[工学]05 控制装置与仪表讲义 — 变送器原理及应用.ppt

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,2,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,3,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（420mA） 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,4,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，精确度高，稳定性好，易维护,5,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（420mA）,差动电容变化,电流发生变化,6,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：1245VDC 负载特性： 最大负载电阻RL为： RL=(VS12V)/0.023A 式中：RL最大负载电阻，； VS供电电源电压，V 通信时，RL为：2301100） 输出信号：二线制420mA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。,7,电容式变送器（3） 1151变送器探头（室）工作原理,8,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（0.123KPa7MPa）； 调整使用方便；,9,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（420mA）；,10,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 ！,11,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 ！,12,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；,13,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,14,变送器的零点迁移与量程调整（3） 零点迁移,零点迁移原理图,15,变送器的零点迁移与量程调整（31） 零点迁移,16,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 010 Kpa，被测差压范围是610KPa； 调整前： 变送器输出最大误差为： 10 x 0.5% = 0.05 Kpa (50 Pa)； 调整后（零点迁移，迁移量6KPa，量程为 4 KPa）； 变送器输出最大误差为： 4 x 0.5% = 0.02 Kpa (20 Pa)；,17,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！,18,扩散硅式压力变送器（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,19,扩散硅式压力变送器（2） 变送器工作原理,20,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；,21,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,22,电感式差压变送器（2） 变送器工作原理,23,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 420mA电流；,24,DDZIII 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、非线性校正、V/I转换、恒流向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的420mA标准电流信号。 仪表工作参数指标： 1.供电电压：额定值24V.DC，允许工作电压范围：17V35V 2.负载电阻：0600 3.输出信号：DC 420mA. 4.供电电压变化附加误差：0.005%V 5.精度：0.1%、0.2%、0.5% 6.功耗：0.5W 7.工作环境温度：-3080，相对湿度：95%R.H,25,DDZIII 型温度变送器（2） 热电阻温度变送器工作原理,DDZ-III热电阻温度变送器结构图,26,DDZIII 型温度变送器（3） 热电阻温度变送器工作原理,DDZ-III热电阻温度变送器简化结构图,27,DDZIII 型温度变送器（4） 热电偶温度变送器工作原理,DDZ-III热电偶温度变送器结构图,28,DDZIII 型温度变送器（5） 热电偶温度变送器工作原理,DDZ-III热电偶温度变送器简化结构图,29,DDZIII 型温度变送器（6） 热电偶温度变送器模块功能,量程单元 冷端补偿； 断线报警（输出20 mA）； 信号与温度的非线性补偿； 放大单元 电压