[工学]05 控制装置与仪表讲义 — 变送器原理及应用

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1、控制装置及仪表华北电力大学自动化系第五讲：变送器原理及应用变送器（1）种类：压力变送器差压变送器流量变送器液位变送器机械力电流温度电流机械力变送器温度变送器温度变送器2变送器（2）变送器在实际应用中的特点：需要与相应的测量元件配合变送器主要完成信号标准化（4～20mA）工作环境恶劣，要求具有高可靠性、稳定性、准确性保证控制系统运行的重要基本条件多量程适应大范围应用，提高精确度3变送器（3）变送器的发展：机械位移式结构简单，精确度低（弹性元件非线性、变差大）力平衡式闭环式负反馈，精确度较高，但机械构造复杂使可靠性和精确性难以提高，电容、电感、扩散硅压阻式（微小位移改变电容或电感）结构简单，

2、精确度高，稳定性好，易维护4电容式变送器（1）——基本原理典型产品：1151系列电容式变送器（美国Roscmount公司）组成原理：工作原理：被测物理参数感测部分测量电路输出电流被测参数变化感测部分微小位移测量电路输出电流（4～20mA）差动电容变化电流发生变化5电容式变送器（2）——1151电容式变送器实例1、技术参数供电电源：12~45VDC负载特性：最大负载电阻RL为：RL=(VS–12V)/0.023A式中：RL——最大负载电阻，Ω；VS——供电电源电压，V通信时，RL为：230Ω~1100Ω）输出信号：二线制4~20mA直流信号上，可选择线性输出或开方输出。量程和零位：通过就地

3、按钮调整或采用HART通讯器远方进行调整。正负迁移：·差压变送器：最大正迁移量为测量范围上限值（URL以下同）与测量量程之差；最大负迁移量为URL。6电容式变送器（3）——1151变送器探头（室）工作原理7电容式变送器（4）——1151变送器探头（室）特点结构方面微位移工作原理，无机械传动与调整；感测部分零件少，测量电路简单；体积小，重量轻；性能方面压力与电容呈线性关系，测量准确度高；动态响应快，抗振动；室结构具有良好的过载保护性能；使用方面品种齐全；测量范围广（0.123KPa～7MPa）；调整使用方便；8电容式变送器（5）——1151变送器测量电路工作原理解调器：检测电容变化导

4、致的电流变化；振荡器：为解调器及电容供电；振荡控制放大器：与1、2共同构成深度负反馈控制电路，用于稳定振荡器的输出电压；电流控制放大器与电流控制器：微小电流放大并标准化（4～20mA）；9电容式变送器（6）——1151Smart智能变送器工作原理可输出模拟与数字信号，具备双向通信能力！10电容式变送器（7）——3051C智能变送器工作原理在1151Smart基础上增加了温度传感器，使测量精度更高！11变送器的零点迁移与量程调整（1）——必要性适用于大范围物理量的测量；正确选测测量范围；提高测量的准确度；12变送器的零点迁移与量程调整（2）——量程调整量程调整原理图13变送器的零点迁移与量

5、程调整（3）——零点迁移零点迁移原理图14变送器的零点迁移与量程调整（3－1）——零点迁移15变送器的零点迁移与量程调整（4）——零点迁移配合量程调整意义举例差压变送器精度为0.5级，量程为0～10Kpa，被测差压范围是6～10KPa；调整前：变送器输出最大误差为：10x0.5%=0.05Kpa(50Pa)；调整后（零点迁移，迁移量6KPa，量程为4KPa）；变送器输出最大误差为：4x0.5%=0.02Kpa(20Pa)；16变送器的零点迁移与量程调整（5）——零点迁移配合量程调整意义举例零点正迁移：以抵消连通管路中的液体静压力！零点负迁移：以抵消负压室多出的固定差压！17扩散硅式压力变

6、送器（1）——变送器构造原理传感器使用一个电隔离的压敏电阻单晶硅芯片工作原理半导体的压阻效应技术手段惠斯顿电桥18扩散硅式压力变送器（2）——变送器工作原理19扩散硅式压力变送器（3）——变送器技术及性能优点无机械可移动部分，可靠性高；主体电路采用持殊材料和工艺固化，适用于恶劣环境下工作信号滞后极小，动态响应快；压敏电阻的特性决定了系统灵敏度很高；长期稳定性好，减少了维护工作量；体积小、重量轻，使用方便；20电感式差压变送器（1）——变送器构造原理传感器使用一个电隔离的差动变压器工作原理位移导致电感量的变化技术手段利用差动变压器线圈电感量变化21电感式差压变送器（2）——变送器工作原理2

7、2电感式差压变送器（3）——差动变压器工作原理副线圈结构相同，按电压反向串连；磁性铁芯由测量膜片带动移动；铁芯位于中间时，e1和e1大小相等，方向相反，e=e1+e2=0；铁芯由测量膜片带动移动时，e1和e1大小不等，方向相反，e=e1+e2≠0；e经过处理后转换为标准4～20mA电流；23DDZ－III型温度变送器（1）——工作原理仪表工作原理：根据电阻的阻值、热电偶的电势随温度不同发生变化的原理，经过稳压滤波、运算放大、非线性校