专题1变送器和转换器

变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号。1、变送器的概述2、信号转换器上一页目录下一页专题1

变送器和转换器11、变送器的概述一、构成原理二、量程调整、零点调整和零点迁移三、信号传输及供电一、构成原理变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理如下图所示，它包括测量部分（既输入转换部分）、放大器和反馈部分。上一页目录下一页2一、构成原理上一页下一页》3二、量程调整、零点调整和零点迁移变送器涉及的另一个问题是量程、零点调整和零点漂移。1、量程调整其目的是使变送器输出信号的上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。相当于改变输入输出特性的斜率，也就是改变y与x的比例系数。量程调整通常是通过改变反馈系数F的大小来实现的。F大，量程就大。F小，量程就小。也有些变送器还可以通过改变转换系数c来调整量程。上一页目录下一页42、零点调整和零点迁移

使变送器的输出信号下限值ymiin与测量范围的下限值xmin相对应。在xmin=0时，称为零点调整；在xmin≠0时，称为零点迁移。由上图可知，零点迁移后变送器的输出特性沿x坐标向右或左平移，其斜率没有变，即变送器量程不变。进行零点迁移，在辅以量程调整，可提高仪表的测量灵敏度。上一页目录下一页5三、信号传输及供电目前变送器普遍采用：四线制和二线制供电四线制：仪表的信号传输和供电用四根导线；两根电源线，两根信号线。二线制：仪表的信号传输和供电用两根导线；这两根导线既是电源线又是信号线。6四线制7二线制8三线制9二线制——HART协议HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向半双工数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。10【通信模式】

HART通讯协议有三种不同的通信模式。（1）点对点模式。同时一根电缆线上传输4～20mADC的模拟信号和数字信号。（2）多点模式。一根电缆线上连接多个现场设备，即全数字通信模式。（3）阵发模式。允许总线上单一的从站自动、连续地发送一个标准的HART的响应信息。二线制——HART协议112、信号转换器电/气转换器一、概述二、气动仪表的基本元件三、电/气转换器工作原理上一页目录下一页12一、概述电/气转换器是将电动仪表输出的4~20mA直流电流信号转换成可被气动仪表接受的20~100KPa标准气压信号，以实现电动仪表和气动仪表的联用，构成混合控制系统，发挥电、气仪表各自的优点。主要性能指标：（1）输入信号：4~20mA(DC)（2）输出信号：0.02~0.1MPa（3）变差：±0.5%（4）基本误差：±0.5%（5）灵敏度：0.05%（6）防爆等级：安全隔爆复合型、安全火花型上一页目录下一页13二、气动仪表的基本元件气动仪表由气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等基本元件。1、气阻在流体呈层流状态时，可表示为：2、气容包括固体气容和弹性气容上一页目录下一页V:气室体积R：气体常数T：气体绝对温度143.弹性元件为适应不同的工作目的，可作成各种不同结构和形状。他包括各种不同形状的弹簧、波纹管、金属膜片和非金属膜片。弹性元件的指标：I、弹性特性。II、刚度与灵敏度。III、滞后与滞后量。上一页目录下一页154、喷嘴挡板机构作用：将微小的位移转换成相应的压力信号。5、功率放大器它是将喷嘴挡板的输出压力和流量都放大。目前采用耗气式放大器，它由壳体、膜片、锥阀、球阀、簧片、恒气阻等组成。上一页目录下一页16三、电/气转换器工作原理是基于力矩平衡原理工作的。其结构是多样的，现以具有正负两个反馈波纹管的电/气转换器为例讨论其工作原理。转换器是由电流-位移转换部分，位移-气压转换部分、气动功率放大部分和反馈部分组成。工作原理：当电流Ii进入动圈后，产生的磁通与永久磁钢相互作用，产生的磁力带动3饶5转动，挡板8靠近喷嘴9，使其背压升高，功率放大后输出Po，Po送至6所产生向上的负反馈力，Po同时送至正反馈波纹管产生向上的正反馈力，以抵消一部分负反馈的影响。因而不需要太大的力就可以达到平衡。上一页目录下一页17图2-53为杠杆的受力图

得（1）、输入电流与输出压力p。成比例关系，改变Lf1Lf2可调节转换器量程，改变Fo