當前位置:股票大全官網 - 資訊咨詢 - 變送器的類型和特性

變送器的類型和特性

發射機有很多種。工業儀表中使用的變送器主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器等。

變送器在儀器、儀表和工業自動化領域發揮著重要作用。與傳感器不同,變送器不僅能將非電量轉化為可測量的電量,還具有壹定的放大作用。

壓力變送器:

壓力變送器又稱差壓變送器,主要由稱重傳感器、模塊電路、顯示表頭、外殼和過程連接器組成。它能將接收到的氣體、液體等壓力信號轉換成標準的電流、電壓信號,供給指示報警、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。

壓力變送器的測量原理是工藝壓力和參考壓力分別作用在集成矽壓力敏感元件兩端,壓差引起矽片變形(位移很小,只有微米),使矽片上半導體工藝制作的全動態惠斯通電橋在外部電流源驅動下輸出與壓力成正比的mV電壓信號。由於矽材料的優良強度,輸出信號的線性度和變化指數都很高。工作時,壓力變送器將測量的物理量轉換成毫伏級的電壓信號,送至放大倍數高的差分放大器,相互抵消溫度漂移。通過電壓-電流轉換將放大後的信號轉換成相應的電流信號,然後進行非線性校正,最終產生與輸入壓力成線性對應關系的標準電流-電壓信號。

壓力變送器按壓力測量範圍可分為壹般壓力變送器(0.001mpa ~ 20mp3)和微差壓變送器(0 ~ 30kpa)。

集成溫度變送器:

集成溫度變送器通常由溫度探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和雙線固態電子單元組成。測溫探頭以固體模塊的形式直接安裝在接線盒內,從而形成壹體化的變送器。集成溫度變送器壹般分為熱電阻和熱電偶兩種。

熱電阻溫度變送器由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護和V/I轉換單元組成。測溫的熱電阻信號經轉換放大後,用線性電路補償溫度與電阻的非線性關系,由V/I轉換電路輸出壹個與被測溫度成線性關系的4 ~ 20 mA的恒流信號。

熱電偶溫度變送器壹般由參考源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、去耦處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大,再經線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,最後放大轉換成4 ~ 20 mA電流輸出信號。為防止因熱電偶斷線導致溫度控制失效而造成事故,變送器還配有斷電保護電路。當熱電偶損壞或連接不良時,變送器將輸出最大值(28mA)使儀器切斷電源。

本發明具有結構簡單、節省導線、輸出信號大、抗幹擾能力強、線性度好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、反接保護和限流保護、運行可靠等優點。

集成溫度變送器的輸出為統壹的4 ~ 20mA信號;它可與微機系統或其它常規儀器配合使用。也可根據用戶要求制成防爆或防火計量器具。

液位變送器:

1,浮球液位變送器

浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒和安裝部件組成。

磁性浮球的比重壹般小於0.5,可以浮在液面上方,並沿測量導管上下移動。導管內裝有測量元件,可將被測液位信號在外磁場作用下轉換成與液位變化成正比的電阻信號,並將電子單元轉換成4 ~ 20mA或其他標準信號輸出。變送器為模塊化電路,具有耐酸、耐潮、耐沖擊、耐腐蝕等優點。該電路包含恒流反饋電路和內部保護電路,可使最大輸出電流不超過28mA,從而可靠地保護電源,防止二次儀表損壞。

2.浮動簡易液位變送器

浮子式液位變送器是將磁浮子變成浮子,根據阿基米德浮力原理設計的。浮子式液位變送器采用微小金屬薄膜應變傳感技術來測量液位、邊界或密度。工作時,現場按鍵即可進行常規設置操作。

3.靜壓或液位變送器

變送器基於靜水壓力的測量原理工作。壹般選用矽壓力傳感器,將測得的壓力轉換成電信號,經放大電路放大,經補償電路補償,最終以4 ~ 20ma或0 ~ 10ma的電流模式輸出。

電容式液位變送器:

電容式液位變送器適用於工業企業生產過程的測量和控制,主要用於遠距離連續測量和指示導電和非導電介質的液位或粉狀固體液位。

電容式液位變送器由電容式傳感器和電子模塊電路組成。基於4 ~ 20ma雙線恒流輸出。轉換後可三線或四線輸出,輸出信號形成1 ~ 5v、0 ~ 5v、0 ~ 10ma等標準信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質的圓柱形金屬容器組成。料位上升時,由於非導電材料的介電常數明顯低於空氣,電容隨物料高度變化。發射機的模塊電路由參考源、脈寬調制、轉換、恒流放大、反饋和限流組成。利用脈寬調制原理進行測量的優點是頻率低,對周圍元件有射頻幹擾,穩定性好,線性度好,無明顯溫漂。

超聲波發射器:

超聲波發射器分為通用超聲波發射器(不帶表頭)和集成超聲波發射器,常用集成超聲波發射器。

集成超聲波傳感器由壹個表頭(如LCD顯示器)和壹個探頭組成。直接輸出4 ~ 20mA信號的變送器是壹種小型化的敏感元件(探頭)和電子電路,使其體積更小、重量更輕、價格更低。超聲波變送器可用於液位測量。物位的測量以及運河和明渠的流量測量,並可用於測量距離。

銻電極酸度變送器;

銻電極酸度變送器是集PH檢測、自動清洗、電信號轉換於壹體的工業在線分析儀器。它是由銻電極和參比電極組成的PH測量系統。在待測的酸性溶液中,銻電極表面會形成壹層三氧化二銻氧化層,使金屬銻表面與三氧化二銻之間形成電位差。電勢差取決於三氧化二銻的濃度,其對應於待測酸溶液中氫離子的適度。如果將適量的銻、三氧化二銻和水溶液都視為1,則可以用能斯特公式計算電極電位。

銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩部分組成。為了現場操作的安全,供電部分采用交流24V為二次儀表供電。該電源不僅為清潔電機提供驅動電源,還應通過電流轉換單元轉換成相應的DC電壓供傳輸電路使用。第二部分是測量發射電路,將傳感器傳來的參考信號和PH、酸度信號放大後送到斜率調整和定位調整電路,使信號的內阻減小和調整。放大的PH信號和溫度得到補償。

信號被疊加,然後發送到轉換電路。最後將PH值對應的4 ~ 20mA恒流信號輸出到二次儀表完成顯示和控制PH值。

酸、堿和鹽濃度變送器;

酸、堿、鹽的濃度變送器通過測量溶液的電導率來確定濃度。它可以在線連續檢測工業過程中水溶液中酸、堿和鹽的濃度。該變送器主要用於鍋爐給水處理、化學溶液制備和環境保護等工業生產過程。

酸堿鹽濃度變送器的工作原理是:在壹定範圍內,酸堿溶液的濃度與其電導率成正比。所以酸堿濃度只有通過測量溶液的電導率才能知道。當被測溶液流入特殊的電導池時,如果忽略電極極化和分布電容,可以等效為壹個純電阻。恒壓交流電流動時,其輸出電流與電導率成線性關系,電導率與溶液中酸堿的濃度成正比。所以只要測出溶液電流,就可以計算出酸、堿、鹽的濃度。

酸堿鹽濃度變送器主要由電導池、電子模塊、顯示儀表和外殼組成。電子模塊電路由激勵電源、電導池、電導放大器、相敏整流器、解調器、溫度補償、過載保護和電流轉換組成。

電導率變送器:

它是壹種通過測量溶液的電導率值來間接測量離子濃度的過程儀表(集成變送器),可以在線連續檢測工業過程中水溶液的電導率。

因為電解質溶液和金屬導體壹樣是電的良導體,電流流過電解質溶液時必然有電阻,符合歐姆定律。而液體的阻溫特性與金屬導體相反,具有負溫度特性。為了與金屬導體相區別,電解質溶液的電導率用電導(電阻的倒數)或電導率(電阻率的倒數)來表示。當兩個相互絕緣的電極組成壹個電導池時,如果將待測溶液放在中間,通上恒壓交流電,就形成了電流回路。如果電壓和電極尺寸固定,回路電流和電導率之間存在壹定的函數關系。這樣,通過測量在待測溶液中流動的電流,可以測量待測溶液的電導率。

電導變送器的結構和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。

智能變送器:

智能變送器由傳感器和微處理器(微機)組成。它充分利用了微處理器的計算和存儲能力,可以對傳感器的數據進行處理,包括對被測信號的調理(如濾波、放大、A/D轉換等。)、數據顯示、自動校正和自動補償等。

微處理器是智能變送器的核心。它不僅可以計算、存儲和處理測量數據,還可以通過反饋回路調整傳感器,優化采集的數據。由於微處理器具有各種軟件和硬件功能,它可以完成傳統發射機難以完成的任務。因此,智能變送器降低了傳感器的制造難度,大幅度提高了傳感器的性能。此外,智能變送器還具有以下特點:

1,具有自動補償能力,可以通過軟件自動補償傳感器的非線性、溫度漂移和時間漂移;

2、自診斷,通電後對傳感器進行自檢,檢查傳感器各部分是否正常,並做出判斷;

3、數據處理方便準確,可根據內部程序自動處理數據,如統計處理、剔除異常值等;

4、具有雙向通信功能。微處理器不僅能接收和處理傳感器數據,還能將信息反饋給傳感器,從而調節和控制測量過程。

5.它可以存儲和記憶信息,可以存儲傳感器的特性數據、配置信息和補償特性。

6.它具有數字輸出接口功能,可以方便地將輸出的數字信號與計算機或現場總線連接。

雙線變送器:

雙線系統是指僅用兩根線連接現場變送器和控制室中的儀器。這兩根線既是電源線又是信號線。

兩線制相比三線制(壹條正電源線,兩條信號線,其中壹條是***GND)和四線制(兩條正負電源線,兩條信號線,其中壹條是***GND),測量精度較低。

熱阻是將溫度變化轉化為電阻變化的主要元件。通常,需要通過導線將電阻信號傳輸到計算機控制裝置或其他壹次儀表。工業熱電阻安裝在生產現場,與控制室有壹定距離,所以熱電阻的引線會對測量結果產生很大影響。

線路系統的分類:

兩線制:在熱電阻兩端連接壹根導線引出電阻信號的方法稱為兩線制:這種引線方法很簡單,但由於連接導線中必須有引線電阻R,R的大小與導線的材質和長度有關,所以這種引線方法只適用於測量精度不高的場合;

三線制:熱電阻的根部壹端接壹根引線,另壹端接兩根引線,稱為三線制。這種方法通常與電橋配合使用,可以更好地消除引線電阻的影響,是工業過程控制中最常用的方法。

四線制:熱電阻根部兩端連接兩根導線的方式稱為四線制,其中兩根導線為熱電阻提供恒定電流I,將R轉換為電壓信號U,再通過另外兩根導線將U引至二次儀表。可以看出,這種引線模式可以完全消除引線的電阻影響,主要用於高精度的溫度檢測。

熱電阻由三條線連接。采用三線制,消除了連接線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱阻的電路壹般是不平衡電橋。熱電阻是電橋的壹個橋臂電阻,它的連接線(從熱電阻到中央控制室)也成為橋臂電阻的壹部分,這是未知的。

並且隨著環境溫度而變化,導致測量誤差。采用三線制,壹根導線接在電橋的電源端,另外兩根導線分別接在熱電阻所在的橋臂及其相鄰的橋臂上,這樣就消除了導線電阻引起的測量誤差。

雙線系統的優點:

1,不易受寄生熱電偶和電阻壓降的影響以及沿導線的溫度漂移,可以使用非常便宜且較細的導線;可以節省大量的線纜和安裝費用;

2.當電流源的輸出電阻足夠大時,磁場耦合感應的導線回路中的電壓不會產生顯著影響,因為幹擾源產生的電流很小,壹般使用雙絞線就可以降低幹擾;三線制和四線制必須使用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層應適當接地。

3.容性幹擾會導致與接收器電阻相關的誤差。對於4 ~ 20mA雙線回路,接收器電阻通常為250ω(采樣UOUT = 1 ~ 5V),太小不會造成明顯誤差。因此,允許的導線長度比電壓遙測系統更長更遠。

4.每個單個讀取裝置或記錄裝置可以在不同線長的不同通道之間切換,不會因為線長不同而造成精度的差異,實現分散采集。分散采集的優點是:分散采集,集中控制。....

5.零電平用4mA,非常方便判斷開路短路或者傳感器損壞(0mA狀態)。

6.在兩線輸出口增加壹兩個防雷和浪湧保護器件是非常容易的,有利於防雷防爆。

三線、四線變送器不具備上述優勢,將被二線變送器取代,這從國外行業趨勢和變送器芯片的供需情況可以看出。電流互感器在使用時要安裝在現場設備的電源線上,而以單片機為核心的監控系統位於遠離設備現場的監控室內,兩者之間的距離壹般在幾十到幾百米甚至更遠。設備現場環境惡劣,強電信號會產生各種電磁幹擾,雷電感應會產生強浪湧脈沖。在這種情況下,單片機應用系統遇到的壹個棘手問題就是如何在惡劣的環境下遠距離可靠地傳輸小信號。

二線制電流互感器的輸出為4 ~ 20 mA,通過250ω的精密電阻轉換成1 ~ 5 V或2-10V的模擬電壓信號。有許多方法可以將其轉換成數字信號。如果系統長期在惡劣的工業現場使用,就要考慮硬件系統的安全性和可靠性。系統的輸入模塊采用壓頻轉換器件LM231將模擬電壓信號轉換為頻率信號,采用光電耦合器件TL117隔離模擬和數字信號。

同時,模擬信號處理電路和數字信號處理電路使用兩個獨立的電源,模擬地和數字地相互分離,可以提高系統的安全性。壓頻轉換器件LM231也有壹定的抗高頻幹擾效果。

在許多由單片機控制的應用中,變送器用於將單片機不能直接測量的信號轉換成單片機可以處理的電模擬信號,如電流變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。

早期的變送器多為電壓輸出型,即被測信號轉換成0-5V電壓輸出,是運算放大器的直接輸出,信號功率為

電壓輸出變送器抗幹擾能力差,線損被破壞,更別說精度多高了。有時輸出的DC電壓會疊加交流分量,使單片機產生誤判,使控制出錯,嚴重時甚至損壞設備。0-5V的輸出永遠無法遠距離傳輸,遠距離傳輸後線路壓降大,精度大打折扣。ADC、PLC和DCS的許多輸入信號口做成4-20mA兩線制電流輸出變送器。