传感、变送、火警.doc

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1、传感、变送、火警《过程控制》参考资料—2015.5.10(8)——资料来源：陆祥润、刘凤梧.主编.船舶电气实用指南.大连海运学院出版社，1993.36.3.1常用传感器6.3.1.1温度传感器（1）铜热电阻当温度在（－50～＋150）℃范围内变化时，铜热电阻的电阻值变化同温度变化之间呈线性关系：Rt=R0(1＋at)(6.3－1)，其中：Rt——温度为t℃时的电阻值；R0——温度为0℃时电阻的公称值，R0=100Ω或R0=50Ω；a——铜热电阻的温度系数，a=0.00428/℃。铜热电阻在温度高于100℃时，易于氧化，应用范围一般不超过100℃。（2）铂热电阻当温度在400～

2、500℃范围内变化时，铂的电阻与温度之间具有以下关系：Rt=R0(1＋at＋Bt2)(6.3－2)，式中：R0——0℃时的电阻值，在国际或IEC标准的pt—100分度号中R0=100Ω；A=3.90802×10-3℃-1；B=-5.802×10-7℃-2。在应用铜热电阻和铂热电阻时，要注意克服热电阻同仪表间接线阻值随温度变化而带来的影响。热电阻有二线制、三线制和四线制三种不同的连接方法，其中三线制最为常用。三线制电桥电路的接法如图6.3—1所示。另外，为避免流过热电阻的电流所产生热效应而影响温度测量，其电流应严格限制在4mA以下。（3）热电偶热电偶是由两种不同材料的金属丝烧结

3、而成。具有结构简单、可靠、精度高和可以实现远距离信息传送的优点。热电偶通常用来检测箱体内，流体管路内液体、蒸汽和气体介质以及固体材料表面的温度。船上常用的热电偶有镍铬——考铜(符号EA)和镍铬——镍铝(或镍铬——镍硅，符号EU)两种。EA热电偶中的考铜易于氧化，适于在还原性或中性介质中工作，长期使用时测量范围为(－200～600)℃。EU热电偶可以在氧化性或中性介质中工作，在还原性介质中则容易受到腐蚀。长期工作的测温范围为(－200～900)℃。在使用时，要求热电偶冷端温度保持在0℃，这在实际上是难以做到的，需通过冷端温度补偿的办法来解决。常用的办法是使用补偿导线将热电偶冷端

4、延伸到检测仪表内部，然后通过不平衡电桥加以补偿。使用补偿导线时，应注意补偿导线型号并要与热电偶型号相符；补偿导线的正、负极不能接错，补偿导线与热电偶冷端连接处温度不得超过100℃。常用补偿导线的极性区别如表6.3—1所示。表6.3—1常用补偿导线极性鉴别补偿导线热电偶正极负极材料线皮颜色材料线皮颜色镍铬——镍铝（镍铬——镍硅）铜红康铜棕镍铬——考铜镍铬紫考铜黄冷端温度补偿的不平衡电桥如图6.3—2所示。电桥本身生成的补偿电势将同因冷端不为0℃所造成的热电势差值相互抵消。桥路电阻为绕线电阻，其中R1、R2、R3为锰铜电阻(阻值基本不随温度而变)，Rcm为铜电阻(阻值随温度变化)

5、。（4）热敏电阻热敏电阻是由钴、锰、镍等金属氧化物按不同比例的配方烧结而成。热敏电阻变化的显著特点是具有很大的负值温度系数，当温度升高时电阻值明显减少。热敏电阻的电阻一温度特性符合指数规律：RT=(6.3-3)，式中：Rr——温度T（绝对温度）时的阻值；B——热敏电阻的材料常数。热敏电阻的阻值与温度之间具有严重的非线性关系，一般需要进行线性化处理。简单的办法是将温度系数小的电阻与热敏电阻串联或并联得到近似线性关系。热敏电阻理想的测温范围为300℃以下。船上常用热敏电阻监测轴承温度或用于热保护报警电路。6.3.1.2压力传感器（1）差动变压器式压力传感器差动变压器由一个公共衔铁

6、和两个相同的电感线圈组成。一种差动变压器式压力传感器的工作原理如图6.3—3所示。当被测压力P发生变化时，通过弹簧管1的自由端产生的位移，带动衔铁2产生同样位移，使传感器的线圈9和4中的一个电感值增大，另一个电感值减少，桥路失去平衡，输出一个与被测压力值成正比的电压。差动变压器式压力传感器的测量范围在0～60.0MPa，输出信号为0～10mA或0～30mv。（2）霍尔式压力传感器霍尔式压力传感器是利用半导体材料的霍尔效应构成的。在半导体薄片的两侧通以控制电流、在与薄片垂直的方向施加磁场，则半导体薄片的另外两个侧面上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应。霍尔式压力传感器原理如图6

7、.3—4所示，在霍尔片的上下方垂直安放两对磁极，使霍尔片处于两对磁极所形成的非均匀磁场中。在被测压力作用下弹簧管末端产生位移，带动霍尔元件并在磁场中产生同样位移。当霍尔元件通有恒定控制电流时，由于各点场强不同，就产生了与被测压力成正比的霍尔电势。（3）应变式压力传感器应变式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。电阻应变片有金属和半导体应变片两类。当被测压力传递到粘贴有电阻应变片的膜片、弹性梁或应变筒时，使其产生变形，则在电阻应变片组成的电桥有不平衡电压输出，该电压正比于作用在传感器上的被测压力。电桥桥臂R