção de sinal de teste (21) compreendendo um injetor de sinal (12) e uma linha de injeção (20) conectando uma saída de sinal do injetor de sinal (12) ao circuito de detecção (39, 40) para fornecer um sinal de teste para o circuito de detecção (39, 40) de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação (13, 63) por meio da linha de transmissão (26, 69). para prover o circuito de medição com uma vigilância e/ou operabilidade de teste aperfeiçoadas, a invenção sugere que a linha de injeção (20) e a linha de transmissão (26, 69) sejam interligadas em série via elemento de detecção (6, 55) de tal maneira que o dito sinal de teste pode ser fornecido por meio do elemento de detecção (6, 55).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CIRCUITO DE MEDIÇÃO". A presente invenção refere-se a um circuito de medição compreendendo: - um circuito de avaliação; - um circuito de detecção compreendendo um elemento de detecção configurado para gerar um sinal de medição de um objeto de medição e uma linha de transmissão para transmitir o sinal de medição para o circuito de avaliação; e - um circuito de injeção de sinal de teste compreendendo um in-jetor de sinal e uma linha de injeção conectando uma saída de sinal do inje-tor de sinal ao circuito de detecção para fornecer um sinal de teste para o circuito de detecção de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação por meio da linha de transmissão.

Um circuito de medição como este pode ser empregado, por e-xemplo, para detectar vibrações. Em particular, o objeto de medição pode ser constituído por uma máquina rotativa, tal como um motor de um avião ou uma turbina baseada em terra tal como uma turbina a gás ou a vapor, ou qualquer outra estrutura que vibra.

Um circuito de medição desse tipo é conhecido a partir da patente U.S. N° US 6.498.501 B2. O elemento de detecção deste circuito é fornecido por um transdutor piezoelétrico. O circuito de detecção compreende adicionalmente dois capacitores de injeção conectados em paralelo ao transdutor piezoelétrico. Ambos os capacitores de injeção são conectados à linha de injeção de tal maneira que o sinal de teste auxiliar pode ser injetado pela saída do injetor de sinal no circuito de detecção por meio dos capacitores de injeção de sinal. O sinal de teste é então transmitido dos pontos de injeção para o circuito de avaliação por meio de uma respectiva linha de transmissão. Isto capacita o circuito de medição para avaliar a qualidade do circuito de medição não somente durante operação da máquina que vibra monitorada, mas também quando a máquina que vibração está em repouso. Deste modo, uma vigilância permanente do circuito de medição pode ser alcançada.

Uma desvantagem deste circuito de medição é que seu equipamento de teste incorporado (BITE) interno é limitado para o monitoramento de um funcionamento apropriado das linhas de transmissão e de uma conectividade apropriada para componentes externos, uma vez que somente esses são empregados para entregar o sinal de teste para o circuito de avaliação. Mas o elemento de detecção propriamente dito não pode ser testado à medida que o sinal de teste auxiliar é passado em volta dos terminais do elemento de detecção pelos capacitores de injeção de sinal. A qualidade do elemento de detecção, entretanto, é de crucial importância para a confiabilidade do circuito de medição.

Uma outra desvantagem é a necessidade de provisão de capacitores de injeção de sinal. De uma maneira geral, tais componentes adicionais de uma alta confiabilidade desejada resultam em custos de produção aumentados. Por outro lado, os componentes adicionais têm intrinsecamente uma certa probabilidade de falha e, portanto, contribuirão como possíveis fontes de erro no circuito de medição. É um objetivo da presente invenção solucionar pelo menos uma das desvantagens mencionadas anteriormente e fornecer o circuito de medição abordado inicialmente com uma funcionalidade de BITE melhorada. Em particular, possíveis fontes de erro existentes em circuitos de medição de corrente devem ser tornadas mais bem identificáveis ou reduzidas ou eliminadas pelo projeto de circuito recém-proposto de acordo com a invenção.

Pelo menos um destes objetivos é alcançado por meio do circuito de medição de acordo com a reivindicação 1. As reivindicações dependentes definem modalidades preferidas.

Desta maneira, a invenção sugere que a linha de injeção e a linha de transmissão sejam interligadas em série via elemento de detecção de tal maneira que o sinal de teste possa ser enviado por meio do elemento de detecção. Deste modo, a funcionalidade do circuito de medição pode ser estendida para um monitoramento e/ou teste da funcionalidade do elemento de detecção, além do monitoramento e/ou teste da linha de transmissão e da conectividade do circuito de medição. Assim, possíveis fontes de erro relacionadas com o elemento de detecção podem ser tornadas identificáveis.

Além disso, ao fornecer o sinal de teste diretamente por meio do elemento de detecção, a provisão de capacitores de injeção adicionais pode ser omitida. Assim, possíveis fontes de erro relacionadas com a funcionalidade dos capacitores de injeção podem ser eliminadas. Além do mais, a complexidade do circuito de medição total pode ser diminuída resultando em um projeto de circuito mais confiável e econômico.

Preferivelmente, a linha de injeção e a linha de transmissão são separadas uma da outra exceto em sua conexão em série por meio do elemento de detecção. Assim, o sinal de teste preferivelmente só pode ser fornecido para a linha de transmissão por meio do elemento de detecção. Preferivelmente, a única conexão física entre a linha de transmissão e o injetor de sinal é assim fornecida por meio do elemento de detecção. Isto pode contribuir para uma verificabilidade não ambígua de fatores de qualidade que estão relacionados com o elemento de detecção.

Preferivelmente, pelo menos uma das seguintes configurações do circuito de injeção de sinal de teste é aplicada para fornecer um sinal de teste adequado por meio da linha de injeção: O injetor de sinal preferivelmente é conectado à terra. A linha de injeção preferivelmente é conectada à terra, em particular por meio do injetor de sinal. Isto pode ser explorado para transmitir o sinal de teste em paralelo a uma capacitância que inerentemente está presente ao longo da linha de injeção. O sinal de teste preferivelmente corresponde à diferença em potencial elétrico entre a linha de injeção aterrada e o gerador de sinal. Preferivelmente, um polo de alimentação para o sinal de teste no elemento de detecção é assim conectado à terra por meio da linha de injeção e do injetor de sinal. Deste modo, uma injeção vantajosa do sinal de teste no circuito de detecção e uma transmissão de acordo com o circuito de avaliação podem ser executadas.

Também para este propósito, o injetor de sinal preferivelmente é configurado para fornecer o sinal de teste com uma baixa impedância de saída. Em particular, a saída de sinal do injetor de sinal preferivelmente tem um valor de impedância ôhmica de no máximo 10 Ω, mais preferido de no máximo 0,5 Ω. Como resultado, um sinal de teste preferivelmente é obtido que corresponde à diferença em potencial elétrico entre a linha de injeção aterrada e o gerador de sinal de baixa impedância ôhmica. Um sinal de teste como este de baixa impedância ôhmica preferivelmente é gerado a fim de casar seu valor com o valor de impedância do elemento de detecção. Em particular, a impedância do elemento de detecção pode ser muito baixa no caso de uma falha e/ou perda de qualidade do elemento de detecção.

De acordo com uma configuração preferida, o injetor de sinal compreende um gerador de sinal e um transformador para o sinal gerado. Um enrolamento primário do transformador preferivelmente é conectado ao amplificador de sinal. Um enrolamento secundário do transformador preferivelmente é conectado à linha de injeção. Em particular, o enrolamento secundário preferivelmente é conectado à terra. O transformador preferivelmente é aplicado para casar o valor de impedância da saída de sinal do injetor de sinal com um valor desejado, em particular com um valor de impedância tal como indicado anteriormente. Preferivelmente, a indutância do enrolamento secundário do transformador conectado à linha de injeção casa com o valor de impedância desejado. De acordo com uma outra configuração preferida, o injetor de sinal é constituído por um gerador de sinal exibindo o valor de impedância desejado.

Preferivelmente, o injetor de sinal é adaptado para gerar uma carga em um polo de alimentação do elemento de detecção por meio do sinal de teste transmitido via linha de injeção. Preferivelmente, o sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal compreende uma tensão alternativa. Mais preferido, o sinal de teste compreende uma frequência fora de uma faixa de frequência predeterminada correspondendo a uma banda de frequência de sinais de medição que podem ser gerados ou que são considerados para serem gerados pelo elemento de detecção. Alternativamente ou de forma adicional, o sinal de teste pode compreender um sinal de corrente contínua (DC).

Preferivelmente, a linha de injeção e a linha de transmissão ou diversas linhas de transmissão se estendem através de um invólucro comum, em particular um cabo. A integração ou integração parcial tanto da linha de injeção quanto da linha de transmissão ou de diversas linhas de transmissão no invólucro comum pode contribuir para um projeto de circuito mais econômico. O invólucro preferivelmente constitui uma proteção eletromagnética comum para a linha de injeção e para a linha de transmissão ou para diversas linhas de transmissão. A proteção pode ser aplicada para atenuar ou eliminar perturbações externas.

Em consequência, entretanto, uma capacitância efetiva entre a proteção e cada um dos condutores constituídos pela linha de injeção e cada linha de transmissão pode estar inerentemente presente. A capacitância resultante vista entre o injetor de sinal e o circuito de avaliação, portanto, pode influenciar o sinal transmitido para ser avaliado no circuito de avaliação. Preferivelmente, a proteção é conectada à terra. Deste modo, uma participação indesejada desta capacitância resultante em uma função de transferência do sinal transmitido para ser avaliado no circuito de avaliação pode ser evitada efetivamente.

Adicionalmente, uma capacitância efetiva entre os condutores da linha de injeção e cada linha de transmissão pode estar inerentemente presente. Cada uma destas capacitâncias, portanto, pode influenciar o sinal injetado e/ou o sinal transmitido para serem avaliados no circuito de avaliação. Preferivelmente, a linha de injeção e/ou pelo menos uma das linhas de transmissão se estendem unicamente através de um invólucro separado, em particular uma respectiva proteção eletromagnética para atenuar ou eliminar perturbações externas. Preferivelmente, a proteção separada é conectada à terra. Deste modo, uma injeção direta do sinal de teste na capacitância efetiva entre os condutores da linha de injeção e a linha de transmissão respectiva pode ser eliminada efetivamente. Assim, uma participação indesejada da capacitância efetiva em uma função de transferência do sinal transmitido para o circuito de avaliação pode ser evitada.

Preferivelmente, uma proteção separada é fornecida para a linha de injeção e uma proteção separada é fornecida para pelo menos uma linha de transmissão ou para diversas linhas de transmissão de modo geral. Mais preferido, uma proteção eletromagnética separada para a linha de injeção e para cada linha de transmissão é fornecida. Cada proteção separada preferivelmente é conectada à terra.

Com relação à proteção comum e/ou separada descritas anteriormente, conceitos de proteção diferentes são concebíveis: De acordo com uma primeira configuração preferida, somente uma proteção separada é fornecida para a linha de injeção e/ou para a linha de transmissão ou linhas de transmissão. De acordo com uma segunda configuração preferida, somente uma proteção comum é aplicada através da qual a linha de injeção e cada uma das linhas de transmissão se estendem. De acordo com uma terceira e mais preferida configuração, tanto uma proteção comum para a linha de injeção e para pelo menos uma linha de transmissão quanto uma proteção separada para cada uma das linhas de injeção e para a pelo menos uma linha de transmissão dentro da proteção eletromagnética comum são fornecidas. Deste modo, o circuito de medição pode ser adaptado para uma confiabilidade desejada de sua funcionalidade de medição e teste.

Em particular, diferentes conceitos de proteção podem ser aplicados dependendo do comprimento de um cabo a ser usado para a linha de injeção e/ou linha de transmissão ou linhas de transmissão. Quanto maior o cabo tanto maior o número de respectivas proteções eletromagnéticas que preferivelmente são aplicadas. Além de uma imunidade crescente para campos elétricos, a sensibilidade de teste de variações da capacitância do elemento de detecção pode ser assim melhorada.

Preferivelmente, o elemento de detecção e pelo menos parte da linha de injeção e/ou da linha de transmissão são encerrados por um alojamento de sensor. Deste modo, um sensor montável nas proximidades ou a uma distância desejada para o objeto de medição pode ser fornecido. Preferivelmente, o circuito de avaliação e/ou o injetor de sinal são arranjados fora do alojamento para permitir um projeto compacto do sensor.

Preferivelmente, passagens de saída são fornecidas dentro das paredes do alojamento de sensor através das quais a linha de injeção e/ou a linha de transmissão passam. Mais preferido, as passagens de saída são fornecidas como terminais de saída no alojamento de sensor e respectivos fios de conexão são fornecidos dentro do alojamento para conectar o elemento de detecção a cada um dos terminais de saída. A parte externa da linha de injeção e/ou de cada linha de transmissão preferivelmente pode ser conectada aos respectivos terminais de saída pelo lado de fora do alojamento.

Preferivelmente, o elemento de detecção é isolado eletricamente das paredes do alojamento de sensor. Assim, o elemento de detecção preferivelmente é fornecido flutuando eletricamente dentro do alojamento. Além disso, a linha de injeção e/ou a linha de transmissão preferivelmente são isoladas das paredes do alojamento de sensor. Em consequência, uma ca-pacitância efetiva entre o alojamento e o elemento de detecção e/ou entre o alojamento e a linha de injeção e/ou a linha de transmissão pode estar inerentemente presente. O sensor, em particular o alojamento de sensor, preferivelmente é conectado à terra. Assim, uma participação indesejada da ca-pacitância efetiva em uma função de transferência do sinal transmitido para ser avaliado no circuito de avaliação pode ser evitada.

Preferivelmente, o elemento de detecção é um elemento de detecção piezoelétrico. Em particular, o elemento de detecção preferivelmente compreende uma pilha de placas piezoelétricas. O elemento de medição feito de um elemento piezoelétrico como este tem a vantagem de estar bem comprovado e testado em várias áreas de aplicação pretendidas do circuito de medição, em particular no campo de monitorar sistemas para motores de vibram e/ou giram, tais como motores de aeronave e/ou turbinas a gás. É entendido que, em particular para certas aplicações, também um outro elemento de detecção é concebível, tal como um elemento de medição indutivo, capacitivo, resistivo ou eletro-ótico. Preferivelmente, o elemento de detecção é um transdutor, em particular um transdutor piezoelétrico.

Preferivelmente, o elemento de detecção compreende pelo menos um polo de alimentação para injetar o sinal de teste e pelo menos um polo de saída para entregar o sinal de medição e/ou o sinal de teste. Preferivelmente, os polos são providos com uma polaridade inversa. A linha de injeção preferivelmente é conectada a pelo menos um polo de alimentação e a linha de transmissão preferivelmente é conectada a um polo de saída ou múltiplas linhas de transmissão preferivelmente são conectadas a um respectivo polo de saída. Preferivelmente, uma polaridade oposta é fornecida para pelo menos um polo de alimentação e para pelo menos um polo de transmissão. Preferivelmente, pelo menos dois dos polos são fornecidos em extremidades opostas do elemento de detecção.

Preferivelmente, o circuito de avaliação compreende pelo menos um amplificador de sinal, em particular um amplificador de carga. O amplificador de sinal preferivelmente é conectado à linha de transmissão e assim é configurado para entregar um sinal representativo de um sinal transmitido por meio da linha de transmissão. De acordo com uma configuração preferida, o amplificador de sinal é um amplificador operacional que preferivelmente é provido com um capacitor de realimentação. Preferivelmente, o circuito de avaliação e o injetor de sinal são encerrados em uma unidade de eletrônica comum.

Preferivelmente, o circuito de medição é configurado de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação por meio da pelo menos uma linha de transmissão unicamente ou adicionalmente ao respectivo sinal de medição. Assim, o teste e/ou vigilância do circuito de medição preferivelmente podem ser conduzidos por um lado durante uma operação de medição e por outro lado independentemente de uma operação de medição.

Um método preferido para testar o circuito de medição compreende uma avaliação do sinal de teste transmitido por meio da linha de transmissão em uma saída do circuito de avaliação, em particular na saída do amplificador de sinal. Preferivelmente, uma avaliação lógica é fornecida no circuito de avaliação pelo qual a avaliação do sinal de teste é conduzida. Preferivelmente, uma falha ou perda de qualidade do elemento de detecção ou do injetor de sinal e/ou da linha de injeção e/ou da linha de transmissão é identificada por meio de uma redução do sinal de teste avaliado com relação a um valor esperado.

Além do mais, vários curtos-circuitos no circuito de medição preferivelmente são tornados detectáveis pela avaliação do sinal de teste transmitido. Estes atalhos podem surgir em particular entre condutores, entre uma proteção e um condutor, através do elemento de detecção ou através dos isolamentos dentro do sensor. Além disso, uma desconexão de uma conexão à terra preferivelmente é tornada detectável. Uma desconexão como esta pode compreender o aterramento do sensor, em particular do alojamento de sensor, o aterramento de uma proteção, ou o aterramento do injetor de sinal.

Em uma primeira configuração preferida, o circuito de medição descrito anteriormente é implementado como um circuito de medição assimétrico que em particular é usado para aplicações de teste. Em uma segunda configuração preferida, o circuito de medição é implementado como um circuito de medição simétrico com recursos de redundância adicionais tal como descrito adicionalmente a seguir. Um circuito de medição simétrico como este preferivelmente é utilizado em aplicações de monitoramento, em aplicações com exigências específicas de nível de integridade de segurança (SIL), em aplicações nas quais o circuito de medição é montado em localizações difíceis de acessar, ou em localizações remotas.

Nessa segunda configuração preferida, o elemento de detecção é configurado para gerar um sinal de medição adicional do objeto de medição e o circuito de detecção compreende uma linha de transmissão adicional conectada ao elemento de detecção para transmitir o sinal de medição adicional para o circuito de avaliação. Isto fornece uma funcionalidade redundante do circuito de medição. Além de uma maior confiabilidade do circuito de medição, isto também pode contribuir para uma maior detectabilidade de perdas de qualidade ou falhas no circuito de medição.

Preferivelmente, a linha de injeção e a linha de transmissão adicional são interligadas em série via elemento de detecção de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação por meio da linha de transmissão e/ou da linha de transmissão adicional. Deste modo, uma conexão em série da linha de injeção com a linha de transmissão e com a linha de transmissão adicional preferivelmente é estabelecida por meio do elemento de detecção. Assim, uma transmissão do sinal de teste via linha de transmissão e via linha de transmissão adicional pode ser verificada de forma redundante no circuito de avaliação. Isto contribui adicionalmente para uma maior detectabilidade de perdas de qualidade ou falhas no circuito de medição.

Durante operação regular do circuito de medição, o sinal de teste transmitido por meio da linha de transmissão e o sinal de teste transmitido por meio da linha de transmissão adicional preferivelmente são providos substancialmente com a mesma amplitude. De acordo com uma configuração preferida, o sinal de teste transmitido por meio da linha de transmissão e o sinal de teste transmitido por meio da linha de transmissão adicional também são providos com uma fase idêntica.

Preferivelmente, a linha de injeção e a linha de transmissão adicional são separadas uma da outra exceto em sua conexão em série por meio do elemento de detecção. Assim, o sinal de teste preferivelmente só pode ser fornecido para a linha de transmissão adicional por meio do elemento de detecção. Preferivelmente, a única conexão física entre a linha de transmissão adicional e o injetor de sinal é assim fornecida via elemento de detecção. Isto pode contribuir para uma verificabilidade não ambígua de fatores de qualidade que estejam relacionados com o elemento de detecção. Além disso, a linha de transmissão e a linha de transmissão adicional preferivelmente também são separadas uma da outra, permitindo assim uma respectiva transmissão de sinal do elemento de detecção para o circuito de avaliação independentemente uma da outro. Deste modo, várias fontes de falha ou de perda de qualidade no circuito de medição podem ser tornadas mais reconhecíveis.

Preferivelmente, o sinal de teste gerado pelo mesmo injetor de sinal pode ser fornecido por meio do elemento de detecção para a linha de transmissão e para a linha de transmissão adicional. Mais preferido, o sinal de teste injetado pelo elemento de detecção também é fornecido por meio da mesma linha de injeção. Deste modo, o risco de uma discrepância inde-sejada entre o sinal de teste enviado para a linha de transmissão e o sinal de teste enviado para a linha de transmissão adicional pode ser minimizado.

Para este propósito, na extremidade da linha de injeção dois po-los de alimentação preferivelmente são fornecidos no elemento de detecção de tal maneira que o sinal de teste pode ser fornecido por meio do elemento de detecção em duas direções opostas. Preferivelmente, as capacitâncias entre cada polo de alimentação e um respectivo polo de saída conectado a uma linha de transmissão são substancialmente iguais. Em uma configuração preferida, os dois polos de alimentação são fornecidos por um eletrodo de alimentação comum localizado dentro do elemento de detecção. O eletrodo de alimentação comum preferivelmente é fornecido no meio do elemento de detecção.

Para permitir uma geração do sinal de medição e do sinal de medição adicional, o elemento de detecção preferivelmente é dividido em duas unidades de detecção, em particular pelo eletrodo de alimentação comum. As duas unidades de detecção preferivelmente são adaptadas para gerar um sinal de medição substancialmente correspondente do objeto de medição sob as mesmas condições de medição. Preferivelmente, os sinais de medição correspondentes são fornecidos como um sinal de medição e um sinal de medição adicional substancialmente com a mesma amplitude. De acordo com uma configuração preferida, o sinal de medição e o sinal de medição adicional são providos com uma fase oposta.

No caso de um elemento de detecção piezoelétrico, cada unidade de detecção preferivelmente compreende o mesmo número de placas piezoelétricas. Preferivelmente, cada unidade de detecção tem uma capaci-tância substancialmente igual.

Preferivelmente, dois polos de saída separados são fornecidos no elemento de detecção para a linha de transmissão e para a linha de transmissão adicional. Um respectivo polo de saída preferivelmente é fornecido em cada unidade de detecção do elemento de detecção. Preferivelmen- te, os polos de saída são fornecidos em extremidades opostas do elemento de detecção. Deste modo, o elemento de detecção preferivelmente é conectado simetricamente à linha de transmissão e à linha de transmissão adicional.

Preferivelmente, o circuito de avaliação compreende um primeiro amplificador de sinal configurado para entregar um sinal representativo de um sinal transmitido por meio da primeira linha de transmissão, e um segundo amplificador de sinal configurado para entregar um sinal representativo de um sinal transmitido por meio da linha de transmissão adicional. De acordo com uma configuração preferida, cada amplificador de sinal é um amplificador operacional que preferivelmente é provido com um respectivo capaci-tor de realimentação.

Preferivelmente, o circuito de avaliação compreende um amplificador de soma configurado para entregar um sinal representativo de uma soma de sinais transmitidos por meio da linha de transmissão e da linha de transmissão adicional e/ou um amplificador de diferença configurado para entregar um sinal representativo de uma diferença de sinais transmitidos por meio da linha de transmissão e da linha de transmissão adicional. Isto pode ser explorado para um método de teste vantajoso do circuito de medição, tal como descrito a seguir.

De acordo com uma configuração preferida, o amplificador de soma e/ou o amplificador de diferença são conectados tanto ao amplificador de sinal para a linha de transmissão quanto ao amplificador de sinal para a linha de transmissão adicional a fim de continuar o processamento dos respectivos sinais e para entregar um sinal de saída correspondente. Além disso, um respectivo amplificador de saída preferivelmente é conectado ao amplificador de sinal para a linha de transmissão e ao amplificador de sinal para a linha de transmissão adicional para entregar um respectivo sinal de saída representativo do sinal transmitido por meio da linha de transmissão e da linha de transmissão adicional. Preferivelmente, uma avaliação lógica é fornecida no circuito de avaliação para conduzir uma avaliação dos sinais de saída, em particular em um método tal como descrito a seguir.

Um método preferido para testar o circuito de medição simétrico compreende uma avaliação dos sinais transmitidos por meio da linha de transmissão e da linha de transmissão adicional em uma respectiva saída do circuito de avaliação. A avaliação preferivelmente compreende uma comparação dos sinais transmitidos uns com os outros e/ou com um valor esperado. Alternativamente ou de forma adicional, a diferença e/ou soma dos sinais transmitidos por meio da linha de transmissão e da linha de transmissão adicional são avaliadas em uma respectiva saída do circuito de avaliação. A avaliação preferivelmente compreende uma comparação do sinal de diferença e de soma um com o outro e/ou uma comparação com um valor esperado.

De acordo com uma configuração preferida, uma falha ou perda de qualidade é detectada quando o sinal de soma não corresponde ao valor duplicado do sinal de teste transmitido esperado. Uma falha ou perda de qualidade preferivelmente é também detectada quando o sinal de diferença não corresponde ao valor duplicado do sinal de medição transmitido esperado. Uma falha ou perda de qualidade preferivelmente também é detectada quando o sinal de saída dos sinais transmitidos independentemente não corresponde à superposição do sinal de medição transmitido esperado e o sinal de teste transmitido esperado.

Preferivelmente, o teste do circuito de medição pode ser conduzido durante uma operação de medição. Neste caso, os sinais transmitidos compreendem preferivelmente uma superposição dos respectivos sinal de medição e sinal de teste. O teste do circuito de medição preferivelmente também pode ser conduzido quando não acontece operação de medição. Neste caso, os sinais transmitidos preferivelmente compreendem somente o respectivo sinal de teste.

De acordo com uma configuração preferida do método de teste, os sinais de saída obtidos fora de operação de medição são usados como valores de comparação para a avaliação dos sinais de saída durante uma operação de medição. Em particular, o sinal de soma dos sinais transmitidos obtidos fora de operação de medição pode ser usado como um valor de refe- rência para o sinal de soma dos sinais transmitidos obtidos durante uma o-peração de medição, Possíveis áreas de aplicação do circuito de medição descrito anteriormente compreendem um sensor de vibração, um acelerômetro, um sensor de pressão, um sensor de emissão acústica ou dispositivos de detecção similares. No caso de um sensor de vibração, o objeto de medição preferivelmente compreende uma máquina rotativa ou qualquer outra estrutura que vibra conectada operacionalmente ao elemento de detecção. No caso de um acelerômetro, o objeto de medição preferivelmente compreende uma massa sísmica que é acoplada mecanicamente ao elemento de detecção. No caso de um sensor de pressão, o objeto de medição preferivelmente compreende um gás e/ou líquido que, por exemplo, podem ser conectados operacionalmente ao elemento de detecção por meio de uma membrana. No caso de um sensor de emissão acústica, o objeto de medição preferivelmente compreende uma fonte de emissão de ondas acústicas que podem ser detectadas pelo elemento de detecção. A invenção é explicada com mais detalhes em seguida por meio de modalidades preferidas com referência aos desenhos que ilustram propriedades e vantagens adicionais da invenção. As figuras, a descrição e as reivindicações compreendem inúmeros recursos em combinação que os versados na técnica também podem considerar separadamente e usar em combinações apropriadas adicionais. Nos desenhos: A figura 1 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma primeira modalidade; A figura 2 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma segunda modalidade; e A figura 3 é uma representação esquemática de um circuito de medição de acordo com uma terceira modalidade.

Um circuito de medição 1 mostrado na figura 1 compreende um sensor 2 e uma a unidade de eletrônica 3. O sensor 2 e a unidade de eletrônica 3 são conectados por um cabo de conexão 4. O sensor 2 compreende um alojamento 5 no qual um elemento de detecção 6 é arranjado. O elemen- to de detecção 6 é conectado operacionalmente a um objeto de medição 7 e configurado para gerar um sinal de medição do objeto de medição 7. O elemento de detecção 6 compreende uma pilha das placas pi-ezoelétricas 8 arranjadas entre um primeiro eletrodo 9 e um segundo eletrodo 10. A direção de polarização das placas piezoelétricas 8 no elemento de detecção 6 também está indicada na figura 1. O primeiro eletrodo constitui um polo de alimentação 9 pelo qual um sinal de teste pode ser injetado no elemento de detecção 6. O segundo eletrodo constitui um polo de saída 10 através do qual o sinal de teste injetado e/ou o sinal de medição podem ser entregues. O polo de alimentação 9 e o polo de saída 10 têm uma polaridade inversa. O valor da capacitância interna do elemento de detecção 6 é denotado subsequentemente como C6. O polo de alimentação 9 e o polo de saída 10 são isolados eletricamente das paredes do alojamento 5 de tal maneira que o elemento de detecção 6 é arranjado no interior do alojamento 5 em um modo de flutuar eletricamente. O alojamento 5 é conectado à terra 11. A unidade de eletrônica 3 compreende um injetor de sinal 12 e um circuito de avaliação 13 arranjados no interior de um alojamento comum 14. O injetor de sinal 12 compreende um gerador de sinal 15 e um transformador 16. O transformador 16 compreende um enrolamento primário 17 e um enrolamento secundário 18. O enrolamento primário 17 é conectado ao gerador de sinal 15. O enrolamento secundário 18 é conectado à terra 19. O enrolamento secundário 18 tem uma indutância muito pequena. Assim, o transformador 16 é adaptado para transformar o sinal gerado pelo gerador de sinal 15 em um sinal de impedância muito baixa. O enrolamento secundário 18 do transformador 16 também é conectado a uma linha de injeção 20. A outra extremidade da linha de injeção 20 é conectada ao polo de alimentação 9. Portanto, o elemento de detecção 6 é conectado ao injetor de sinal 12 e também conectado à terra 19 via injetor de sinal 12. Assim, um sinal de teste gerado pelo gerador de sinal 15 pode ser transformado em um sinal de teste de impedância ôhmica muito baixa pelo transformador 16 e transmitido para o polo de alimentação 9 via linha de injeção 20. Deste modo, um circuito de injeção de sinal de teste 21 compreendendo o injetor de sinal 12 e a linha de injeção 20 é fornecido. O sinal de teste fornecido pelo gerador de sinal 15 é uma corrente alternada (AC). Como resultado, a polaridade do polo de alimentação 9 e a do polo de saída 10 são invertidas continuamente. Entretanto, a direção de polarização das placas piezoelétricas 8 não muda. O circuito de avaliação 13 compreende um amplificador de carga 22 e uma lógica de avaliação 38. O amplificador de carga 22 compreende um amplificador operacional 23 com um capacitor de realimentação 24 e uma conexão à terra 25. Para clareza, componentes secundários e filtros associados não estão mostrados. A lógica de avaliação 38 é conectada à saída do amplificador de carga 22. A entrada do amplificador de carga 22 é conectada ao polo de saída 10 do elemento de detecção 6 por uma linha de transmissão 26. Deste modo, um circuito de detecção 39 é fornecido compreendendo o elemento de detecção 6 e a linha de transmissão 26. A linha de injeção 20 e a linha de transmissão 26 são interligadas em série via elemento de detecção 6. Assim, um sinal de teste injetado pelo injetor de sinal 12 no elemento de detecção 6 pode ser fornecido por meio do elemento de detecção 6 e transmitido do polo de saída 10 para o circuito de avaliação 13 via linha de transmissão 26. Além disso, um sinal de medição gerado no elemento de detecção 6 pode ser transmitido do polo de saída 10 para o circuito de avaliação 13 via linha de transmissão 26. A linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 atravessam a-lojamento de sensor 5 via respectivos terminais de saída 27, 28 dentro das paredes do alojamento 5. Partes da linha de transmissão 26 e da linha de injeção 20 no lado de fora do alojamento 5 são conectadas aos terminais de saída 27, 28. Dentro do alojamento 5, cada um dos terminais de saída 27, 28 é conectado a um de o polo de alimentação 9 e o polo de saída 10 do elemento de detecção 6 por meio de uma respectiva ligação interna 29, 30. As ligações internas 29, 30 constituem assim uma parte interna da linha de transmissão 26 e uma parte interna da linha de injeção 20. As ligações inter- nas 29, 30 são isoladas eletricamente do alojamento de sensor 5 e executam entre uma respectiva capacitância 31, 32. Os valores destas capacitân-cias são denotados subsequentemente como C31, C32.

Entre o sensor 2 e a unidade de eletrônica 3, a linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 são encerradas pelo cabo de conexão 4. O cabo 4 compreende uma proteção eletromagnética externa 33 que é comum para a linha de transmissão 26 e para a linha de injeção 20. A linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 se estendem assim através da proteção comum 33 ao longo de uma parte substancial da distância entre o sensor 2 e a unidade de eletrônica 3.

Em uma de suas extremidades a proteção comum 33 é conectada à terra 34. A linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 são isoladas eletricamente da proteção comum 33 e executam entre uma respectiva capacitância 35, 36. Os valores destas capacitâncias são denotados subsequentemente como C35, C36. Além disso, uma respectiva capacitância 37 é executada entre os condutores da linha de transmissão 26 e da linha de injeção 20 no interior do cabo 4. O valor desta capacitância é denotado subsequentemente como C37.

Assim, o circuito de medição 1 permite injetar um sinal de teste ao aplicar uma tensão de teste alternativa Ut por meio da linha de injeção 20 a uma extremidade do elemento de detecção 6. A tensão de teste Ut é gerada por um injetor de sinal de impedância muito baixa 12 conectado à terra 19. Consequentemente, uma carga Qt é transmitida e injetada na entrada do amplificador de carga 22 por meio da capacitância interna C6 do elemento de detecção 6 e em paralelo com a capacitância 37 dos condutores da linha de injeção 20 e da linha de transmissão 26. A carga Qt é dada por Qt = Ut * (C6 + C37). A frequência e amplitude do sinal de teste podem ser escolhidas livremente dentro de limites amplos, preferivelmente em uma frequência fora da banda de frequência útil do sinal medido pelo sensor 2. Em um estado funcional normal, o sinal de teste aparecerá no amplificador de carga 22 com a magnitude Qt tal como descrita anteriormente. Se uma conexão na saída de sensor ou no lado de dentro do sensor 6 falhar então o sinal de teste no amplificador de carga reduz para Qt = Ut * C37. Se a conexão falhar na unidade de avaliação 13, o sinal de teste resultante Qt será zero.

As capacitâncias 31, 32, 35 e 36 juntamente com a capacitância interna C6 do elemento de detecção 6 e a capacitância 37 entre os condutores da linha de injeção 20 e da linha de transmissão 26 formam uma rede de capacitores. A capacitância efetiva vista entre o enrolamento secundário 18 do transformador 16 e a entrada do amplificador de carga 22 determinará a magnitude de Qt. O aterramento 34 da proteção 33 e o aterramento 11 do alojamento 5 impedem as capacitâncias 31, 32, 35 e 36 de participar na função de transferência avaliada no circuito de avaliação 13.

Além disso, não somente as falhas principais mencionadas anteriormente de contatos abertos podem ser detectadas, mas também os seguintes curtos-circuitos possíveis: entre o condutores 20, 26, entre um ou outro dos condutores 20, 26 e a proteção 33, através do elemento de detecção 6 ou através dos isolamentos 31, 32 no lado de dentro do sensor 2. A-lém do mais, uma desconexão do aterramento 34 do cabo 4 ou do aterramento 11 do sensor 2 pode ser detectada pelo circuito de medição proposto. A adição da proteção 33 permite modificar a influência de certos grupos de capacitores no sinal de teste tal como ele aparece no amplificador de carga 22. A fim de melhorar a imunidade a campos elétricos e também a sensibilidade de uma medição da variação da capacitância interna C6 do elemento de detecção 6, diferentes conceitos de proteção são possíveis. Uma ou diversas linhas de transmissão 26 podem ser protegidas separadamente com ou sem a proteção comum externa 33. A figura 2 mostra um circuito de medição 41 no qual um conceito de proteção diferente como este é aplicado a fim de melhorar a sensibilidade de teste de variações da capacitância do elemento de detecção. Elementos correspondentes com relação ao circuito de medição 1 mostrado na figura 1 são denotados com os mesmos números de referência. O circuito de medição 41 compreende um cabo de conexão 44 entre o sensor 2 e a unidade de eletrônica 3. O cabo de conexão 44 com- preende a proteção comum 33, através da qual a linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 se estendem. No interior da proteção comum 33, uma proteção eletromagnética separada 45 é arranjada, através da qual somente a linha de transmissão 26 se estende. Além disso, uma outra proteção eletromagnética separada 46 é arranjada no interior da proteção comum 33, através da qual somente a linha de injeção 20 se estende. Cada proteção separada 45, 46 é provida com uma respectiva conexão à terra 47, 48. A aplicação da proteção eletromagnética separada 45 e 46 permite eliminar a influência da capacitância 37 entre os condutores da linha de transmissão 26 e da linha de injeção 20. Ao remover a influência da capacitância de condutor C37 mostrada na figura 1, a adição da proteção 45, 46 permite determinar uma variação do valor de capacitância C6 do elemento de detecção 6 mesmo quando cabos extensos são usados, em particular variações muito pequenas do valor de capacitância C6, Além disso, ela permite eliminar a injeção direta do sinal de teste por meio da capacitância de cabo 37 mostrada na figura 1. No circuito de medição 41 mostrado na figura 2 a Qt no amplificador de carga é dada assim por Qt = Ut * C6. A invenção aplicada a circuitos de medição assimétricos tais como representados na figura 1 e na figura 2 é bem apropriada para aplicações de teste. Entretanto, em algumas aplicações um recurso de redundância pode ser particularmente desejável. Tais tipos de aplicações incluem a-plicações de monitoramento, aplicações com exigências específicas de Nível de Integridade de Segurança (SIL), aplicações onde o circuito de medição é montado em localizações difíceis de acessar e localizações remotas. Adição de um recurso de redundância pode ser alcançada ao aplicar a presente invenção a um circuito de medição simétrico eletricamente com uma linha de transmissão adicional conectada a um elemento de detecção com uma entrada de teste dedicada, tal como mostrado na figura 3.

Afigura 3 mostra um circuito de medição 51 compreendendo um sensor 52 e uma unidade de eletrônica 53. O sensor 52 e a unidade de eletrônica 53 são conectados por um cabo de conexão 54. Elementos correspondentes com relação aos circuitos de medição 1 e 41 mostrados na figura 1 e na figura 2 são denotados com os mesmos números de referência.

Um elemento de detecção 55 é arranjado no interior do alojamento 5 do sensor 52 em um modo flutuando eletricamente. O elemento de detecção 55 é composto das duas unidades de detecção 56 e 57. Cada unidade de detecção 56, 57 é conectada operacionalmente ao objeto de medição 7. Deste modo, um primeiro sinal de medição pode ser gerado por uma das unidades de detecção 56, 57 e um segundo sinal de medição adicional pode ser gerado pela outra unidade de detecção 56, 57. Cada unidade de detecção 56, 57 compreende um respectivo polo de alimentação 58, 59 e um respectivo polo de saída 60, 61. O valor da capacitância interna das unidades de detecção 56 e 57 é denotado subsequentemente como C56 e C57, respectivamente. As unidades de detecção 56 e 57 são providas com um valor substancialmente igual para suas capacitâncias internas C56 e C57, isto é, C56 ~= C57. O elemento de detecção 55, tal como representado esquemati-camente na figura 3, é composto de uma pilha das placas piezoelétricas 62. No meio da pilha 62 é fornecido um eletrodo de alimentação, o qual constitui ambos os polos de alimentação 58 e 59. No fundo e no topo da pilha 62 é arranjado um respectivo eletrodo de saída, os quais constituem os polos de saída 60, 61. A unidade de eletrônica 53 compreende o injetor de sinal 12 e um circuito de avaliação 63 encerrados no alojamento comum 14. O circuito de avaliação 63 compreende um primeiro amplificador de carga 22 e um segundo amplificador de carga 64. O circuito de avaliação 63 compreende adicionalmente um amplificador de diferença 65 e um amplificador de soma 66, os quais são conectados às saídas do primeiro amplificador de carga 22 e do segundo amplificador de carga 64. O amplificador de diferença 65 é configurado para entregar um sinal representativo de uma diferença dos sinais nas saídas do primeiro amplificador de carga 22 e do segundo amplificador de carga 64. O amplificador de soma 66 é configurado para entregar um sinal representativo de uma soma dos sinais nas saídas do primeiro amplificador de carga 22 e do segundo amplificador de carga 64. O circuito de avaliação 63 compreende adicionalmente um primeiro amplificador de saída 67 conectado à saída do amplificador de carga 22 e um segundo amplificador de saída 68 conectado à saída do amplificador de carga 64. As saídas do amplificador de saída 67, amplificador de saída 68, amplificador de diferença 65 e do amplificador de soma 66 são conectadas à lógica de avaliação 38.

Ambos os polos de alimentação 58, 59 são conectados ao injetor de sinal 12 via linha de injeção 20. O polo de saída 60 da primeira unidade de detecção 56 é conectado à entrada do primeiro amplificador de carga 22 via linha de transmissão 26. O polo de saída 61 da segunda unidade de detecção 57 é conectado à entrada do segundo amplificador de carga 64 por meio de uma segunda linha de transmissão 69 que é fornecida além da primeira linha de transmissão 26. Deste modo, um circuito de detecção 40 é fornecido compreendendo o elemento de detecção 55, a primeira linha de transmissão 26 e a segunda linha de transmissão adicional 69. A segunda linha de transmissão 69 atravessa o alojamento de sensor 5 via um terminal de saída 71 dentro das paredes do alojamento 5. O terminal de saída 71 é disposto perto dos terminais de saída 27, 28 da linha de transmissão 26 e da linha de injeção 20. Uma parte externa da segunda linha de transmissão 69 é conectada ao terminal de saída 71. No interior do alojamento 5 o terminal de saída 71 é conectado ao polo de saída 61 da segunda unidade de detecção 57 por uma respectiva ligação interna 75. A ligação interna 75 constitui assim uma parte interna da segunda linha de transmissão 69. Similar às ligações internas 29, 30, a ligação interna 75 também é isolada eletricamente do alojamento de sensor 5 e executa entre uma respectiva capacitância 72. O valor de capacitância 72 é denotado subsequentemente como C72.

Entre o sensor 52 e a unidade de eletrônica 53, a segunda linha de transmissão 69, a linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 são encerradas pelo cabo de conexão 54. O cabo 54 compreende a proteção eletromagnética externa 33 que é comum para a segunda linha de transmissão 69, a primeira a linha de transmissão 26 e para a linha de injeção 20. A segunda linha de transmissão 69, a primeira linha de transmissão 26 e a linha de injeção 20 se estendem assim através da proteção comum 33 ao longo de uma parte substancial da distância entre o sensor 52 e a unidade de eletrônica 53.

No interior da proteção comum 33 é arranjada uma proteção eletromagnética separada 73, através da qual somente a segunda linha de transmissão 69 se estende. A proteção eletromagnética separada 73 é disposta perto da proteção eletromagnética separada 46 da linha de injeção 20 e perto da proteção eletromagnética separada 45 da linha de transmissão 26. A proteção separada 73 também é provida com uma respectiva conexão à terra 74. A aplicação de cada proteção eletromagnética separada 45, 46 e 73 no interior da proteção comum 33 permite eliminar a influência de uma capacitância entre os condutores da primeira linha de transmissão 26, da segunda linha de transmissão 69 e da linha de injeção 20. Ao injetar um sinal de teste Ut no circuito de medição 51 mostrado na figura 3, uma carga QtA é assim criada na entrada do primeiro amplificador de carga 22 que é dada por QtA = Ut * C56. Correspondentemente, uma carga QtB na entrada do segundo amplificador de carga 64 é criada que é dada por QtB = Ut * C57. Uma vez que os dois valores de capacitâncias C56 e C57 são escolhidos para serem iguais, uma carga igual Qt = QtA = QtB é transmitida para o primeiro amplificador de carga 22 e para o segundo amplificador de carga 64 sob condições de medição regulares.

Assim, no circuito de medição simétrico 51 mostrado na figura 3, o sinal de teste pode ser injetado no elemento de detecção 55 via eletrodo de alimentação comum 58, 59 localizado no meio do elemento de detecção 55 e conectado à linha de injeção 20 circundada pela proteção separada 46. O eletrodo de alimentação 58, 59 é conectado à terra 19. A proteção 46 também é conectada à terra 48. O eletrodo de alimentação comum 58, 59 separa o elemento de detecção 6 mostrado na figura 1 e na figura 2 em um elemento de detecção 55 com as duas unidades de detecção 56 e 57, cada uma compreendendo respectivos elementos piezoelétricos. O elemento de detecção 55 é conectado simetricamente a uma extremidade da primeira linha de transmissão 26 e a uma extremidade da segunda linha de transmissão 69, as quais também são protegidas separadamente.

Na extremidade oposta, o condutor da primeira linha de transmissão 26 é conectado ao amplificador de carga 22 compreendendo o amplificador operacional 23 com o capacitor de realimentação 24. De forma similar, o condutor da segunda linha de transmissão 69 é conectado ao amplificador de carga 64 também consistindo de um amplificador operacional correspondente 23 com o capacitor de realimentação 24. Os capacitores de realimentação 24 de ambos os amplificadores de carga 22, 64 têm um valor de capacitância idêntico Cf. As saídas dos amplificadores de carga 22 e 64 são conectadas a um amplificador de diferença 65 e a um amplificador de soma 66.

As duas unidades de detecção 56, 57 compreendem os elementos piezoelétricos 62 - um elemento 62 sendo, por exemplo, uma pilha de múltiplos discos piezoelétricos. As duas unidades de detecção 56, 57 ficam localizadas em ambos os lados do eletrodo de alimentação comum 58, 59 e têm capacitâncias iguais C56 e C57 a fim de permitir rejeição de modos comuns. O circuito de medição 51 preferivelmente é usado como um sensor de vibração piezoelétrico ou um acelerômetro piezoelétrico. Ele também pode ser aplicado, por exemplo, como um sensor de pressão, um sensor de emissão acústica ou qualquer outro sensor piezoelétrico.

No caso de um acelerômetro piezoelétrico, por exemplo, as unidades de detecção 56 e 57 entregam as respectivas cargas QA e QB para uma dada aceleração do objeto de medição 7. QA e QB têm a mesma magnitude, mas polaridades opostas (QA = - QB). QA e QB são transmitidas e injetadas nas entradas dos amplificadores de carga 22 e 64, respectivamente. As saídas dos amplificadores de carga 22 e 64 são as tensões UA e UB, respectivamente. UA e UB são dadas por: O sinal negativo em cada equação é por causa da função de transferência de cada amplificador de carga, Com QA = - Qb segue-se que: UA e UB têm a mesma amplitude, mas fases opostas (UA = -UB). A fim de executar uma verificação de saúde do sensor e da linha de transmissão, um sinal de teste de corrente alternada (AC) Ut (o sinal de teste podería ser um sinal de corrente contínua (DC)) é injetado no elemento de detecção 55 por meio do eletrodo comum 58, 59. Consequentemente, os elementos piezoelétricos 62 entregam as cargas QtA e QtB, respectivamente. QtA e QtB têm a mesma magnitude e a mesma polaridade (QtA = QtB). QtA e QtB são dadas por: QU = Ut * C56, e QtB = Ut * C57 QtA e QtB são transmitidas e injetadas nas entradas dos amplificadores de carga 22 e 64, respectivamente. Consequentemente as saídas dos amplificadores de carga 22 e 64 são as tensões UtA e UtB, respectivamente. UtA e UtB são dadas por: O sinal negativo em cada equação é por causa da função de transferência de cada amplificador de carga. Com QtA = QtB segue-se que: UtA e UtB têm a mesma amplitude e a mesma fase (UtA = UtB).

Considerando agora a superposição de ambos o sinal de medição e sinal de teste, segue-se que em condições normais a saída do amplificador de diferença 65 é dada por: Usaída65 = UA + UtA — (UB + UtB) = UA — UB + UtA — UtB

Com UA = -UB e UtA = UtB segue-se que: Usaída65 = 2UA = -2UB (I) De forma similar, em condições normais a saída do amplificador de soma 66 é dada por: USaída66 = UA + UtA + (UB + UtB) = UA + UB + UtA + UtB

Com UA = -UB e UtA = UtB segue-se que: Usaidaee = 2UtA = 2UtB (II) Além do amplificador de diferença 65 e do amplificador de soma 66, os dois amplificadores de saídas adicionais 67 e 68 são fornecidos para entregar sinais que correspondem às saídas dos amplificadores de carga 22 e 64, respectivamente. As saídas dos amplificadores 67 e 68 são dadas por: USaída67 = UA + UtA (III) USaída68 = UB + UtB (IV) Os sinais de acordo com as equações (I) a (IV) são então avaliados na lógica de avaliação 38. Avaliação destes sinais permite: a) Detectar e localizar uma falha no elemento de detecção, conexão ou linha de transmissão; e b) Selecionar o caminho (A ou B) remanescente funcional fornecendo, portanto, redundância de circuito. O circuito de medição descrito anteriormente 1, 41, 51 representa um desenvolvimento adicional do circuito de medição revelado na US 6.498.501 B2, a qual está incluída a este pedido pela referência, e pode compreender quaisquer outros componentes e/ou configurações e/ou aplicações reveladas na mesma. A partir da descrição anterior, inúmeras modificações do circuito de medição de acordo com a invenção são aparentes para os versados na técnica sem deixar o escopo de proteção da invenção que é definido unicamente pelas reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Circuito de medição compreendendo - um circuito de avaliação (13, 63); - um circuito de detecção (39, 40) compreendendo um elemento de detecção (6, 55) configurado para gerar um sinal de medição de um objeto de medição (7) e uma linha de transmissão (26, 69) para transmitir o sinal de medição para o circuito de avaliação (13, 63); e - um circuito de injeção de sinal de teste (21) compreendendo um injetor de sinal (12) e uma linha de injeção (20) conectando uma saída de sinal do injetor de sinal (12) ao circuito de detecção (39, 40) para fornecer um sinal de teste para o circuito de detecção (39, 40) de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação (13, 63) por meio da linha de transmissão (26, 69); caracterizado pelo fato de que a linha de injeção (20) e a linha de transmissão (26, 69) são interligadas em série via elemento de detecção (6, 55) de tal maneira que o dito sinal de teste pode ser fornecido por meio do elemento de detecção (6, 55).

2. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal (12) é conectado à terra (19).

3. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a saída de sinal do injetor de sinal (12) tem um valor de impedância ôhmica de no máximo 10 Ω, mais preferido de no máximo 0,5 Ω.

4. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal (12) compreende um transformador (16) para casar o valor de impedância da saída de sinal do injetor de sinal (12) com um valor desejado.

5. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a linha de injeção (20) e a linha de transmissão (26, 69) se estendem através de uma proteção eletromagnética comum (33).

6. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 5, caracte- rizado pelo fato de que uma proteção eletromagnética separada (45, 46, 73) para a linha de injeção (20) e/ou para a linha de transmissão (26, 69) é fornecida, em particular dentro da proteção eletromagnética comum (33).

7. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de detecção (6, 55) é configurado para gerar um sinal de medição adicional do objeto de medição (7) e o circuito de detecção (39, 40) compreende uma linha de transmissão adicional (26, 69) conectada ao elemento de detecção (6, 55) para transmitir o sinal de medição adicional para o circuito de avaliação (13, 63).

8. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a linha de injeção (20) e a linha de transmissão adicional (26, 69) são interligadas em série via elemento de detecção (6, 55) de tal maneira que o sinal de teste é transmissível para o circuito de avaliação (13, 63) por meio da linha de transmissão adicional (26, 69).

9. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que na extremidade da linha de injeção (20) dois polos de alimentação (9, 58, 59) são fornecidos no elemento de detecção (6, 55) de tal maneira que o sinal de teste pode ser fornecido por meio do elemento de detecção (6, 55) em duas direções opostas.

10. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os dois polos de alimentação (9, 58, 59) são fornecidos por um eletrodo comum localizado dentro do elemento de detecção (6, 55).

11. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que nos polos de alimentação (9, 58, 59) o elemento de detecção (6, 55) é dividido em duas unidades de detecção (56, 57) tendo uma capacitância substancialmente igual.

12. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que para a linha de transmissão (26, 69) e para a linha de transmissão adicional (26, 69) um polo de saída separado (10, 60, 61) é fornecido no elemento de detecção (6, 55).

13. Circuito de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os polos de saída (10, 60, 61) são fornecidos em extremidades opostas do elemento de detecção (6, 55).

14. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o elemento de detecção (6, 55) é um elemento de detecção piezoelétrico.

15. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 14, caracterizado pelo fato de que o circuito de avaliação (13, 63) compreende um primeiro amplificador de sinal (22, 64, 67, 68) configurado para entregar um sinal representativo de um sinal transmitido por meio da linha de transmissão (26, 69), e um segundo amplificador de sinal (22, 64, 67, 68) configurado para entregar um sinal representativo de um sinal transmitido por meio da linha de transmissão adicional (26, 69).

16. Circuito de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 15, caracterizado pelo fato de que o circuito de avaliação (13, 63) compreende um amplificador de soma (66) configurado para entregar um sinal representativo de uma soma de sinais transmitidos por meio da linha de transmissão (26, 69) e da linha de transmissão adicional (26, 69) e/ou um amplificador de diferença (65) configurado para entregar um sinal representativo de uma diferença de sinais transmitidos por meio da linha de transmissão (26, 69) e da linha de transmissão adicional (26, 69).