CN101536625A - 电子仪表 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电子仪表(1)，其包括设置在电子室(7)中且具有电子或机电部件(11)的电子设备(9)。该仪表自动识别和/或监控其电子和/或机电部件(11)的损耗，并且包括用于识别和/或监控电子和/或机电部件(11)的损耗的装置(15)。该装置(15)包括至少一个设置在电子室(7)中且独立于电子设备(9)的元件(17，17a，17b)，该元件具有至少一个依赖于元件(17，17a，17b)的损耗而不可逆地改变的物理特性。该装置(15)还包括用于测量该物理特性的电路(31)以及一个分析单元(33)，该分析单元基于测量的物理特性而识别和/或监控元件(17，17a，17b)的损耗并提供依赖于损耗的输出信号(S)。

Description

电子仪表
技术领域
本发明涉及一种电子仪表，其包括设置在电子室中并且具有电子和/或机电部件的电子设备。
背景技术
在测量及控制技术中，现在使用大量电子仪表。特别地，例如测量压力、温度、流量和/或料位的测量仪表用于检查、控制和/或自动操作复杂过程。这种电子仪表通常具有一个或多个布置在电子室中的电子设备，这种电子设备包括多个不同的电子和/或机电部件。
在工业应用中，这些电子仪表常常经历非常恶劣的环境条件。于是，例如存在腐蚀性介质(特别是酸或溶剂)会渗入电子室并引起损耗的危险，损耗使得重要的电子和/或机电部件被破坏或者甚至被毁灭。其它可能引起损耗的原因包括震动、振动、极限温度、甚至致电离辐射。
通常，电子设备设置在永久封闭的外壳中并且由填料而保护，从而只有特殊的措施才能够从外部接近电子设备。于是，只有当电子设备发生故障或者完全失效时，才能够从外部识别电子和/或机电部件的损耗(诸如可能例如由腐蚀性介质渗入电子室所引起的损耗)。这具有较大的安全风险，通常仅仅通过定期维护和/或早期替换电子仪表才能够避免这种安全风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子仪表，其自动识别和/或监控其电子和/或机电部件的损耗。
为此，本发明在于一种电子仪表，其包括：
-设置在电子室中且具有电子或机电部件的电子设备；和
-用于识别和/或监控电子和/或机电部件的损耗的装置，
--该装置包括至少一个设置在电子室中且独立于电子设备的元件，
---该元件具有至少一个依赖于元件的损耗而不可逆地改变的物理特性
--该装置包括用于测量该物理特性的电路，且
--该装置还包括分析单元，
---该分析单元基于测量的物理特性而识别和/或监控元件的损耗并提供依赖于损耗的输出信号。
在一个优选实施例中，元件设置在暴露的位置。
在进一步的发展中，元件包括塑料块，其至少部分由贱金属涂层包围。
在第一实施例中，元件是分离地构造的电容器，并且特性是电容器的电容。
在第二实施例中，元件是电阻器。
本发明的一个优点是，装置提供依赖于损耗的输出信号。利用该输出信号，操作者可以从外部识别是否存在损耗。以这种方式，操作者可以优化维护间隔和/或更换间隔。于是，可以避免不必要的仪表维护和/或替换，而不会危及安全。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明及其他优点，附图中给出了两个实施例。相同的元件在图中具有相同的附图标记。附图中：
图1是本发明的电子仪表的部分视图；
图2是电路板，其具有电子设备以及用于确定和/或监控电子设备的部件的损耗的装置；
图3是布置在电路板上的电阻器；和
图4是布置在电路板上的电容器。
具体实施方式
图1显示了电子仪表1的部分视图。在所示实施例中，电子仪表1是测量仪表，例如传感器或测量变送器，其在测量位置(例如，容器上)安装在安装支管3上。这种仪表用于测量及控制技术中的大量应用中，例如用于测量压力、温度或料位。然而，本发明还可以应用于其他具有布置在电子室中的电子设备的电子仪表类型。
仪表1具有外壳5。电子室7位于外壳5中，电子设备9布置在电子室7中。
电子设备9包括多个电子和/或机电部件11，它们例如像图2所示那样布置在电路板13上。电子部件的例子包括无源元件，例如电阻、电容、晶振等，也可以是有源元件，诸如晶体管、微控制器、存储芯片、液晶显示器等。机电部件的例子包括插塞连接器、连接电缆、继电器、开关等。
根据本发明，电子仪表1包括用于识别和/或监控电子和/或机电部件11的损耗的装置15。电子和/或机电部件11的损耗可以是例如由渗入电子室7的腐蚀性介质(诸如酸或溶剂)而引起的。这种介质破坏电子和/或机电部件11。这导致电子和/或机电部件11的损耗，并且可能导致部件11的功能下降。其它可能的引起损耗的原因例如有：高温，其能导致部件11过早老化；快速的温度波动，这会导致应力开裂；或电离射线，这会使塑料变脆或者破坏半导体部件；以及振动和震动，这会导致材料疲劳而破裂。装置15用于识别和/或监控由上述原因引起的损耗，而不必打开电子仪表1。
装置15包括至少一个布置在电子室7中的元件17。元件17优选布置在电子室7中的暴露位置，从而在给定的情况中，渗入电子室7的腐蚀性介质或者环境温度、致电离射线、机械负载等直接作用于元件17。适合作为暴露位置的例如是在外壳5中不受到进一步保护措施(例如，涂层或填料)保护的位置。同样适合的还有来自渗入介质的危险特别高的位置(例如在贯穿外壳5的通孔附近)或者在密封件的区域中(例如在外壳5的彼此相邻的零件之间)。元件17具有至少一个依赖于元件17的损耗而不可逆地改变的物理特性。适合作为元件17的例如是分离构造的电阻器或电容器。这里可以应用的是例如可在市场上购得的标准部件。这里，物理特性依赖于元件17的选择。这里的例子包括电阻器的依赖于损耗的电阻值或者电容器的依赖于损耗的电容。
然而，本发明也可以应用具有其他依赖于损耗的电子、热力、化学、光学或机械特性的其他部件类型，例如，涂层部件对于环境的传热阻抗依赖于涂层隔离、物质的光吸收能力由于化学反应而改变、机电振荡器的弹性模数由于致电离辐射而丧失弹性。
以这种方式，不仅可以检查由于破坏性条件的长期作用引起的部件损耗，而且可以检查由于短期极限状态而引起的损耗，其中例如为了识别和/或监控电子仪表1的损耗，考虑由于过高的机械或热负荷而引起的元件17中的导体的断裂。
由于在本发明中使用元件17的物理特性的不可逆的改变，而该改变与电子仪表1的操作状态无关，从而不仅识别在操作期间发生的损耗，而且还识别在运输、储存或停工期间发生的损耗。
图3显示了元件17a的第一优选实施例。它包括具有塑料块19的电阻器，该塑料块例如由聚乙烯或聚苯乙烯制成。优选地，使用非常简单的塑料，它不耐溶。块19至少部分由贱金属(例如，铝)涂层21包围。用作这个元件17的物理特性的是它的电阻R。它例如是通过位于涂层21两端上的两个接线23而检测的。
元件17a的一个特殊的优点在于，电阻R依赖于塑料块19的损耗以及金属涂层21的损耗而改变。以这种方式，利用一个元件17a，可以发现和/或监控由渗入的侵袭塑料的溶剂引起的损耗以及由渗入的侵袭金属的酸引起的损耗。
图4显示了元件17b的第二优选实施例。它包括分离构成的电容器。在这个例子中，提供板式电容器，其具有两个相对的金属电容板25和位于其间的电介质27。当然，其它形式和几何结构同样可用。用作这个元件17b的物理特性的是它的电容C，其例如是通过两个连接各个电容板25的接线29而检测的。
在这个元件17b的情况中，特殊的优点在于，元件17b的物理特性(这里是它的电容C)既依赖于电介质27的损耗而改变，也依赖于金属电容板25的损耗而改变。以这种方式，利用一个元件17b，可以发现和/或监控由渗入的侵袭电介质的溶剂引起的损耗以及由渗入的侵袭金属的酸引起的损耗。
除了上面提到的由于溶剂和酸引起的损耗之外，利用合适的元件17还可以识别和/或监控其他形式的损耗。于是，为了识别和/或监控由于渗入的致电离辐射而引起的损耗，可以使用半导体作为元件17，其电导率依赖于作用于其上的致电离辐射而改变；或者使用场效应晶体管，其中在栅极和源极之间的隔离电阻改变。
例如利用具有随时间而干燥的电解液的电容器，可以识别和/或监控由于老化造成的损耗。这个电容器与之相关的电容改变是电子部件11的期望寿命的量度。
在存在许多不同损耗原因的应用情况中，自然可以使用大量装置15，或者不同的元件17可以彼此结合，从而它们例如并联或串联连接，并且由元件17构造的电路的一个或多个物理特性得到考虑。
用于识别和/或监控损耗的装置15包括用于测量相关元件17的物理特性的电路31。与图3中显示的元件17a相结合的是连接至接线23的电阻测量电路。与图4显示的元件17b相结合的是连接至接线29的电容测量电路。这种电路是充分已知的，并且因而这里无需详细解释。
另外，装置15包括分析单元33，其基于测量的物理特性而识别和/或监控部件的损耗，并且提供依赖于损耗的输出信号S。
输出信号S可以直接馈送至显示器35或上位单元37(例如，控制室)。于是，输出信号S可以由操作者从外部获得，而无需打开电子仪表1。以这种方式，以非常简单且成本低廉的方式，可以优化维护间隔，而不会危及安全。
为了识别损耗，分析单元33具有简单的比较器39，其将测量的物理特性与预定的参考值比较。参考值是基于由元件17在使用之前具有的物理特性的输出值而确定的。如果例如图3显示的元件17a的测量电阻R低于预定的参考值，那么不存在损耗。如果它超过参考值，那么存在损耗。对于图4所示的实施例也是类似的。如果图4所示的元件17b的测量电容高于预定的参考值，那么不存在损耗。如果它低于参考值，那么存在损耗。比较器39的输出信号可以直接用作输出信号S。
另外，如果期望监控损耗，那么分析单元33优选地包括信号处理单元41，例如微控制器，其确定测量的物理特性的时间分布。这个变型方案在图2中由虚线表示。例如，在一段时间中将测量的物理特性与测量的时刻一起存储。这里，优选地，应用已经结合识别损耗描述的参考值。优选地，基于物理特性的时间分布，例如通过插值计算何时低于或超过参考值。这里，用作输出信号S的例如是显示在达到期望损耗之前的剩余时间的信号。这个输出信号S可从外部获得并且使得操作者能够长期规划仪表1的维护间隔或可能需要的替换。
本发明的一个优点在于，仪表1自动识别是否存在损耗。以这种方式，优化仪表1的维护和/或替换。避免了不必要的维护和替换。
 
附图标记 名称
1 电子仪表
3 安装支管
5 外壳
7 电子室
9 电子设备
11 电子和/或机电部件
13 电路板
15 装置
17 元件
17a，17b 元件
19 塑料块
21 涂层
23 接线
25 电容板
27 电介质
29 接线
31 用于测量物理特性的电路
33 分析单元
35 显示器
37 上位单元
39 比较器
41 信号处理

Claims (5)

1.一种电子仪表(1)，包括：
-设置在电子室(7)中且具有电子或机电部件(11)的电子设备(9)；和
-用于识别和/或监控所述电子和/或机电部件(11)的损耗的装置(15)，
--该装置具有至少一个设置在所述电子室(7)中且独立于所述电子设备(9)的元件(17，17a，17b)，
---该元件具有至少一个依赖于所述元件(17，17a，17b)的所述损耗而不可逆地改变的物理特性，
--该装置具有用于测量这个物理特性的电路(31)，且
--该装置具有分析单元(33)，
---该分析单元基于测量的物理特性而识别和/或监控所述元件(17，17a，17b)的损耗并提供依赖于所述损耗的输出信号(S)。
2.根据权利要求1所述的电子仪表(1)，其中，元件(17，17a，17b)设置在暴露的位置。
3.根据权利要求1所述的电子仪表(1)，其中，元件(17a)包括塑料块(19)，该塑料块至少部分由贱金属涂层(21)包围。
4.根据权利要求1所述的电子仪表(1)，其中，元件(17b)是分离地构造的电容器，并且特性是电容器的电容。
5.根据权利要求1所述的电子仪表(1)，其中，元件是电阻器(17a)。
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