变送器和转换器PPT课件

1、第二章第二章 变送器和转换器变送器和转换器 第一节第一节 变送器的构成变送器的构成 第二节第二节 差压变送器差压变送器 第三节第三节 温度变送器温度变送器 第四节第四节 电电/ /气转换器气转换器 构成原理构成原理 测量部分 C 放大器 K 反馈部分 F 调零、零点迁移 Zi Zf Z0 yx y x ymax xmaxxmin ymin 0 变送器的构成原理和输入输出特性 0 () 1 K yCxz KF 0 1 ()yCxz F 1K F 量程调整、零点调整和零点迁移量程调整、零点调整和零点迁移 量程调整量程调整相当于改变变相当于改变变 送器的输入输出特性的送器的输入输出特性的 斜率，也就

2、是改变变送斜率，也就是改变变送 器输出信号器输出信号y与输入信号与输入信号 x之间的比例系数。之间的比例系数。 量程调整量程调整（即满度调整）的目的是（即满度调整）的目的是使变送器的输出信使变送器的输出信 号上限值号上限值ymax与测量范围的上限值与测量范围的上限值xmax相对应。相对应。 方法方法：改变反馈部分反馈系数改变反馈部分反馈系数 改变测量部分转换系数改变测量部分转换系数 零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起 始点由零迁移到某一数值始点由零迁移到某一数值。当测量起始点由零变为某一正当测量起始点由零变为某一正 值，称正迁移

3、；而由零变为某一负值，称为负迁移。值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。 零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移都是都是使变送器的输出信号下限值使变送器的输出信号下限值 ymin与测量范围的下限值与测量范围的下限值xmin相对应，在相对应，在xmin= 0时，称时，称 为零点调整，在为零点调整，在xmin 0时，称为零点迁移时，称为零点迁移。 实现方法实现方法：改变调零信号改变调零信号Z0 0 检测元件检测元件差动电容差动电容 感压 膜片 差动 电容 电容-电流 转换电路 放大和输 出限制电路 反馈 电路 调零、迁移信号 反馈 信号 i PS 21 21 ii ii CC CC 21 I

4、I 0 I 构成原理位移平衡式构成原理位移平衡式 二、二、电容式差压变送器电容式差压变送器 变送器构成方框图 作用：作用： i P 21 21 ii ii CC CC i1i2 0CC i P时， i1 i1 0C C i P 时，电容量减小， 电容量增大 测量部件结构 2100 2 21000 1/() 1/() 1/()1/() ii ii CCASSSSS KS CCASSSSS 1i SKP 21 212 21 ii i ii CC KSK KP CC 11 1 10 i AA C SSS 22 2 20 i AA C SSS 结论结论： 12 12 ii ii CC CC (1) 相

5、对变化值 与被测差压 成线性关系。 i P (2) 与介电常数 无关 ,可大大减小温度对变送器的影响。 (3) 与 有关。 愈小，灵敏度越高。 0 S 0 S 作用：作用： 将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输 出信号。出信号。 此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、 阻尼调整等功能。阻尼调整等功能。 电路包括电路包括电容电流转换电路及放大电路两部分 振荡器解调器 稳压 源 调零及 零点迁移 功放和 输出限制 量程调整 （负反馈） 基准 电压 IC1 IC3 E 1245V Ci1Ci2 RL I

6、 0 420mA 共模信号 差动信号 振荡控制 放大器 前置放大器 1.1.电容电流转换电路电容电流转换电路 振荡器振荡器 包括包括VT1、T1等，向等，向Ci1和和Ci2提供高频电源提供高频电源 将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流 信号信号 (电流变化值电流变化值)。 是一种变压器反馈型 振荡电路，其振荡频 率由检测电容和变压 器次级绕组的电感决 定。 振荡器的输出幅值由 控制放大器 IC1 的输 出电压决定。 解调解调和振荡控制电路和振荡控制电路 (包括解调器和振荡控制电路包括解调器和振荡控制电路) Ii = I2 - I1 = ( I

7、2+ + I1) 解调解调(即相敏整流即相敏整流)后输出两组电流信号后输出两组电流信号 ：差动信号：差动信号 和共模信号，使后者保持不变，可得和共模信号，使后者保持不变，可得 Ci2- -Ci1 Ci2+ +Ci1 = K3 Ci2- -Ci1 Ci2+ +Ci1 线性调整电路线性调整电路( (包括包括VD9、VD10、R22、R23、RP1等等) 检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变 化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电 路。路。 电路通过提高振荡 器输出电压幅度以 增大解调器输出电 流的

8、方法，来补偿 分布电容所产生的 非线性误差。 补偿电压大小取决 于RP1的阻值。 2.放大及输出限制电路放大及输出限制电路 将电流信号将电流信号 Ii 放大，并输出放大，并输出4 20mA的直流电流。的直流电流。 放大放大电路电路( (包括包括IC3、VT3、 VT4等等) IC3起前置放大作用，起前置放大作用， VT3、 VT4组成复合管，将组成复合管，将 IC3的输出电压变换为变送器的输出电流。的输出电压变换为变送器的输出电流。 电阻电阻R31、 R33、 R34和电位器和电位器Rp3组成反馈网络，输出电组成反馈网络，输出电 流流Io经这一网络分流，得到反馈电流经这一网络分流，得到反馈电流

9、If，送至放大器送至放大器 的输入端，这深度负反馈的输入端，这深度负反馈保证了保证了Ii 和和 Io的线性关系。的线性关系。 电位器电位器Rp2用以调整输出零位。用以调整输出零位。S为正负迁移调整开关，为正负迁移调整开关， 可实现变送器的正向或负向迁移。电位器可实现变送器的正向或负向迁移。电位器Rp3用以调用以调 整变送器的量程。整变送器的量程。 对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式： 调零和调量程电路 Io = K3K4 Ci2- -Ci1 Ci2+ +Ci1 + K4K5 ( UA- - a aUVZ1) 式中：式中：K4 = Ri Rf ，K5 = 1 Ri ，、a a为分压系数。 输出限制输出限制电路电路( (包括包括VT2、 R18等等) 当输出电流超过允许值时，当输出电流超过允许值时，R18上压降变大，使上压降变大，使VT2 的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流 过过VT2(也即也即VT4)的电流受到限制的电流受到限制(Io不超过不超过30mA)。 其它元件的作用其它元件的作用 R38、R39、C22和和RP4构成阻尼电路构成阻尼