变送器过程控制仪表及装置ppt课件

1、第第1页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第2页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院掌握变送器的作用、种类、构成原理掌握变送器的作用、种类、构成原理掌握变送器量程调整、零点调整及零点迁移的目的掌握变送器量程调整、零点调整及零点迁移的目的了解电容式差压变送器丈量、转换和放大部分的任务原理了解电容式差压变送器丈量、转换和放大部分的任务原理了解其它差压变送器的构成、特点了解其它差压变送器的构成、特点掌握架装式温度变送器量程单元和放大单元的作用，调零、掌握架装式温度变送器量程单元和放大单元的作用，调零、调量程的方法

2、调量程的方法 掌握一体化温度变送器的功能、构成和特点掌握一体化温度变送器的功能、构成和特点能进展差压变送器的选用、安装、调校和维护能进展差压变送器的选用、安装、调校和维护能完成电容式差压变送器、架装式温度变送器的实训工程能完成电容式差压变送器、架装式温度变送器的实训工程能处置常见缺点能处置常见缺点知识目的知识目的技艺目的技艺目的第第3页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.1 概述概述 2.2电容式差压变送器电容式差压变送器 2.3其他差压变送器其他差压变送器 2.4 温度变送器温度变送器第第4页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术

3、学院兰州石化职业技术学院按照被测参数分类按照被测参数分类 minmaxminminmaxmin()xxyyyyxx变送器的理想输入输出特性变送器的理想输入输出特性 x xy yxminxminxmaxxmaxyminyminymaxymaxxmin xmin 能够能够0 0，也能够，也能够00第第5页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.1 概述概述 一、变送器的构成原理一、变送器的构成原理 二、变送器的一些共性问题二、变送器的一些共性问题 第第6页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院一、变送器的构成原理一、

4、变送器的构成原理x丈量部分丈量部分Ki变送器的组成变送器的组成 ：zi放大器放大器Koy反响部分反响部分Kfzf+minmaxminminmaxmin()xxyyyyxx零点调整零点调整零点迁移零点迁移+z0关键环节：关键环节： minyKxy 第第7页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院当满足当满足KoKf1的条件时的条件时 ffiKzxKKy0输入输出关系输入输出关系 xKiziKoyKfzf+z0011iooofofK KKyxzK KK K0iooofofK KKyxzK KK K?y 第第8页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业

5、技术学院兰州石化职业技术学院ffiKzxKKy00min()iffKzyxxKK 0min()iifffKzKyxxKKK minmaxxxx，假设，假设，ymin，ymax 与与xmin，xmax ，如何调整？，如何调整？1.调整调整Ki、Kf可以改动线性关系的斜率，调试会影响零点可以改动线性关系的斜率，调试会影响零点2.调整调整z0可以改动零点，同时也会引起线性关系的平移可以改动零点，同时也会引起线性关系的平移minyifKyxK第第9页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院量程调整相当于改动变送量程调整相当于改动变送器的输入输出特器的输入输出特性的

6、斜率，也就性的斜率，也就是改动变送器输是改动变送器输出信号出信号y与输入与输入信号信号x之间的比之间的比例系数例系数 xyxminxmaxyminymax使变送器的输出信号上限值使变送器的输出信号上限值ymax与丈量范围的上限值与丈量范围的上限值xmax相对应相对应 二、变送器的一些共性问题二、变送器的一些共性问题 第第10页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院量程调整的方法量程调整的方法 改动反响部分的反响系数改动反响部分的反响系数Kf 改动丈量部分转换系数改动丈量部分转换系数Ki Kf Ki 量程量程 量程量程 第第11页页过程控制仪表及装置过程控

7、制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院零点调整的方法零点调整的方法 调调Z0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与丈量范围的下与丈量范围的下限值限值xmin=0相对应相对应 xy0 xmaxyminymax第第12页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院使变送器的输出信号下限值使变送器的输出信号下限值ymia与丈量范围的下限值与丈量范围的下限值xmin相对应，相对应，在在xmin=0时，称为零点调整，在时，称为零点调整，在xmin0时，称为零点迁移时，称为零点迁移 当丈量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；当丈量的起始

8、点由零变为某一正值，称为正迁移；当丈量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移当丈量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移 零点调整使变送器的丈量起始点为零零点调整使变送器的丈量起始点为零零点迁移是把丈量的起始点由零迁移到某一数值零点迁移是把丈量的起始点由零迁移到某一数值:xminxyxmaxyminymax0 xmaxxminxmax零点迁移的方法零点迁移的方法调调Z0第第13页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.2 电容式差压变送器电容式差压变送器一、构造组成一、构造组成二、整机特性二、整机特性 三、差压变送器选 用、安装和维护第第14页页过程控制仪

9、表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.2 电容式差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件为检测元件一、构造组成：一、构造组成： 由丈量部件、转换电路、放大电由丈量部件、转换电路、放大电路三部分组成路三部分组成二、任务原理：二、任务原理：当当pipi感压膜片感压膜片SCiIiSCiIi与与IzIz、IfIf综合比综合比较较II0II0第第15页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院框图框图感压膜片电容-电流转换器PiCi2-Ci1ccIiIi放大和输出限制电路反响电路-

10、If调零、迁移电路II0I0(I2-I1)0 0100 kPa100 kPa4 420 mA20 mA差动电容S丈量部件丈量部件转换电路转换电路放大电路放大电路第第16页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院一丈量部件一丈量部件 Pici c=k2k1Pi 1作用作用 Pi电容的变化量电容的变化量Ci 2构造构造 画出丈量部件表示图画出丈量部件表示图 3任务原理任务原理 ：当：当PiSCi2-Ci1c感压膜片感压膜片差动电容差动电容PiSCi2-Ci1c1差压差压-位移转换位移转换 ：PiS 2位移位移-电容转换电容转换 ：S c iPkS1SkC2一、

11、构造组成一、构造组成第第17页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院前往前往第第18页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院作用：作用： 电容的相对变化量电容的相对变化量c差动电流差动电流Ii，并实，并实 现非线性补偿。现非线性补偿。丈量部件丈量部件电容电容-电流转换器电流转换器PiCi2-Ci1cIi(I2-I1)i各组成部分的作用及原理画出简化线路各组成部分的作用及原理画出简化线路构造组成构造组成 : : 振荡器、解调器、振荡控制放振荡器、解调器、振荡控制放大器及线性调整电路。大器及线性调整电路。二转换电路二转

12、换电路第第19页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第20页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院U01为运算放大器为运算放大器Ai 的输出电压，作为振的输出电压，作为振荡器的供电电压，因荡器的供电电压，因此此U01的大小可控制振的大小可控制振荡器的输出幅度。荡器的输出幅度。 振荡器为变压器反响振振荡器为变压器反响振荡器荡器 LC串联谐振串联谐振振荡器的等效电路振荡器的等效电路(仅包括仅包括3组中的组中的1组组) 向电容式压力传感器的向电容式压力传感器的Ci1和和Ci2提供高频电源提供高频电源 第第21页页过程

13、控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院 将差动电容的将差动电容的相对变化值成比相对变化值成比例地转换为差动例地转换为差动信号信号 Id ，非线性，非线性补偿功能补偿功能 差动信号差动信号 Id=i2i1 共模信号共模信号 Ic=i2+i1 当共模信号当共模信号Ic坚持不变时，坚持不变时，Id 与输入差压与输入差压P之间成比例关系之间成比例关系然后，把差动信号然后，把差动信号Id经电流放大电路放大成经电流放大电路放大成420mA的输出电流的输出电流I0第第22页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院1.振荡器输出为正半周时

14、同名端为正振荡器输出为正半周时同名端为正T1(2)VD6、VD6C2Ci2C17C11T1(11)(2)电流电流i1的道路为的道路为: T1(3)R4VD7、VD3C1Ci1C17R6R8T1 (10) 对经过差动电容对经过差动电容Ci1、Ci2 的高频电的高频电流进展半波整流流进展半波整流 (1)电流电流i2的道路为的道路为 :i1不流经不流经C11，但会引起，但会引起Ci1上的电压变化上的电压变化第第23页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.振荡器输出为负半周振荡器输出为负半周时同名端为负时同名端为负(2)电流电流i1的道路为的道路为: (1)

15、电流电流i2的道路为的道路为 :i1不流经不流经C11，但会引起，但会引起Ci2上的电压变化上的电压变化T111 C11 C17Ci1C1VD4、VD8T12 T112R7R9C17Ci2C2VD1VD5R3T11 第第24页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院假设电路时间常数比振荡周期小得多，可以以为假设电路时间常数比振荡周期小得多，可以以为Ci1、Ci2两端电压的两端电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值UPP i1和和i2 的平均值的平均值I1、I2如下：如下： fUCIfUCTUCIPPiPPiPPi22

16、111(1)i2、i1以相反的方向流过以相反的方向流过C11，(2)正半周，正半周，i2经经C11向向Ci2充电，电容上的电压变化为充电，电容上的电压变化为UPP(3)负半周，负半周，i1经经C11向向Ci1充电，电容上的电压变化为充电，电容上的电压变化为UPP两者平均值之差两者平均值之差I2-I1即为解调器输出的差动信号即为解调器输出的差动信号Id i1、i2流过流过R6R8和和R9R7产生的电压两者平均值之和产生的电压两者平均值之和I2I1即为解调即为解调器输出的共模信号器输出的共模信号Ic 。 第第25页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院212

17、1()diiPPIIICC Uf1221()ciiPPIIICC Uf121212121212)(iiiiciiiidCCCCICCCCIIIIIPKPKIImcdi1、i2的平均值之差的平均值之差Id及两者之和及两者之和Ic分别为分别为:1221PPiiIIUfCC第第26页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院198227968dOORRUUURRRR8621268oRRIIUR R 保证保证I2+I1即即IC等于常数。等于常数。 A1的输入端接受两个电压信号：的输入端接受两个电压信号：一个是基准一个是基准U02在在R9和和R8上的压降上的压降另一个

18、是另一个是i2、i1分流后在分流后在R9和和R8上产生的压降上产生的压降2682168()dR RUIIRR6978RRRR168268dORRUURR正常任务时运放输入端的电压：正常任务时运放输入端的电压：12dddUUU0只需满足只需满足U02恒定，恒定，Ic即恒定即恒定第第27页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院I2+I1 Ud 振荡器振荡幅度振荡器振荡幅度 使使I2+I1 恢复到原来的数值恢复到原来的数值 I2+I1变压器变压器T1输出电压减小输出电压减小 U01 2dU 定性分析如下：定性分析如下： 第第28页页过程控制仪表及装置过程控制仪

19、表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院三放大电路三放大电路 1.1.作用作用 IiI0 IiI02.2.分析任务原理分析任务原理 丈量部件电容-电流转换器PiCi2-Ci1c负反响放大器：负反响放大器：IiI0Ii放大和输出限制电路反响电路-If调零、迁移电路II0(I2-I1)0 0100 kPa100 kPa4 420 mA20 mAiIk4ifiOIRRI第第29页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院分析：I0PiRw2I01调零R20、R21零迁。 w3K4Kp量程调整 (反复调)二、整机特性二、整机特性0115443210)(IPK

20、pVVkkPkkkkIiDWAi感压膜片电容-电流转换器PiCi2-Ci1cIi放大和输出限制电路反响电路-If调零、迁移电路I01I0(I2-I1)0 0100 kPa100 kPa4 420 mA20 mA差动电容S第第30页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院感压膜片电容-电流转换器PiCi2-Ci1cIi放大和输出限制电路反响电路-If调零、迁移电路I01I0(I2-I1)0 0100 kPa100 kPa4 420 mA20 mA差动电容S整机特性整机特性0115443210)(IPKpVVkkPkkkkIiDWAi小结：小结：第第31页页过

21、程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院P+ -I0HPBP气敞口容器敞口容器P2=P气P1420 mA 三、差压变送器选 用、安装和维护第第32页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院密闭带压容器密闭带压容器PBPAI0HP1P2P420 mA第第33页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院正迁移正迁移 20PBP+ -hh0 P上2I0 mA04 P上2kPaI0P1P2P420 mA第第34页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院丈量部

22、分 PBP+ -hh000h1调节器负迁移负迁移 I0P1P2P420 mA1 m4m02mI0第第35页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院法兰与容器直接衔接，插入筒深化容器法兰与容器直接衔接，插入筒深化容器PAPBP- +法兰丈量头插入筒毛细管变送器u只需只需:u负迁移情况负迁移情况HHAHB00P1P2PI0420 mA第第36页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院法兰与容器直接衔接，插入筒深化容器法兰与容器直接衔接，插入筒深化容器PAPBP+ -法兰丈量头插入筒毛细管变送器u只需：只需：u负迁移情况负迁

23、移情况HHAHB00I0P1P2P420 mA第第37页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院差变器运用时应留意问题：差变器运用时应留意问题：开启表时：开启表时： 应翻开平衡阀应翻开平衡阀2,再开高低再开高低截止阀截止阀1、3， 当阀当阀1、3全开后，再关阀全开后，再关阀2。停表时：停表时： 应先翻开平衡阀应先翻开平衡阀2，再封，再封锁阀锁阀1、3。 132P1P2PiP1P2平衡阀截止阀截止阀I0Q第第38页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.3其他差压变送器其他差压变送器 第第39页页过程控制仪表及装置过

24、程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院把被测差压把被测差压P成比例地转换为不平衡电压成比例地转换为不平衡电压US 1-1-负压导压口负压导压口2-2-正压导压口正压导压口3-3-硅油硅油4-4-隔离膜片隔离膜片5-5-硅杯硅杯6-6-支座支座7-7-玻璃密封玻璃密封8-8-引线引线 第第40页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院电路部分电路部分 分散硅式差压变送器放大电路分散硅式差压变送器放大电路第第41页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院分析 该信号经运算放大器该信号经运算放大器A和晶体管

25、进展电压和功率和晶体管进展电压和功率放大后使输出电流放大后使输出电流Io添加。在差压变化的量程范添加。在差压变化的量程范围内，晶体管围内，晶体管BG的发射极电流的发射极电流Ie为为319mA，所，所以整机输出电流以整机输出电流Io为为420mA。 当变送器输入差压信号当变送器输入差压信号pipi时，使硅杯受时，使硅杯受压，压，RARA、RDRD的阻值添加的阻值添加R R，而，而RBRB、RCRC的阻值减的阻值减小小R R，此时，此时T T点电位降低，而点电位降低，而F F点电位升高，于点电位升高，于是电桥有电压输出。是电桥有电压输出。第第42页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业

26、技术学院兰州石化职业技术学院 经过振弦去改动谐振电路的谐振频率经过振弦去改动谐振电路的谐振频率根本原理：根本原理： 将压力或差压的变化转换成振弦张力的变化，将压力或差压的变化转换成振弦张力的变化，从而使振弦的固有谐振频率变化从而使振弦的固有谐振频率变化检测出这个电信号的频率就检测到了差压的大小检测出这个电信号的频率就检测到了差压的大小第第43页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院1、检测器的构造、检测器的构造第第44页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2、信号变换过程、信号变换过程压力或差压变换成电振荡频率，

27、再变成电流的过程。压力或差压变换成电振荡频率，再变成电流的过程。第第45页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院3.频率电流变换频率电流变换第第46页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院DELTAPI KDELTAPI K系列电感式变送器是由英国肯特公系列电感式变送器是由英国肯特公司运用先进的丈量技术设计而成的，它以单司运用先进的丈量技术设计而成的，它以单元组合方式，用于过程控制系统中。能在各元组合方式，用于过程控制系统中。能在各种危险或恶劣的工业环境中，为差压、压力、种危险或恶劣的工业环境中，为差压、压力、流量

28、、液位和料位提供准确可靠的丈量。该流量、液位和料位提供准确可靠的丈量。该变送器已由天津自动化仪表厂引进消费。变送器已由天津自动化仪表厂引进消费。第第47页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院1.任务原理任务原理1 1丈量部分丈量部分 ：膜盒、敏感膜片、固定电磁：膜盒、敏感膜片、固定电磁电路、隔离膜片、灌充液、过程接口等电路、隔离膜片、灌充液、过程接口等整机是由敏感元件整机是由敏感元件- -膜盒、放大器、显示表头、膜盒、放大器、显示表头、外壳和丈量室等几大部分组成。外壳和丈量室等几大部分组成。第第48页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技

29、术学院兰州石化职业技术学院1-1-盖；盖；2-2-放大器盒盖；放大器盒盖；3-3-敏感元件输出电缆及插头；敏感元件输出电缆及插头；4-4-零点、零点、阻尼、量程调理螺钉；阻尼、量程调理螺钉；5-5-放大器；放大器；6-6-定位螺钉；定位螺钉；7-7-外壳锁紧螺母；外壳锁紧螺母；8-8-容室紧固螺栓；容室紧固螺栓；9-9-外壳外壳2.2.仪表组成部件图仪表组成部件图第第49页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院2.4 温度变送器温度变送器 第第50页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院 热电偶温度变送器构成框图热

30、电偶温度变送器构成框图 一、热电偶温度变送器一、热电偶温度变送器第第51页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院一热电偶温度变送器的作用及特点一热电偶温度变送器的作用及特点热电偶温度变送器tiEtV015 VI0420 mAmV 一、热电偶温度变送器一、热电偶温度变送器作用：与热电偶测温元件配套运用，将温度信号作用：与热电偶测温元件配套运用，将温度信号TiTi线性地转换成规范信号线性地转换成规范信号I0I0、V0V0输出。输出。 ti ti 测温元件测温元件温度变送器温度变送器规范规范I0I0、V0V0输输出出输入输入- -输出特性输出特性: V0=5:

31、 V0=5Et+(Et+()VZ)VZ=KWEt+V01=KWEt+V01 I0=5 I0=5Et+ (Et+ ()VZ)VZ=KW=KW Et+ I01Et+ I01特点特点: : 采用化负反响回路来实现采用化负反响回路来实现tV0tV0线性化线性化 具有冷端温度自动补偿功能具有冷端温度自动补偿功能 第第52页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院二热电偶温度变送器的构造组成二热电偶温度变送器的构造组成量程单元量程单元放大单元放大单元冷端温度冷端温度补偿部分补偿部分直流直流交流交流直流直流变换器变换器整流滤波整流滤波集成运算集成运算放大器放大器隔离输出

32、隔离输出功率功率放大器放大器非线性非线性反响部分反响部分Et24v DCV0 -15 VI0420 mA+mVI0+ -+ -+ -i0V02VzVfV隔离反响隔离反响If热电偶热电偶t第第53页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院放大单元放大单元: (1) (1)构造组成构造组成 集成运放器、功率放大器、隔离输出电集成运放器、功率放大器、隔离输出电路、路、 隔离反响电路、交隔离反响电路、交/ /直直/ /流变换器流变换器2 2作用作用 将将VV进展放大，并转换成进展放大，并转换成I0I0、V0V0 将输出信号将输出信号I0I0、V0V0经隔离反响回路

33、转换成反经隔离反响回路转换成反响电压响电压VfVf送至量程单元送至量程单元 实现输入、输出、电源回路相互隔离。防止输实现输入、输出、电源回路相互隔离。防止输出与出与 输入端之间有直接的联络，以实现隔离输入端之间有直接的联络，以实现隔离传输、供电传输、供电三热电偶温度变送器的任务原理三热电偶温度变送器的任务原理第第54页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院集成运算放大电路：集成运算放大电路：VT=Vi+VZVT=Vi+VZ， VF=1/Vf+VZ VF=1/Vf+VZ V01=K1V V01=K1V功率放大器功率放大器电压电压/ /电流转换器。电流转换器

34、。作用：作用：V02V02直流直流调制成交流调制成交流iLiL，且隔离输出。，且隔离输出。任务原理：任务原理：V02ic1V02ic1、 ic1iL ic1iL隔离输出回路及隔离反响电路隔离输出回路及隔离反响电路作用：为了防止输出作用：为了防止输出V0V0与输入与输入ViVi之间有直接电的联络。之间有直接电的联络。隔离输出：隔离输出：T0T0；隔离反响；隔离反响TfTf。且。且V0=5VfV0=5VfDC/AC/DCDC/AC/DC变换器变换器* *作用：产生作用：产生9V9V方波、方波、15V15V、9V9V直流电源实现隔离供直流电源实现隔离供电磁巧合对称推挽式多谐振荡器电磁巧合对称推挽式多

35、谐振荡器 3 3各组成部分的作用及任务原理各组成部分的作用及任务原理第第55页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院 1、作用：、作用：1零点、零迁、量程调整零点、零迁、量程调整 2VZ、Et、Vf比较比较 3热电偶冷端温度自动补偿热电偶冷端温度自动补偿 4热电偶特性线性化热电偶特性线性化 2、量程单元线路原理、量程单元线路原理 (1)电路组成：电路组成： 输入回路、零点调整及加补偿回路、非线性反响输入回路、零点调整及加补偿回路、非线性反响回路。回路。 (2) 线性化原理及电路分析线性化原理及电路分析 线性化电路的作用：使线性化电路的作用：使V0与与t为

36、线性关系为线性关系 为什么要增设线性化电路为什么要增设线性化电路 线性化原理线性化原理 量程单元量程单元第第56页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院量程单元原理线路量程单元原理线路+-IC2V02功率放大器功率放大器隔离输出隔离输出V0I0-+-EtVZRcuRi4Ri3Ri7Ri6+-1/5Rf3Rf2Wf输入回路零点调整回路反响回路量程单元放大单元隔离反响回路隔离反响回路集成运算集成运算放大器放大器VTVFVf非线性非线性补偿电路补偿电路Wit01/第第57页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院3 3、热

37、电偶冷端温度自动补偿、热电偶冷端温度自动补偿 方法：在桥路中接入方法：在桥路中接入Rw ,Rw ,并感受并感受t0t0的变化，的变化，t0t0变化变化EtEtEtEt t0RcuVZ t0RcuVZ 当当VZVZ=Et=Et时时VZVZ不变，不变，I0I0不变不变. .即实现了即实现了: :热电偶冷端温度自动补偿热电偶冷端温度自动补偿 选择适宜的选择适宜的RcuRcu即可实现冷端温度自动补偿。即可实现冷端温度自动补偿。第第58页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院(四四) 热电偶温度变送器整机特性热电偶温度变送器整机特性V0=5Et+()VZ =KWE

38、t+V01I0=5Et + ()VZ =KW Et+ I01第第59页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院一体化温度变送器，由测温元件和变送器模一体化温度变送器，由测温元件和变送器模块两部分构成。变送器模块把测温元件的输出信块两部分构成。变送器模块把测温元件的输出信号号EtEt，或，或RtRt转换成为一致规范信号，主要是转换成为一致规范信号，主要是4 420mA20mA的直流电流信号。的直流电流信号。所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安装在测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公用接线盒内的一种温度变送器。其变温元件接线盒或

39、公用接线盒内的一种温度变送器。其变送器模块和测温元件构成一个整体，可以直接安装在被送器模块和测温元件构成一个整体，可以直接安装在被测温度的工艺设备上。测温度的工艺设备上。 二、一体化热电偶温度变送器二、一体化热电偶温度变送器第第60页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院1-变送器模块；变送器模块；2-穿线孔；穿线孔；3-接线盒；接线盒；4-进线孔；进线孔；5-固定安装；固定安装；6-维护套管；维护套管；7-热电极热电极 图 5 33 一 体 化 温 度 变 送 器 的 外 形 结 构1 变 送 器 模 块 ； 2 穿 线 孔 ； 3 接 线 盒 ； 4

40、 进 线 孔 5 固 定 装 置 ； 6 保 护 套 管 ； 7 热 电 极 图 5 33 一 体 化 温 度 变 送 器 的 外 形 结 构1 变 送 器 模 块 ； 2 穿 线 孔 ； 3 接 线 盒 ； 4 进 线 孔 5 固 定 装 置 ； 6 保 护 套 管 ； 7 热 电 极图 5 34 变 送 器 模 块 外 形一体化热电偶温度变送器一体化热电偶温度变送器接线端子接线端子第第61页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院它由热电偶、输入电路和它由热电偶、输入电路和AD693组成组成AD693AD693构成的热电偶温度变送器构成的热电偶温度变送

41、器第第62页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院1 1输入电路输入电路 输入电路是不断流不平衡电桥，其四个桥臂输入电路是不断流不平衡电桥，其四个桥臂分别是分别是R1R1，R2R2，RcuRcu以及电位器以及电位器W1W1。B B，D D是电桥的输出端，与是电桥的输出端，与AD693AD693的输入端子的输入端子1717，1818相连。电桥相连。电桥由由AD693AD693的基准电压源和辅助放大器供电，辅助放大器端子的基准电压源和辅助放大器供电，辅助放大器端子2020与与1 1相连，构成电压跟随器，其输入由相连，构成电压跟随器，其输入由6.2V6.2V基

42、准电压经基准电压经R4R4，R5R5分压提供，假设取分压提供，假设取R4R4R5R52k2k，那么桥路供电电压为，那么桥路供电电压为3.1V3.1V。电位器电位器W3W3用来调理电桥的总电流，设计时确定电桥总电流为用来调理电桥的总电流，设计时确定电桥总电流为1mA1mA。由于电桥上、下两个支路的固定电阻由于电桥上、下两个支路的固定电阻R1R1R2R25k5k，且比，且比RcuRcu、电位器电位器W1W1的电阻值大得多，因此可以以为上、下两个支路的的电阻值大得多，因此可以以为上、下两个支路的电流相等，即电流相等，即I1I1I2I2I/2I/20.5mA0.5mA。AD693AD693构成的热电偶

43、温度变送器构成的热电偶温度变送器第第63页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院)(11121WcutWcutBDtiRRIERIRIEUEU1304001514isUR1306014001615isisUUR)(11WRRcuKIKEtKUiIo输入信号输入信号UiUi为热电势为热电势EtEt与电桥的输出信号与电桥的输出信号UBDUBD之代数和之代数和 要求在端子要求在端子1414，1515外接一个电阻外接一个电阻R14-15R14-15，其计算公式，其计算公式 要求在端子要求在端子1515，1616外接一个电阻外接一个电阻R15-16R15-16，其

44、计算公式，其计算公式 变送器输出与输入之间的关系变送器输出与输入之间的关系 第第64页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院小结：小结：一、热电偶温度变送器一、热电偶温度变送器一热电偶温度变送器的作用及特点一热电偶温度变送器的作用及特点 tEtV0(I0)二热电偶温度变送器的构造组成方框二热电偶温度变送器的构造组成方框图图三热电偶温度变送器的任务原理三热电偶温度变送器的任务原理 1、线性化原理、线性化原理 2、热电偶冷端温度补偿原理、热电偶冷端温度补偿原理 (四四) 热电偶温度变送器整机特性热电偶温度变送器整机特性二、一体化热电偶温度变送器二、一体化热电

45、偶温度变送器第第65页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院三、热电阻温度变送器三、热电阻温度变送器 一热电阻温度变送器的作用及特点一热电阻温度变送器的作用及特点作用：与热电阻测温元件配套运用，将温度信号作用：与热电阻测温元件配套运用，将温度信号Ti线性地转换成规范信号线性地转换成规范信号I0、V0输出。输出。 ti 测温元件测温元件温度变送器温度变送器规范规范I0、V0输出输出 输入输入-输出特性输出特性: V0=KW Rt +V01 I0=KW Rt + I01特点特点: 实现实现tV0线性化线性化 对引线电阻补偿措施对引线电阻补偿措施: 三线制三线

46、制热电阻热电阻温度温度变送器变送器tiRtV015 VI0420 mA第第66页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院二热电阻温度变送器的构造组成方框图二热电阻温度变送器的构造组成方框图量程单元放大单元热电阻t直流交流直流变换器整流滤波集成运算放大器隔离输出功率放大器Rt24v DCV0 I0+-+ -+ -i0V02VfV隔离反响Vf线性反响部分丈量桥路零点调整桥路Vi-正反响部分+Vf420 mA15 V第第67页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院u量程单元的组成及作用量程单元的组成及作用u 1、作用：、作

47、用：uRtVi=VT 零点、零迁、量程零点、零迁、量程调整调整u对对Rt进展非线性补偿进展非线性补偿 对引线电阻补偿对引线电阻补偿u2、原理：、原理：u温度丈量的线性化原理：温度丈量的线性化原理：uRf4不接不接:V0 =Kw Rt 线性线性 ， Rt = Kz t 非非线性线性u V0 = Kz Kw t = K t 非线性非线性u Rf4接入接入:V0= Kw Rt 非线性非线性 Rt = Kz t 非非线性线性uV0= KzKw t = K t 线性线性u对引线电阻补偿措施对引线电阻补偿措施: 三线制三线制u放大单元单元的组成及作用放大单元单元的组成及作用第第68页页过程控制仪表及装置过

48、程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院三热电阻温度变送器原理线路三热电阻温度变送器原理线路-+-IC2V02功率放大器功率放大器隔离输出隔离输出V0I0+-ViVZRi2Ri3Ri5Ri3+-1/5Rf3Rf2Wf输入输入回路回路零点调整零点调整回路回路反响反响回路回路量程单元量程单元放大单元放大单元隔离反响回路隔离反响回路集成运算集成运算放大器放大器VTVFVfWi1/RtBDACt第第69页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院+-IC2V02功率放大器功率放大器隔离输出隔离输出V0I0+-ViVZRi2Ri5Ri3+-1/5Rf3

49、Rf2Wf输入输入回路回路零点调零点调整回路整回路负反响负反响回路回路量程单元量程单元放大单元放大单元隔离反响回路隔离反响回路集成运算集成运算放大器放大器VTVFVfWit01/RtBDACRf4r1r3r2正反响正反响回路回路第第70页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院(四四) 整机特性整机特性V0=KWRt+V01tKtkKVtw0twRKV0tKRttI0=KW Rt+ I01twRKI0tKtkKItw0五平安火花防爆措施五平安火花防爆措施第第71页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院 四、一体化热电

50、热阻温度变送器四、一体化热电热阻温度变送器)(1011121WtWBDiRRIRtIRIRtIUU)(1011WttoRRKIRKIIAD693AD693构成的热电阻温度变送器构成的热电阻温度变送器它与热电偶温度变送器的电路大致相仿，只是原来热电偶冷端温它与热电偶温度变送器的电路大致相仿，只是原来热电偶冷端温度补偿电阻度补偿电阻RcuRcu现用热电阻现用热电阻RtRt替代。这时，替代。这时，AD693AD693的输入信号的输入信号UiUi为为电桥的输出信号电桥的输出信号UBDUBD，即，即 I1 I1，I2-I2-桥臂电流，桥臂电流，I1I1I2I2；Rt-Rt-热电阻随温度的变化量从被测温度范围的下限值热