各类温度变送器的工作原理

3.3温度变送器

作用：

*与测温元件配合使用，将温度或温差信号转换成为标准的统一信号；在结构上，有一体化结构和分体式结构之分

分类：模拟式温度变送器智能式温度变送器*作为直流毫伏变送器使用，用以将其它能够转换成直流毫伏信号EI的工艺参数转换成为标准的统一信号。1各类温度变送器的工作原理

在与测温元件配合使用，温度变送器的输出有两种形式：

两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路(2)输出与温度之间呈非线性关系，而输出与变送器的输入信号（Et或Rt）之间呈线性关系(1)输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输入信号（Et或Rt）之间呈非线性关系2各类温度变送器的工作原理3.3.1.典型模拟式温度变送器

3各类温度变送器的工作原理模拟式温度变送器实例———DDZ-ІІІ型温度变送器

DDZ-ІІІ型温度变送器有带非线性补偿电路与不带非线性补偿电路的热电偶温度变送器和热电阻温度变送器以及直流毫伏变送器等多个品种，各品种的原理和结构大致相仿。现介绍其中三种：直流毫伏变送器带非线性补偿电路的热电偶温度变送器热电阻温度变送器。

4各类温度变送器的工作原理(1)直流毫伏变送器——把直流毫伏信号Ei

转换成4～20mADC电流信号5各类温度变送器的工作原理直流毫伏变送器线路原理图

①②

③

④

⑤

6各类温度变送器的工作原理

直流毫伏变送器构成方框图

7各类温度变送器的工作原理a.电压放大器失调电压的温漂系数要求:

因此，应采用低漂移型高增益运算放大器

即设η为由于ΔUOS的变化给变送器带来的附加误差温度变化Δt时失调电压的变化量ΔUOS为8各类温度变送器的工作原理①放大单元放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分

直流/交流/直流变换器:直流/交流变换器和整流、滤波、稳压电路

放大器:

电压放大器、功率放大器和隔离输出电路9各类温度变送器的工作原理b.功率放大器作用：放大和调制二极管VT6导通，VT5截止，从而产生了电流ic2

二极管VT5导通，VT6截止，由输入信号产生电流ic1正半周期时:负半周期时:10各类温度变送器的工作原理作用：避免输出和输入之间有直接的联系c.隔离输出电路11各类温度变送器的工作原理作用：对仪表进行隔离式供电

d.直流/交流/直流变换器12各类温度变送器的工作原理②量程单元13各类温度变送器的工作原理输入回路：起限流和限压作用

零点调整电路：实现零点调整和零点迁移的作用反馈回路：保证变送器的输出与输入之间具有良好的线性关系，并使变送器输出具有较好的恒流性能,及量程调整。输入信号断路报警电路②量程单元14各类温度变送器的工作原理Δ→Y变换

分压公式

等效电源定理

分压公式

叠加定理

③变送器的静特性

I0

15各类温度变送器的工作原理16各类温度变送器的工作原理a.

为直流毫伏变送器的调零信号。当时，得到正向调零信号，即可实现负向迁移；而当时，得到负向调零点迁移量；

讨论：

b.为输出与输入之间的比例系数。改变R114可以大幅度地改变送器的量程。而调整电位器W2，可以在小范围内改变比例系数；c.零点和满度必须反复调整。17各类温度变送器的工作原理

与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例的4～20mADC电流信号和1～5VDC电压信号。

(2)热电偶温度变送器

18各类温度变送器的工作原理热电偶温度变送器量程单元19各类温度变送器的工作原理①

在输入回路增加了由铜补偿电阻RCu1、RCu2等元件组成的热电偶冷端补偿电路。同时，在电路安排上把零电位器W1和电阻R104移到了反馈回路的支路上。②在反馈回路中增加了由运算放大器A2等构成的线性化电路。线路上的两点修改

20各类温度变送器的工作原理补偿原因：热电偶产生的热电势Et,与热电偶的冷端温度有关1)热电偶冷端补偿电路

补偿原理分析：t↑

21各类温度变送器的工作原理

RCu1、RCu2为铜线绕电阻，其阻值在0℃时为50Ω。

R105、R103和R100为锰铜线绕电阻或精密度金属膜电阻，R105=7.5kΩ，R103和R100的阻值决定于所选用的热电偶型号，一般按0℃时冷端补偿电势为25mV和当温度变化℃时两个条件进行计算。

22各类温度变送器的工作原理

测温元件热电偶和被测温度之间存在着非线性关系，线性化电路处于反馈回路中，因而它的特性应与所采用的热电偶的特性相同。是一个折线电路，它是用折线来近似热电偶的非线性特性。

2)线性化电路

23各类温度变送器的工作原理线性化电路原理24各类温度变送器的工作原理线性化电路25各类温度变送器的工作原理线性化电路应用Δ→Y变换和同相端输入运放电路的输出输入关系式,可以求得26各类温度变送器的工作原理27各类温度变送器的工作原理线性化电路如果在UC=Us1+UVZ的时候，Uf=Uf2，则特性曲线在Uf2对应的拐点处将向上绕。由图3-可以得到第二段线段的斜率为

28各类温度变送器的工作原理3)热电阻温度变送器与各种热电阻配合使用，可以将温度信号变换为成比例的4～20mADC电流信号和1～5VDC电压信号29各类温度变送器的工作原理

①输入回路增加了由A2、R16～R19等元件构成的线性化电路

②增加了由R23、R24等元件构成的热电阻导线电阻补偿电路线路上的两点修改

同时零点调整电路有所改变

30各类温度变送器的工作原理热电阻温度变送器量程单元

31各类温度变送器的工作原理1)线性化电路热电阻和被测温度之间也存在着非线性关系32各类温度变送器的工作原理33各类温度变送器的工作原理2)热电阻导线电阻补偿电路

为了消除导线电阻的影响，热电阻采用三线制接法。存在导线电阻补偿电路时，可求得

不考虑R23、R24支路的作用，可求得

34各类温度变送器的工作原理3.3.2.一体化温度变送器

所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变送器。35各类温度变送器的工作原理

一体化温度变送器模块和测温元件形成一个整体，可以直接安装在被测温度的工艺设备上，输出为标准统一信号。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便以及输出信号抗干扰能力强，便于远距离传输等优点，对于测温元件采用热电偶的变送器，不必采用昂贵的补偿导线，可节省安装费用。

变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，外接少量元器件构成

使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。

36各类温度变送器的工作原理1)变送器芯片AD693

它可以直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成4～20mA的直流输出电流。37各类温度变送器的工作原理

AD693(1)信号放大器信号放大器是一个仪用放大器，由三个运放和反馈电阻组成，其输入信号范围为0～100mV；设计放大倍数为2倍，通过引脚14、15、16外接适当阻值的电阻，可以调整放大器的放大倍数，以使输出为0~60mV。38各类温度变送器的工作原理(2)U/I变换器

U/I变换器将0~60mV的电压输入信号转换为0~16mA的电流输出信号，通过引脚9、11～13，通过外接适当阻值的电阻或适当的连接方法，可以使输出为4～20mA、0～20mA或12±8mA。U/I变换器中，还设置了输出电流限幅电路，可使输出电流最大不超过32mA。

AD69339各类温度变送器的工作原理

AD693

(3)基准电压源基准电压源由基准稳压电路和分压电路组成，通过将其输入引脚9与引脚8相连或外接适当的电压，可以输出6.2V及其它多种不同的基准电压，供零点调整、量程调整及用户使用。

40各类温度变送器的工作原理

AD693(4)辅助放大器辅助放大器是一个可以灵活使用的放大器，由运放和电流放大级组成，输出电流范围为0.01～5mA。它主要作为信号调理用，另外也有多种用途，如作为输入桥路的供电电源、输入缓冲级和U/I变换器；提供大于或小于6.2V的基准电压；放大其它信号然后与主输入信号叠加；利用片内提供的100Ω和75mV或150mV的基准电压产生0.75mA或1.5mA的电流作为传感器的供电电流等。辅助放大器不用时须将同相输入端(引脚2)接地。

41各类温度变送器的工作原理2)AD693构成的热电偶温度变送器

42各类温度变送器的工作原理

输入电路输入电路是一直流不平衡电桥，AD693的输入信号Ui为热电偶所产生的热电势Et与电桥的输出信号UBD之代数和，即43各类温度变送器的工作原理变送器的静特性

2)具有热电偶冷端温度补偿功能不同热电偶RCu的阻值是不同的，其值可由下式求得

变送器输出与输入之间的关系为从上式可以看出：1)变送器输出电流I0与热电偶的热电势Et成正比关系t↑

→

44各类温度变送器的工作原理3)改变RW1以实现变送器的零点调整和零点迁移,零点调整和零点迁移量（mV数）的大小可近似用下式计算4)改变转换系数K，可以改变仪表的量程。5)零点调整和量程调整相互有影响。45各类温度变送器的工作原理3)AD693构成的热电阻温度变送器

46各类温度变送器的工作原理

热电阻温度变送器的输出与输入之间的关系为变送器的静特性

47各类温度变送器的工作原理3.3.3.

智能式温度变送器

特点：（6）具有自诊断功能（5）具有通信功能（4）具有控制功能（3）具有各种补偿功能（2）使用方便灵活（1）通用性强48各类温度变送器的工作原理智能式温度变送器实例———TT302温度变送器

特点：量程范围宽、精度高、环境温度和振动影响小、抗干扰能力强、重量轻以及安装维护方便49各类温度变送器的工作原理TT302温度变送器

一种符合FF通信协议的现场总线智能仪表可以与各种热电阻（Cu10、Ni120、Pt50、Pt100、Pt500）或热电偶（B、E、J、K、N、R、S、T、L、U）配合使用；也可以使用其它具有电阻或毫伏(mV)输出的传感器配合使用具有控制功能具有双通道输入，可接受两个测量元件的信号50各类温度变送器的工作原理TT302温度变送器的硬件构成

51各类温度变送器的工作原理TT302温度变送器的软件构成

系统程序使变送器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。

用户可以通过上位管理计算机或手持式组态器，对变送器进行远程组态，调用或删除功能模块

功能模块提供了各种功能，用户可以选择所需要的功能模块以实现用户所要求的功能。

软件分为：系统程序和功能模块52各类温度变送器的工作原理功能模块：

资源模块RES