變送器的特點(diǎn)

1、各類變送器的特點(diǎn)傳感器和變送器在儀器儀表和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起著舉足輕重 的作用。與傳感器不同，變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電量 外，一般還具有一定的放大作用。一、一體化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。一體化溫度變送器一般分為熱 電阻和熱電偶型兩種類型。熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反 接保護(hù)、限流保護(hù)、 V/I 轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大 后，再由線性電路對(duì)溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng) V/I 轉(zhuǎn)換 電路后輸出一個(gè)

2、與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的420mA的恒流信號(hào)。熱電偶溫度變送器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化 處理、 V/I 轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路單元組成。 它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，再帽由線性電路消除 熱電勢(shì)與溫度的非線性誤差，最后放大轉(zhuǎn)換為 420mA 電流輸出信號(hào) 為防止熱電偶測(cè)量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中 還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時(shí)，變送器會(huì)輸出最 大值（28mA ）以使儀表切斷電源。一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號(hào)大、抗干 擾能力強(qiáng)、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù) 和限流保護(hù)、工作可靠

3、等優(yōu)點(diǎn)。一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的420mA信號(hào)；可與微機(jī)系統(tǒng) 或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測(cè)量儀 表。二、壓力變送器壓力變送器也稱差變送器，主要由測(cè)壓元件傳感器、模塊電路、 顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓 力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號(hào)，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、指示和過程調(diào)節(jié)。壓力變送器的測(cè)量原理圖如圖3 所示。其測(cè)量原理是：流程壓力 和參考?jí)毫Ψ謩e作用于集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變 形（位移很小，僅“m級(jí)），以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動(dòng)態(tài) 惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動(dòng)下輸出正比于壓力的m

4、V級(jí)電壓信號(hào)。 由于硅材料的強(qiáng)性極佳，所以輸出信號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。 工作時(shí)，壓力變送器將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成mV級(jí)的電壓信號(hào)，并送往 放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動(dòng)式放大器。放大后的 信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號(hào)，再經(jīng)過非線性校正，最 后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號(hào)。三、液位變送器1、浮球式液位變送器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，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

5、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、浮筒式液位變送器浮筒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) 來測(cè)量液體的液位、界位或密度的。它在工作時(shí)可以通過現(xiàn)場(chǎng)按鍵來 進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。3、靜壓式液位變送器該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)，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電 路補(bǔ)償，最后以420mA或0

6、10mA電流方式輸出。四、電容式物位變送器電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測(cè)量和控 制生產(chǎn)過程，主要用作類導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體 料位的遠(yuǎn)距離連續(xù)測(cè)量和指示。電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩 線制420mA恒定電流輸出為基型，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，可以用三線或四線方 式輸出，輸出信號(hào)形成為15V、05V、010mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。電容 傳感器由絕緣電極和裝有測(cè)量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上 升時(shí)，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容 量隨著物料高度的變化而變化。變送器的模塊電路由基準(zhǔn)源、脈寬調(diào) 制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組

7、成。采用脈寬調(diào)特原理進(jìn) 行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是頻率較低，對(duì)周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、 無明顯溫度漂移等。五、超聲波變送器超聲波變送器分為一般超聲波變送器（無表頭）和一體化超聲波 變送器兩類，一體化超聲波變送器較為常用。一體化超聲波變更新器由表頭（如 LCD 顯示器）和探頭兩部分組 成，這種直接輸出420mA信號(hào)的變送器是將小型化的敏感元件（探 頭）和電子電路組裝在一起，從而使體積更孝重量更輕、價(jià)格更便宜。 超聲波變送器可用于液位。物位的測(cè)量和開渠、明渠等流量測(cè)量，并 可用于測(cè)量距離。六、銻電極酸度變送器銻電極酸度變送器是集PH檢測(cè)、自動(dòng)清洗、電信號(hào)轉(zhuǎn)換為一體 的工業(yè)在線分析儀表，它是由銻電極與

8、參考電極組成的PH值測(cè)量系 統(tǒng)。在被測(cè)酸性溶液中，由于銻電極表面會(huì)生成三氧化二銻氧化層， 這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會(huì)形成電位差。該電位差的大小取 決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測(cè)酸性溶液中氫離子的適度相 對(duì)應(yīng)。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1，其電極電位 就可用能斯特公式計(jì)算出來。銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場(chǎng) 作用的安全起見，電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源 除為清洗電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源外，還應(yīng)通過電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 直流電壓，以供變送電路使用。第二部分是測(cè)量變送器電路，它把來 自傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)和PH酸度信號(hào)經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整

9、和定位調(diào) 整電路，以使信號(hào)內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號(hào)與溫度被信號(hào)進(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路，最后輸出與PH值相對(duì)應(yīng)的420mA 恒流電流信號(hào)給二次儀表以完成顯示并控制 pH 值。七、酸、堿、鹽濃度變送器酸、堿、鹽濃度變送器通過測(cè)量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。它可以 在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變 送器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn) 過程。酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是：在一定的范圍內(nèi)，酸堿溶 液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而，只要測(cè)出溶液電導(dǎo)率的大 小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測(cè)溶液流入專用電導(dǎo)池時(shí)，如果忽 略電極極化和分布電容

10、，則可以等效為一個(gè)純電阻。在有恒壓交變電 流流過時(shí)，其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、 堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測(cè)出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的 濃度。酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼 體組成。電子模塊電路則由激勵(lì)電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整 流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過載保護(hù)和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。八、電導(dǎo)變送器它是通過測(cè)量溶液的電導(dǎo)值來間接測(cè)量離子濃度的流程儀表（一 體化變送器），可在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過程中水溶液的電導(dǎo)率。由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因此電流流過電 解質(zhì)溶液時(shí)必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性 與金屬

11、導(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶 液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）或電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）來表 示。當(dāng)兩個(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí)，若在其中間放置待測(cè)溶液， 并通以恒壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺 寸固定，則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣，測(cè)了待 測(cè)溶液中流過的電流，就能測(cè)出待測(cè)溶液的電導(dǎo)率。電導(dǎo)變送器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。九、智能變送器智能式變送器是由傳感器和微處理器（微機(jī)）相結(jié)構(gòu)而成的。它 充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，可對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 包括對(duì)測(cè)量信號(hào)的調(diào)理（如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等）、數(shù)據(jù)顯示、 自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?。微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以?duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì) 算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理，還可以通過反饋回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使 采集數(shù)據(jù)達(dá)到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能，因而它 可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度，并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外，智能式 變送器還具有以下特點(diǎn)：具有自動(dòng)補(bǔ)償能力，可通過軟件對(duì)傳感器的非線性、溫漂、時(shí) 漂等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?？勺栽\斷，通電后可對(duì)傳感器進(jìn)行自檢，以檢查傳