控制仪表及装置第2章变送器和转换器

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1、变送器的构成差压变送器温度变送器电气转换器第2章变送器和转换器2.1变送器的构成一、构成原理变送器是基于负反馈原理工作的，其构成如图。包括测量部分、放大器和反馈部分。测量部分：检测被测信号x，并将其转换成能被放大器接受的输入信号zi。反馈部分：把变送器的输出信号y转换成反馈信号zf，再回送至输入端。输入与输出之间的关系：K——放大器的放大系数F——反馈部分的反馈系数C——测量部分的转换系数当满足深度负反馈的条件，即上式表明，在的条件下，变送器输出与输入之间的关系取决于测量部分和反馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。如果转换系数C和反馈系数F是常数，则变

2、送器的输出与输入将保持良好的线性关系。时，上式变为变送器的基本特性和构成原理传感器的作用是基于各种自然规律和基础效应的前提下，把被测变量转化为一个与之成对应关系的便于传送的输出信号，如电压、电流、电阻、频率、位移、力等等。但由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往十分微弱并伴有非线性，因此，除了部分单纯以显示为目的的检测系统之外，多数情况下都要利用变送器来把传感器的输出转换成遵循统一标准的模拟量或者数字量输出信号，送到显示装置以指针、数字、曲线等形式把被测量显示出来，或者同时送到控制器对其实现控制。变送器基本的输入输出特性对于一个检测系统来说，传感器和变

3、送器可以是两个独立的环节，也可以是一个有机的整体。但是，变送器的输入输出特性通常是指包括敏感元件和变送环节的整体特性，原因：一是人们往往更关心检测系统的输出与被测物理量之间的对应关系，二是敏感元件的某些特性往往需要通过变送环节进行处理和补偿以提高测量精度，例如：线性化处理、环境温度的补偿等等。变送器基本的输入输出特性变送器的理想输入输出特性yminymax0(xmin)xmaxyxxmax和xmin分别为变送器测量范围的上限值和下限值ymax和ymin分别为变送器输出信号的上限值和下限值对于模拟式变送器：ymax和ymin即为统一标准信号的上限值和下限值对

4、于智能式变送器：ymax和ymin即为输出数字信号范围的上限值和下限值——数字式变送器的构成原理x检测元件A/D转换CPU通信电路数字信号存储器一般形式x检测元件A/D转换CPU通信电路存储器D/A转换采用HART协议通信方式数字式变送器软件部分包括:A/D采样程序量程转换程序工程量变换程序滤波程序误差校正程序D/A输出程序通讯程序辅助功能程序数字变送器的软件组成二、变送器的一些共性问题1、量程调整量程调整（即满度调整）的目的是使变送器的输出信号的上限值ymax（即统一标准信号的上限值）与测量范围的上限值xmax相对应。量程调整相当于改变输入输出特性的斜率

5、，也就是改变变送器的输入信号y与被测变量x之间的比例系数。量程调整通常是通过改变反馈系数F的大小来实现的。F大，量程就大；F小，量程就小。有些变送器还可以通过改变转换系数C来调整量程。xyxminxmaxyminymax量程调整的方法改变反馈部分的反馈系数Kf改变测量部分转换系数Ki软件实现模拟式变送器数字式变送器Kf↑Ki↑量程量程2、零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移的目的，都是使变送器输出信号的下限值ymin（即统一标准信号的下限值）与测量范围的下限值xmin相对应。在xmin=0时，为零点调整；在xmin≠0时为零点迁移。也就是说，零点调整使变送

6、器的测量起始点为零，而零点迁移则是把测量起始点迁移到某一数值（正值或负值）。当测量起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，当测量起始点由零变为某一负值，称为负迁移。零点调整的方法·模拟变送器：调Z0·数字变送器：软件y0xmaxyminymax零点迁移后，变送器的输入输出特性沿x坐标向右或向左平移了一段距离，其斜率并没有改变，即变送器的量程不变。进行零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的测量灵敏度。当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移·零点调整使变送器的测量起始点为零·零点迁移是把测量的起始点由零迁移到

7、某一数值:xyxmaxyminymax0零点迁移的方法·模拟变送器：调Z0·数字变送器：软件xminxmaxxminxmax3、线性化原因：传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系模拟式变送器非线性补偿方法:1.使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性数字式变送器非线性补偿方法:软件实现2.使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性4、变送器信号传输气动变送器：电动模拟式变送器：HART通讯协议方式数字式变送器：两根气动管线（气源和信号）二线制四线制双向全数字量传输信号(现场总线通信方式)二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号二线制

8、四线制供电电源和输出信号分别用二根导线传输RL四线制变送器Io电源