温度变送器培训教材

1、温度变送器温度变送器中国石化集团公司工业计量站中国石化集团公司工业计量站李敬亭李敬亭 概述：温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，而且其输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系通常为线性函数。早期生产的变送器其输出信号与温度传感器的电阻值或电压值之间呈线性函数关系。主要用于工业过程温度的测量和控制。 温度变送器种类温度变送器有电动和气动两大类。电动的标准化输出信号主要为010mA和420mA或l5V的直流电信号。气动的标准化用出信号主要为20100kPa的气体压力不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号，如050mV等。 电动温度变送器开展DDZ11、DDZ一 DDZ

2、S系列开展到小型智能型的变送器。输出传输方式由单一的标准电信号010mA、420mA向辅以现场总线方向开展，以适应数字化的接收和控制。随着数字控制技术和通信技术的开展和普及，变送器的输出方式将向数字化迈进。温度变送器 小型模块化和智能型的变送器可以方便地与业用热电偶或热电阻组成带传感器的变送器，成为真正意义上的温度变送器。信号转换器 不带传感器的“变送器应称为信号转换器。由于工业用热电阻和热电偶的分度表是标准化的因此这种信号转换器作为独位产品时习贯上也称为变送器。二线制变送器与四线制变送器区别二线制变送器与四线制变送器区别二线制变送器的电源与信号是在同一回路中的。四线制变送器的电源与信号回路是

3、分开的。电动温度变进器各系列的外部特性如下：DDZD系列温度变送器： 四线制接线，输出010mA，负载电阻01。5kDDZ一皿系列温度变送器： 四线制接线，输出 l5V，负载电阻050； 二线制接线，输出 420mA,负载电阻250350。DDZS系列温度变送器：二线制接线输出420mA，负载电阻250350或0600。小型模块化和智能型温度变送器： 二线制接线，输出420mA，0600。 工作原理工作原理温度变送器的工作原理见规程所示温度变送器的工作原理见规程所示 温度变送器组成温度变送器组成 通常由两局部；测量单元、信号处理和转换通常由两局部；测量单元、信号处理和转换单元。有些变送器增加了

4、显示单元，有些还单元。有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。具有现场总线功能。输人信号输人信号 主要来自热电阻和热电偶温度传感器的电阻信号主要来自热电阻和热电偶温度传感器的电阻信号和毫伏和毫伏mV级的电压信号，级的电压信号，测量单元与信号处理和转换单元测量单元与信号处理和转换单元 测量单元中通过相应的转换电路变换为电压信号测量单元中通过相应的转换电路变换为电压信号。 然后经信号处理包括非线性校正和转换单元然后经信号处理包括非线性校正和转换单元变换成可传送的直流电信号。变换成可传送的直流电信号。具有现场总线的变送器具有现场总线的变送器 信号处理和转换单元中包括了仪器放大器、模拟信号处

5、理和转换单元中包括了仪器放大器、模拟数字转换器、微处理器、存储器和操作键。输出数字转换器、微处理器、存储器和操作键。输出是通过与微处理器耦合的专用接口按约定的现场总是通过与微处理器耦合的专用接口按约定的现场总线协议实现的。线协议实现的。 目前具有现场总线的变送器目前具有现场总线的变送器 较典型的是采用较典型的是采用 HART协议。协议。HARTHighway Ad-dressable Remote Transducer即高速可寻即高速可寻址远程变送协议，是一种工业标准，它定义了智能址远程变送协议，是一种工业标准，它定义了智能现场设备在兼容传统的现场设备在兼容传统的 20mA模拟信号时的通模拟信

6、号时的通讯协议。信息是通过高频为讯协议。信息是通过高频为1和低为和低为0信号信号载波在载波在20mA连线上进行通讯的。连线上进行通讯的。 HART协议的仪器协议的仪器 1、必须是以数字技术为根底，微处理器作为支撑、必须是以数字技术为根底，微处理器作为支撑的智能型仪器。的智能型仪器。 2、这种仪器具有额外的功能和补偿能力、能支持、这种仪器具有额外的功能和补偿能力、能支持多种类型的传感器或者多种变量。多种类型的传感器或者多种变量。 3、与常规的模拟式仪器相比，这些仪器通常都能、与常规的模拟式仪器相比，这些仪器通常都能提供更好的准确度、长期稳定性和可靠性。提供更好的准确度、长期稳定性和可靠性。HAR

7、T变送器的工作原理变送器的工作原理HART变送器分为三个局部，变送器分为三个局部，输人局部、变换局部和输出局部。每一个局部输人局部、变换局部和输出局部。每一个局部都可以单独进行测试和调节。都可以单独进行测试和调节。1.输入局部输入局部传感器按测量原理可以将过程量温度、压力等传感器按测量原理可以将过程量温度、压力等变换成毫伏电压、电容、阻抗、电感、频率变换成毫伏电压、电容、阻抗、电感、频率等电学量。但是，变送器内的微处理器在接收等电学量。但是，变送器内的微处理器在接收这些量之前必须由模拟数字变换器把它们变这些量之前必须由模拟数字变换器把它们变成相应的数字量成相应的数字量D1。在第二个方框中微处理

8、器按某种形式的方程式或在第二个方框中微处理器按某种形式的方程式或数据表，把电学量的原始数字量数据表，把电学量的原始数字量D1和面对的实和面对的实际过程量际过程量PV如温度、压力或流量等联系起如温度、压力或流量等联系起来。这种联系由制造厂完成，使用者也可以用来。这种联系由制造厂完成，使用者也可以用手操器通过命令对其进行现场调节。这一工作手操器通过命令对其进行现场调节。这一工作称为传感器调节，其输出称为传感器调节，其输出PV就是过程量的数字表示。就是过程量的数字表示。 2.变换局部变换局部在第三个方框中，实际上是一种严格的数学变换，它在第三个方框中，实际上是一种严格的数学变换，它把过程量把过程量P

9、V变成等效的变成等效的m表示。使用仪器的量程表示。使用仪器的量程值和传递函数如值和传递函数如I=Io+Im/TmT一起来计算这一起来计算这个值。传递函数通常为线性，但也可以是非线性的个值。传递函数通常为线性，但也可以是非线性的如平方根关系的。这一局部的输出是仪器如平方根关系的。这一局部的输出是仪器mA输出的数字表示。输出的数字表示。 3.输出局部输出局部在第四和第五个方框中，进行输出调节即电流回路在第四和第五个方框中，进行输出调节即电流回路调节。由微处理器依赖某些内部的校正因子把第调节。由微处理器依赖某些内部的校正因子把第三个方框中的三个方框中的mA输出值变换为在第五个方框中输出值变换为在第五

10、个方框中数字模拟转换器可以接受的数字值，最终完成数字模拟转换器可以接受的数字值，最终完成实际的模拟电信号输出。实际的模拟电信号输出。电动温度变送器电动温度变送器已是老规程已是老规程将温度信号或直流毫伏信号转换成直流标准将温度信号或直流毫伏信号转换成直流标准信号信号010mA或或420mA输出的称为电输出的称为电动变送器以下简称变送器。动变送器以下简称变送器。13一、 概述变送器与热电偶，热电阻配合使用，将温度信号或直流毫伏信号转换成(010)mA或(420)mA，或(15)V统一的直流信号输出。其原理图如下：14热电偶热电偶 010mA 热电阻热电阻 -变送器变送器 - 420mA 直流电压直

11、流电压 15V 信号信号 15变送器以负载电阻来区分，负载电阻变送器以负载电阻来区分，负载电阻(01.5)k如如DDZ系列，负载电阻系列，负载电阻(050) 四线制或负载电阻四线制或负载电阻(250350)二线制二线制如如DDZ系列，负载电阻系列，负载电阻(250350)或或90600)如如DDZS系列，系列，共三大系列。共三大系列。16二、技术要求二、技术要求1. 外观外观1.1 变送器的外壳及外露部件变送器的外壳及外露部件外表覆盖层、面板及名牌均应外表覆盖层、面板及名牌均应光洁完好，使用中的变送器不光洁完好，使用中的变送器不得有严重的剥落及损伤等影响得有严重的剥落及损伤等影响计量性能的缺陷

12、。计量性能的缺陷。1.2 名牌应标明制造厂名或厂名牌应标明制造厂名或厂标、变送器名称、型号、编号、标、变送器名称、型号、编号、制造年月。专业型变送器还应制造年月。专业型变送器还应标明测量范围、准确度等级及标明测量范围、准确度等级及配用传感器分度号。配用传感器分度号。1.3 接线端子板应有接线标志。接线端子板应有接线标志。1.4 紧固件不得有松动现象，紧固件不得有松动现象，可动局部应灵活可靠。可动局部应灵活可靠。172. 根本误差根本误差变送器根本误差不应超过表变送器根本误差不应超过表 1的规定。的规定。 表表 1准确度等级准确度等级0.20.51.01.52.5允许误差（输出量允许误差（输出量

13、程的程的%）0.20.51.01.52.5注：注：1变送器的准确度等级一般是根据输入量变送器的准确度等级一般是根据输入量电压、电阻的量程大小确定的。电压、电阻的量程大小确定的。 2允许误差不包括热电偶参考端补偿所引起的允许误差不包括热电偶参考端补偿所引起的 误差。误差。183. 回程误差回程误差变送器的回程误差不应超过表变送器的回程误差不应超过表2的规定。的规定。 表表 2 准确度等级准确度等级0.20.51.01.52.5允许回程误差（输允许回程误差（输出量程的出量程的%）0.10.250.40.61.0194. 负载变化影响负载变化影响当负载电阻在其以内许的范围内变化时，变当负载电阻在其以

14、内许的范围内变化时，变送器输出下限值及量程的变化，不应超过允送器输出下限值及量程的变化，不应超过允许误差的绝对值。许误差的绝对值。205.电源变化影响电源变化影响当电源在表当电源在表3规定的电源电压变化值范围内变规定的电源电压变化值范围内变化时，变送器输出下限值及量程的变化不应化时，变送器输出下限值及量程的变化不应超过允许误差的绝对值。超过允许误差的绝对值。21 表 3电源电压（电源电压（V）电源电压变化值（电源电压变化值（V）220（交流）（交流）242187（交流）（交流）24（直流）（直流）25.222.8（直流）（直流）24（交流）（交流）26.421.6（交流）（交流）*注：注：*

15、为为DDZS变送器电源电压变化变送器电源电压变化值。226. 输出交流分量输出交流分量6.1 对于负载电阻为对于负载电阻为0的变送器，输出信号的变送器，输出信号中交流分量有效值不应超过中交流分量有效值不应超过20mV。6.2 对于负载电阻为对于负载电阻为050的四引线制变送的四引线制变送器输出电压信号中交流分量有效值不应超过器输出电压信号中交流分量有效值不应超过输出量程的输出量程的1%。6.3 对于负载电阻为对于负载电阻为250350的二线制变的二线制变送器，输出信号中交流分量有效值不应超过送器，输出信号中交流分量有效值不应超过150mV。237. 绝缘电阻绝缘电阻变送器的绝缘电阻值应不小于表

16、变送器的绝缘电阻值应不小于表4的规定。的规定。 表表 4试验部位试验部位技术要求技术要求输入与输出端子短接输入与输出端子短接-接地端子接地端子20电源端子短接电源端子短接-接地端子接地端子50输入与输出端子输入与输出端子-电源端子电源端子*50输入端子输入端子-输出端子输出端子*20注：注：* 适用于与输入、输出以及输入与输出隔离适用于与输入、输出以及输入与输出隔离的变送器。的变送器。248. 绝缘强度绝缘强度变送器应能承受频率为变送器应能承受频率为50Hz，有效值符合表，有效值符合表5规定的交流试验电压，判断电流一般设置为规定的交流试验电压，判断电流一般设置为10mA，历时，历时1min试验

17、，无击穿和飞弧现象。试验，无击穿和飞弧现象。25 表表 5试验部位试验部位 试验电压试验电压24V直流供电直流供电 220V交流供交流供电电输入与输出端子短接输入与输出端子短接-接地端子接地端子500500电源端子短接电源端子短接-接地端子接地端子5001500输入与输出端子输入与输出端子-电源端子电源端子*5001500输入端子输入端子-输出端子输出端子*500500注：注：* 适用于与输入、输出以及输入与输出隔离的适用于与输入、输出以及输入与输出隔离的变送器。变送器。26三、 检定条件9. 检定用设备检定时所需的标准仪器及设备见表6。略10. 检定环境条件和动力条件10.1 环境温度：25

18、5级的变送器为222，相对湿度：45%75%。10.2 除地磁场外，周围应无影响变送器的其它外磁场存在，无震动，无腐蚀。2710.3 供电电源供电电源10.3.1 交流电源交流电源220V允许偏差允许偏差1%；谐波；谐波含量小于含量小于5%；频率为；频率为50Hz，允许偏差，允许偏差1%。10.3.2 直流电源直流电源24V，允许偏差，允许偏差1%；纹波；纹波含量小于含量小于0.1%。11. 负载电阻负载电阻按变送器说明书中的规定。按变送器说明书中的规定。28四、 检定工程12. 变送器的检定工程见表6。29 项目项目类类别别外观外观 基本基本误差误差回程回程误差误差负载负载变变化化影影响响电

19、源电源变变化化影影响响输出输出交交流流分分量量绝缘绝缘电阻电阻绝缘绝缘强度强度新制新制造造使用使用中中修理修理后后注：表中注：表中“表示检定，表示检定，“表示可不检定。表示可不检定。表表 630五、五、 检定方法检定方法13. 外观检查外观检查按规程第一条中的要求进行检按规程第一条中的要求进行检查。查。14. 根本误差的检定根本误差的检定14.1 变送器根本误差的检定变送器根本误差的检定接线时按规程附录中相应接线接线时按规程附录中相应接线图进行。图进行。3114.2 变送器检定前应按制造厂规定的时间进变送器检定前应按制造厂规定的时间进行预热。制造厂未作规定时，允许预热行预热。制造厂未作规定时，

20、允许预热15min。14.3 调零和调量程调零和调量程对于具有调零和调量程电位器的变送器，允对于具有调零和调量程电位器的变送器，允许在预热后进行调整，但在检定过程中那么许在预热后进行调整，但在检定过程中那么不允许再次调整。不允许再次调整。14.4 检定点的选择检定点的选择检定点应包含上、下限或其附近检定点应包含上、下限或其附近10%量程量程以内在内至少以内在内至少5个点，检定点应均匀分布在个点，检定点应均匀分布在整个测量范围内。整个测量范围内。3214.5 检定方法检定方法按输入信号加上行程和减小下行程按输入信号加上行程和减小下行程的方向，分别给变送器输入被检定点所对应的方向，分别给变送器输入

21、被检定点所对应的输入电量值，读取变送器相应的实际输出的输入电量值，读取变送器相应的实际输出值值AS。对于上限值只检上行程，对于下限值。对于上限值只检上行程，对于下限值只检下行程。用同样的方法战再重复进行两只检下行程。用同样的方法战再重复进行两次检定，取误差最大值作为根本误差。次检定，取误差最大值作为根本误差。热电偶变送器采用补偿导线进行检定时，应热电偶变送器采用补偿导线进行检定时，应给变送器的输入值加上补偿导线的修正值。给变送器的输入值加上补偿导线的修正值。在不产生疑义的情况下，可只进行在不产生疑义的情况下，可只进行1次循环的次循环的检定。检定。3314.6 变送器上、下行程根本误差按规程中变

22、送器上、下行程根本误差按规程中1式计算。式计算。%100SAASA1 式中：式中：A变送器上下行程根本误差变送器上下行程根本误差%；SA上、下行程中测量的各检定点相应的实际上、下行程中测量的各检定点相应的实际 输出值输出值mA或或V；A各检定点相应的标称输出值各检定点相应的标称输出值mA或或V；S变送器输出量程变送器输出量程mA或或V。 3415. 回程误差检定回程误差检定变送器回程误差的检定与根本误差的检定同变送器回程误差的检定与根本误差的检定同时进行。并按贵规程中式时进行。并按贵规程中式2计算。计算。21AAA 2 式中：式中：A变送器的回程误差变送器的回程误差%；1A、2A变送器上、下行

23、程平均误差变送器上、下行程平均误差%。、 3516. 负载变化影响检定负载变化影响检定16.1 对于负载电阻为对于负载电阻为0的变送器，将负载的变送器，将负载电阻置于，使输出分别为下限和上限值，然电阻置于，使输出分别为下限和上限值，然后将负载电阻改变为零，测量输出电流值。后将负载电阻改变为零，测量输出电流值。3616.2 对于负载电阻为对于负载电阻为050的四线制变送的四线制变送器，将电流输出端的负载电阻置于器，将电流输出端的负载电阻置于50，使，使电压输出端输出信号分别为下限值和上限值，电压输出端输出信号分别为下限值和上限值，然后改变负载电阻至零，测量输出电压值。然后改变负载电阻至零，测量输

24、出电压值。16.3 对于负载电阻为对于负载电阻为250350的二线制变的二线制变送器，将负载电阻置于送器，将负载电阻置于350，使输出分别为，使输出分别为下限值和上限值，然后改变负载电阻至下限值和上限值，然后改变负载电阻至250测量输出电流值。测量输出电流值。16.4 根据上述测量结果计算下限和量程的变根据上述测量结果计算下限和量程的变化值。化值。3717. 电源变化影响检定电源变化影响检定17.1 对于对于220V交流供电的变送器，将电源电压调整交流供电的变送器，将电源电压调整为为220V，使变送器输出分别为下限值和上限值，然，使变送器输出分别为下限值和上限值，然后分别将电压调整到表后分别将电压调整到表3规定的电压变化值，测量规定的电压变化值，测量输出电流值。输出电流值。17.2 对于对于24V直流供电的变送器，将电源电压调整直流供电的变送器，将电源电压调整为为24V，使变送器输出分别为下限值和上限值，然，使变送器输出分别为下限值和上限值，然后分别将电压调整到表后分别将电压调整到表3规定的电压变化值，测量规定的电压变化值，测量输出电流值。输出电流值。17.3 根据上