溫度壓力變送器流量計(jì)等儀表地的知識(shí)和選型

1、1.基本知識(shí)1. 1變送器和傳感器傳感器是能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則稱為變送器。傳感器(sensor):國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。它是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的輸出，滿足信息的傳輸、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制要求。它是實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。變送器(transmitter ):變送器的概念

2、是將非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀器，傳感器則是將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。根據(jù)中國(guó)大百科全書(shū)的定義：“變送器，輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的定義：“使輸出為規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的裝置稱為變送器?！?.2傳感器和變送器的輸出信號(hào)(1)電流信號(hào):420mA、0 20mA ;(2)電壓信號(hào)：0-5V、15V等還有mv 信號(hào);(3)電阻信號(hào)。(4)脈沖信號(hào)：0-1000MHz以上信號(hào)都可以通過(guò)變送模塊或電路板改成標(biāo)準(zhǔn)的420mA信號(hào)。同時(shí)名字也不叫傳感器了叫變送器了。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大， 導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20m

3、A 是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線：正常工作時(shí)不會(huì)低于 4mA ,當(dāng)傳輸線因故障斷路， 環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào) 警值。2.常用變送器2.1 一體式溫度變送器一體化溫度變送器一般由測(cè)溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測(cè)溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器根據(jù)所用傳感器的不同分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。熱電阻和熱電偶電阻值隨溫度變化的溫度檢測(cè)元件。中國(guó)最常用的有R0=10 Q、 R0=100 Q和R0=1000 Q等幾種，它們的分度號(hào)分別為

4、Pt10、PtIOO、PtIOOO ;銅電阻有 R0=50 Q和R0=100 Q兩種，它們的分度號(hào)為 Cu50和CulOO。其中PtIOO和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。熱電偶直接測(cè)量溫度， 并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就 存在電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì)。溫度變送器選型(1 )被測(cè)溫度范圍；(2 )所需響應(yīng)時(shí)間；(3 )連接點(diǎn)類型；(4 )熱電偶或護(hù)套材料的抗化學(xué)腐蝕能力；(5 )抗磨損或抗振動(dòng)能力；(6)安裝及限制要求等。熱電阻接線制：(1 )二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線

5、制：這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r, r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合(2) 三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制 中的最常用的。(3 )四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流 I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) U，再通過(guò)另兩根引線把 U引至二次儀表。 可見(jiàn)這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。2.2壓力變送器221 概念壓力變送器主要由測(cè)壓元件傳

6、感器(也稱作壓力傳感器)、測(cè)量電路和過(guò)程連接件三部分組成。它能將測(cè)壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)(如DC 420mA、05V ),以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示 和過(guò)程調(diào)節(jié)。壓力變送器根據(jù)測(cè)壓范圍可分成一般壓力變送器(O.OOIMPa20MP3 )和微差壓變送器(030kPa )兩種。壓力變送器選型依據(jù)(1) 什么樣的壓力介質(zhì)黏性液體、泥漿會(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會(huì)不會(huì)破壞變送器中與 這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì) 接觸的材料。(2 )變送器需要多大的精度決定精度的有，非線性，遲滯

7、性，非重復(fù)性，溫度、零點(diǎn)偏置刻度，溫度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復(fù)性，精度越高，價(jià)格也就越高。(3) 變送器要測(cè)量什么樣的壓力先確定系統(tǒng)中測(cè)量壓力的最大值，一般而言需要選擇一個(gè)具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測(cè)量和加工處理中， 有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動(dòng)，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續(xù)的高壓力 值或稍微超出變送器的標(biāo)定最大值會(huì)縮短傳感器的壽命，這樣做還會(huì)使精度下降。于 是可以用一個(gè)緩沖器來(lái)降低壓力毛刺，但這樣會(huì)降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇 變送器時(shí)要充分考慮壓力范圍、精度與其穩(wěn)定性。（4）需要得到怎樣的輸出信號(hào)mV、V、m

8、A及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號(hào)，是否需要放大器，放大器的位置等。對(duì)于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備采用mA輸出的變送器最為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。（5）變送器的溫度范圍通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫確段，其中一個(gè)溫度段是正常工作溫度，另外一個(gè)是溫度補(bǔ)償范圍，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時(shí)可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。（6）選擇怎樣的勵(lì)磁電壓輸出信號(hào)的類型決定選擇怎么樣的勵(lì)磁電壓。許多變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置，因此其電源電壓范圍較大。有些變送

9、器是定量配置，需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，因此，工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時(shí)要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價(jià)。（7 ）是否需要具備互換性的變送器確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個(gè)使用系統(tǒng)。一般來(lái)講這一點(diǎn)很重要，尤其是對(duì)于OEM產(chǎn)品。一旦將產(chǎn)品送到客戶手中那么客戶用來(lái)校準(zhǔn)的花銷是相當(dāng)大的。如果產(chǎn)品具有良好的互換性，那么即使改變所用的變送器也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效果。（8）變送器的封裝變送器的封裝，往往容易忽略是它的機(jī)架，然而這一點(diǎn)在以后使用中會(huì)逐漸暴露出其缺點(diǎn)。在選購(gòu)變送器時(shí)一定要考慮到將來(lái)變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會(huì)不會(huì)有強(qiáng)烈的撞擊或振動(dòng)等。（9）變送器超時(shí)工作后

10、需要保持穩(wěn)定度大部分變送器在經(jīng)過(guò)超額工作后會(huì)產(chǎn)生“漂移”，因此很有必要在購(gòu)買前了解變送器的穩(wěn)定性，這種預(yù)先的工作能減少將來(lái)使用中會(huì)出現(xiàn)的種種麻煩。（10 ）在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接是否需要采用短距離連接？若是采用長(zhǎng)距離連接，是否需要采用一個(gè)連接器？(11 )其他：我們確定上面的一些參數(shù)之后還要確認(rèn)你的壓力變送器的過(guò)程連接接口以及壓力變送器的供電電壓；如果在特殊的場(chǎng)合下使用還要考慮防爆以及防護(hù)等級(jí)2.3液位變送器(1 )浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，

11、它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成 420mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。 該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、 防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出最大電流不超過(guò)28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。(2) 浮簡(jiǎn)式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量液體的液位、界位或密度的。它在工作時(shí)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)按鍵來(lái)進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。(3 )靜壓或液位變送器利用液體靜壓力的測(cè)量原理工作。它一般選用硅壓力測(cè)壓傳感器將測(cè)量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，

12、再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，最后以420mA或010mA 電流方式輸出。3流量計(jì)3.1沼氣適用流量計(jì)(1) V型錐流量計(jì)。V型錐流量計(jì)屬高精度、高穩(wěn)定性的新型差壓式流量?jī)x表。和其他差壓式儀表一樣，也是基于流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程來(lái)計(jì)算流體工況流量的。我們知道在同一密閉管道內(nèi)，當(dāng)壓力降低時(shí)，速度會(huì)增加，當(dāng)介質(zhì)接近錐體時(shí)，其壓力為P+，在介質(zhì)通過(guò)錐體的節(jié)流區(qū)時(shí)，速度會(huì)增加，壓力會(huì)降低為P-, P+和P-都通過(guò)V型錐形流量計(jì)的取壓口引到差壓變送器上，流速發(fā)生變化時(shí)，差壓值會(huì)隨之增大或減小。也就是說(shuō)對(duì)于穩(wěn)定流體，流量的大小與差壓平方根成正比。當(dāng)流速相同時(shí)，錐體節(jié)流面積越大，則產(chǎn)生的 差壓值也越大

13、。(2)渦街流量計(jì)。主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣等多 種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體 密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表 參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-20 C+250 C的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器。3.2流量計(jì)選購(gòu)方法選型依據(jù)可以從五個(gè)方面進(jìn)行考慮，這五個(gè)方面為流量計(jì)儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和經(jīng)濟(jì)因素方面。五個(gè)方面的詳細(xì)因素如下：(1 )儀表性能方面：準(zhǔn)確度、重復(fù)性、線性度、范圍度、流量范圍、信號(hào)輸出特性、響應(yīng)時(shí)間、壓力損失等；(2 )流體特性方面：溫度、壓力、密度、粘度、化學(xué)腐蝕、磨蝕性、結(jié)垢、混相、相變、電導(dǎo)率、聲速、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容，等熵指數(shù)；(3 )安裝條件方面：管道布置方向，流動(dòng)方向，檢測(cè)件上下游側(cè)直管段長(zhǎng)度、管道口徑，維修空間、電源、接地、輔助設(shè)備(過(guò)濾器、消氣器)