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儀器技術文章

各類變送器的選用

 來源:東方嘉儀 www.3017.cn  點擊:

引言      
      為了方便各位經銷夥伴對我們ESCORT富貴的產品更好的熟悉和了解所以摘錄了下面
的文章。大家都知道過程工業領域會應用到大量的變送器而變送器常常需要校準故在這
裏給大家推薦ESCORT-898ESCORT-2030ESCORT-21ESCORT-22過程校驗產
品應用上面的儀器可以方便的對變送器進行校驗。
      傳感器和變送器在儀器、儀表和工業自動化領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換成可測量的電量外壹般還具有壹定的放大作用。本文簡單地
介紹了各類變送器的特點以供使用者選用。  
壹、壹體化溫度變送器 
壹體化溫度變送器壹般由測溫探頭(熱電偶熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。
采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內從而形成壹體化的變送器。壹體化溫度
變送器壹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單元、R/V 轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉
換單元等組成。測溫熱電阻信號轉換放大後再由線性電路對溫度與電阻的非線性關系進行
補償經 V/I轉換電路後輸出壹個與被測溫度成線性關系的 4~20mA的恒流信號。 
熱電偶溫度變送器壹般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、斷偶處理
、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大後再
帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差最後放大轉換為 4~20mA電流輸出信號。
為防止熱電偶測量中由於電偶斷絲而使控溫失效造成事故變送器中還設有斷電保護電路。
當熱電偶斷絲或接解不良時變送器會輸出最大值(28mA)以使儀表切斷電源。  
壹體化溫度變送器具有結構簡單、節省引線、輸出信號大、抗幹擾能力強、線性好、顯示儀
表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優點。 
壹體化溫度變送器的輸出為統壹的 4~20mA 信號;可與微機系統或其它常規儀表匹配使用
。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。 
二、壓力變送器 
壓力變送器也稱差變送器主要由測壓元件傳感器、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、液體等壓力信號轉變成標準的電流電壓信號以供給指示報
警儀、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圖如圖 3 所示。其測量原理是:流程壓力和參考壓力分別作用於集成
矽壓力敏感元件的兩端其差壓使矽片變形(位移很小僅μm 級),以使矽片上用半導體技
術制成的全動態惠斯登電橋在外部電流源驅動下輸出正比於壓力的 mV級電壓信號。由於矽
材料的強性極佳所以輸出信號的線性度及變差指標均很高。工作時壓力變送器將被測物
理量轉換成 mV 級的電壓信號並送往放大倍數很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放
大器。放大後的信號經電壓電流轉換變換成相應的電流信號再經過非線性校正最後產生
與輸入壓力成線性對應關系的標準電流電壓信號。 
壓力變送器根據測壓範圍可分成壹般壓力變送器(0.001MPa~20MP3)和微差壓變送器
(0~30kPa)兩種。  
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、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。壹
般磁性浮球的比重小於 0.5可漂於液面之上並沿測量導管上下移動。導管內裝有測量元件
它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比於液位變化的電阻信號並將電子單元轉
換成 4~20mA或其它標準信號輸出。該變送器為模塊電路具有耐酸、防潮、防震、防腐
蝕等優點電路內部含有恒流反饋電路和內保護電路可使輸出最大電流不超過 28mA因
而能夠可靠地保護電源並使二次儀表不被損壞。 
2、浮簡式液位變送器 
浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒它是根據阿基米德浮力原理設計的。浮筒式液位
變送器是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可
以通過現場按鍵來進行常規的設定操作。 
3、靜壓或液位變送器 
該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它壹般選用矽壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉
換成電信號再經放大電路放大和補償電路補償最後以 4~20mA 或 0~10mA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於工業企業在生產過程中進行測量和控制生產過程主要用作類導電
與非導電介質的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續測量和指示。 
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 4~20mA 恒定電流輸
出為基型經過轉換可以用三線或四線方式輸出輸出信號形成為 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。當料位
上升時因非導電物料的介電常數明顯小於空氣的介電常數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源、脈寬調制、轉換、恒流放大、反饋和限流等單元組
成。采用脈寬調特原理進行測量的優點是頻率較低對周圍元射頻幹擾、穩定性好、線性好
、無明顯溫度漂移等。 
五、超聲波變送器 
超聲波變送器分為壹般超聲波變送器(無表頭)和壹體化超聲波變送器兩類壹體化超聲波
變送器較為常用。 
壹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 4~20
mA信號的變送器是將小型化的敏感元件(探頭)和電子電路組裝在壹起從而使體積更小、
重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用於液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量並
可用於測量距離。 
六、銻電極酸度變送器 
銻電極酸度變送器是集 PH檢測、自動清洗、電信號轉換為壹體的工業在線分析儀表它是
由銻電極與參考電極組成的 PH值測量系統。在被測酸性溶液中由於銻電極表面會生成三
氧化二銻氧化層這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決於
三所氧化二銻的濃度該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應。如果把銻、三氧化二
銻和水溶液的適度都當作 1,紅外熱像儀其電極電位就可用能斯特公式計算出來。 
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現場作用的安全起見電源部分
采用交流 24V 為二次儀表供電。這壹電源除為清洗電機提供驅動電源外還應通過電流轉
換單元轉換成相應的直流電壓以供變送電路使用。第二部分是測量變送器電路它把來自
傳感器的基準信號和 PH酸度信號經放大後送給斜率調整和定位調整電路以使信號內阻降
低並可調節。將放大後的 PH 信號與溫度被償  信號進行叠加後再差進轉換電路最後輸出
與 PH值相對應的 4~20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示並控制 PH值。 
七、酸、堿、鹽濃度變送器 
酸、堿、鹽濃度變送器通過測量溶液電導值來確定濃度。它可以在線連續檢測工業過程中酸
、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應用於鍋爐給水處理、化工溶液的配制以
及環保等工業生產過程。 
酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是:在壹定的範圍內酸堿溶液的濃度與其電導率的大小
成比例。因而只要測出溶液電導率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當被測溶液流入專用
電導池時如果忽略電極極化和分布電容則可以等效為壹個純電阻。在有恒壓交變電流流
過時其輸出電流與電導率成線性關系而電導率又與溶液中酸、堿濃度成比例關系。因此
只要測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池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由
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等
單元組成。 
八、電導變送器 
它是通過測量溶液的電導值來間接測量離子濃度的流程儀表(壹體化變送器)可在線連續
檢測工業過程中水溶液的電導率。 由於電解質溶液與金屬導體壹樣的電的良導體因此電流
流過電解質溶液時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導體相反
具有負向溫度特性。為區別於金屬導體電解質溶液的導電能力用電導(電阻的倒數)或
電導率(電阻率的倒數)來表示。當兩個互相絕緣的電極組成電導池時若在其中間放置待
測溶液並通以恒壓交變電流,拉力試驗機就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定則回
路電流與電導率就存在壹定的函數關系。這樣測了待測溶液中流過的電流就能測出待測
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。 
九、智能變送器 
智能式變送器是由傳感器和微處理器(微機)相結構而成的。它充分利用了微處理器的運算
和存儲能力可對傳感器的數據進行處理包括對測量信號的調理(如濾波、放大、A/D轉
換等)、數據顯示、自動校正和自動補償等。 
微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數據進行計算、存儲和數據處理還可
以通過反饋回路對傳感器進行調節以使采集數據達到最佳。由於微處理器具有各種軟件和
硬件功能因而它可以完成傳統變送器難以完成的任務。所以智能式變送器降低了傳感器的
制造難度並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: 
1、具有自動補償能力可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償。  
2、可自診斷通電後可對傳感器進行自檢以檢查傳感器各部分是否正常並作出判斷。  
3、數據處理方便準確可根據內部程序自動處理數據如進行統計處理、去除異常數值等。  
4、具有雙向通信功能。微處理器不但可以接收和處理傳感器數據,時代裏氏硬度計還可將信息反饋至傳感
器從而對測量過程進行調節和控制。  
5、可進行信息存儲和記憶能存儲傳感器的特征數據、組態信息和補償特性等。  
6、具有數字量接口輸出功能可將輸出的數字信號方便地和計算機或現場總線等連接。
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