仪表与装置第03章变送器.ppt

1,3.2. 差压变送器,差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。,膜盒式差压变送器,电容式差压变送器,扩散硅式差压变送器,振弦式差压变送器,电感式差压变送器等,按照检测元件分类:,2,3.2.1. 膜盒式差压变送器,工作原理：力矩平衡,检测元件膜盒或膜片,杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构,膜盒式差压变送器构成,P,测量部分,Fi,杠杆系统,M,放大器,反馈部分,Ff,Io,3,DDZ-III型差压变送器,检测部分: P 输入力Fi,杠杆系统: 力的传递和力矩比较，生成位移信号,位移检测放大器: 位移 输出Io,电磁反馈装置: 输出反馈力Ff,RETURN,4,(1) 测量部分,作用：把被测差压P转换成 作用于主杠杆下端的输入力Fi,A1= A2= Ad,Fi= Ad(P1 -P2) = AdP,Fi= A1P1 -A2P2,因:,故:,5,(2) 杠杆系统,进行力的传递和力矩比较, 主杠杆,将Fi转换为F1, 矢量机构,将F1转换为F2, 副杠杆,将F2产生的力矩与Ff 产生的力矩进行比较， 生成位移变化,6, 主杠杆,将Fi转换为F1 F1作用于矢量机构上,7, 矢量机构,将输入力F1转换为作用于副杠杆上的力F2,8, 副杠杆,进行力矩的比较,F2产生的力矩,Ff产生的力矩,合力矩,调零力Fz产生的力矩,最终的合力矩,9,(3) 电磁反馈装置,作用：把变送器的输出电流I0转换成作用于副杠杆的电磁反馈力Ff,Ff =BDcWI0,设 Kf =BDcW,改变反馈动圈的匝数W，可以改变 Kf的大小,反馈动圈1固定在副杠杆上，且处于永久磁钢2的磁场中，可在其中左右移动。软铁芯3和永久磁钢2组成磁路。软铁芯使环形气隙中形成均匀的辐射磁场，从而使流过反馈动圈的电流方向总是与磁场方向垂直。当变送器的输出电流过反馈动圈时，就会产生电磁反馈力Ff。Ff与变送器输出电流I0之间的关系为：,则 Ff = KfI0,10,1-3短接、2-4短接,W = W1=725匝,1-2短接,W = W1+W2=2175匝,可实现3：1的量程调整,W1=725匝，W2=1450匝,R11与W1的直流电阻相同,11,(4) 整机特性,回放,12,13,1.变送器的输出电流I0和输入信号P之间呈线性关系,2.调整调零弹簧可以使变送器输出电流I0在输入信号范围下限时为4mA 。,3.改变tg或Kf可以调整变送器的量程,4.零点和量程要反复调整,回放,14,3.2.2. 电容式差压变送器,电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件 主要包括测量部件和转换放大电路两部分：,差压电容膜盒,电容-电流转换电路,调零、零 迁电路,电流放大器,反馈电路,p,C,Ii,If,Iz,Io,测量部分,转换放大部分,15,P=0 Ci1=Ci2=15pF,P0 Ci1的电容量减小 Ci2的电容量增大,(2) 电容式差压变送器测量原理,差动电容测量原理,16,P=0,S1=S2=S0,P0,S1=S0+ S2=S0-,17,18,3.2.2. 电容式差压变送器,19,框图,20,振荡器 如何振荡？,U01为运算放大器Ai 的输出电压，作为振荡器的供电电压，因此U01的大小可控制振荡器的输出幅度。,振荡器为变压器反馈振荡器 LC串联谐振,振荡器的等效电路(仅包括3组中的1组),向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频电源,21,电容一电流转换电路,将差动电容的 相对变化值成比 例地转换为差动 信号 Id ，非线性 补偿功能,差动信号 Id=（i2i1）,共模信号 Ic=（i2+i1）,当共模信号Ic保持不变时，Id 与输入差压P之间成比例关系 然后，把差动信号Id经电流放大电路放大成420mA的输出电流I0；,22,解调器,1.振荡器输出为正半周时（同名端为正）,T1(2)VD6、VD6C2Ci2C17C11T1(11),(2)电流i1的路线为:,T1(3)R4VD7、VD3C1Ci1C17R6R8T1 (10),对通过差动电容Ci1、Ci2 的高频电流进行半波整流,(1)电流i2的路线为 :,i1不流经C11，但会引起Ci1上的电压变化,23,解调器,2.振荡器输出为负半周时（同名端为负）,(2)电流i1的路线为:,(1)电流i2的路线为 :,i1不流经C11，但会引起Ci2上的电压变化,T1（11） C11 C17Ci1C1VD4、VD8T1（2）,T1（12）R7R9C17Ci2C2VD1VD5R3T1（1）,24,解调器,如果电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为Ci1、Ci2两端电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值UPP i1和i2 的平均值I1、I2如下：,(1)i2、i1以相反的方向流过C11， (2)正半周，i2经C11向Ci2充电，电容上的电压变化为UPP (3)负半周，i1经C11向Ci1充电，电容上的电压变化为UPP,两者平均值之差I2-I1即为解调器输出的差动信号Id i1、i2流过R6R8和R9R7产生的电压两者平均值之和I2I1即为解调器输出的共模信号Ic 。,25,振荡控制放大器,保证I2+I1即IC等于常数。,A1的输入端接受两个电压信号： 一个是基准U02在R9和R8上的压降 另一个是i2、i1分流后在R9