第四节传感器与变送器

1、第四节 传感器与变送器测量单元传感器 变送器 检测物理量并转换成位移变化检测物理量并转换成位移变化或者压力变化、电参数变化或者压力变化、电参数变化将传感器传送的变化进一步转将传感器传送的变化进一步转换为标准气信号或电信号换为标准气信号或电信号一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器1.温度传感器作用:检测各种温度信号分类：热电阻式、热电偶式、热敏电阻式装配式热电装配式热电阻阻 隔爆热电阻隔爆热电阻 铠装热电阻铠装热电阻 红外测温计一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器热电阻式温度传感器原理根据热电阻材料的电阻率随温度增加而增加组成 电阻体、绝缘体、保护套管、接线盒常见有铜热电阻和铂热电阻两种例如 P

2、T100热电阻， 测量温度为0 电阻值为100 测量温度为100 电阻值为138.51 热电阻结构图一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器温度补偿电路-工作电路 “三线法”全等臂电桥补偿电路三线法补偿目的：抵消环境温度变化引起的误差。应用：100以内测量值准确 测水温和轴承温度 一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器一百摄氏度以内准确一百摄氏度以内准确全等臂电桥，电桥平衡时， Uab=0, R1*R0=Rt*R2 本电路 R1=R2=R0=100 当环境温度为100时， Rt=100，电桥平衡 其中R0为调零电阻。 设定电线有环境温差电阻R，则 (Rt+R)R2=(R0+R)R1 所以 R对电路无

3、影响。若有Rt零漂，调节R0使电桥平衡一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器当环境温度 100时， 电桥不平衡，则 100以内，R很小可以忽略，Uab正比于UX 热电阻测一百摄氏度以内准确。一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器)(2)(2-00001102211221221tXtttXtXXRRRXRXbabaRRRUUabRRRRRRRURRRURRRURIRIUUUUUUUUU则有令）（）（热电偶式温度传感器原理两种金属导体一端焊接在一起，由于热电效应，在热电偶回路产生电动势e 焊接端为热端，另一端为冷端组成 热电极、绝缘套管、接线盒一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器热电偶原理图TT0AB

4、热端冷端一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器热电偶的结构热电偶的结构工作电路热电偶冷端补偿电路一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器应用 高温场合 主机、副机排烟温度锅炉排烟温度铂铑10-铂 0-1600铂铑30-铂铑6 0-1800镍铬 -镍硅 0-1300一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器热敏电阻传感器 热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的广泛应用于空调、冰箱、电子体温计等一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器2.压力传感器滑动电阻式压力传感器原理弹簧管和位移机构使划片移动，改变阻值一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器金属应变片

5、式压力传感器原理 应变片粘帖在测压处，压力变化，应变片发生形变，电阻值改变。一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器在压力为0时调节R4使电桥平衡当R1有形变阻值改变U有输出磁电感应式压力传感器原理 电磁感应，铁芯变化引起磁通量变化一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器3.液位传感器变浮力传感器电磁感应，铁芯变化一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器吹起式液位传感器液位高位，4气室作用力平衡，气泡少量冒出液位变化，4气室气泡冒出，3压力变化5差压变送器检测压力（类似喷嘴挡板机构）一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器1过滤减压阀2节流阀3导管4平衡气室5差压变送器4.流量传感器容积式流量传感器流体自下向

6、上流过，由于磨擦力，有压力损失，使进口流体压力p1大于出口流体压力p2，检测齿轮在压力差的作用下，产生作用力矩而转动，通过的流量越大，齿轮转速越快。齿轮转动经轴2上端的永久磁铁3来驱动干簧继电器4，使其触点闭合与断开，输出反映流量大小的电脉冲信号。一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器电磁式流量传感器电磁感应原理，只测量导电液体一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器差压式流量传感器膜片受压导致差动变压器铁芯位移一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器5.转速传感器测速发电机测速发电机利用导体切割磁力线所产生的感应电势与转速成比例的原理,把转速变换成相应的感应电势。测速发电机有直流和交流两种形式直流发电

7、机存在电刷等部件易引起故障新型船舶多采用交流测速发电机其电压信号是交变的，需要对它进行相敏整流、滤波后变成直流电压信号一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器测得的转速信号送至转速表来指示主机转速和转向但作为控制系统中转速反馈和转速逻辑鉴别信号不能使用负电压的转速信号，必须经过整流把倒车负极性电压信号转换成正极性电压信号 转换前 转换后一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器磁脉冲转速传感器原理 ：电磁感应，脉冲信号特点：非接触式，寿命长，精度高脉冲频率： Z为齿数 n为转数60为每分钟（秒）一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器1永久磁铁2软磁芯3线圈4非导磁性外壳)(60HznZf为了检测主机的转向

8、，需安装两个磁头，且它们之间错位1/4齿距，使两个磁头所产生的脉冲信号在相应位上相差1/4周期。这两个磁头输出的脉冲信号经整形放大后分别送至D触发器的D端和CP端，由其输出端Q是1或0来判断主机 正转或反转正车时， D端的正脉冲总比CP端超前1/4周期倒车时，CP端的正脉冲总比 D端超前1/4周期期一、船舶常用传感器一、船舶常用传感器1.构成原理组成：测量部分、放大器、反馈部分原理：测量被控量，并把被控量的变化量按比例的转变成标准信号输出标准气压信号：19.6 Kpa-98.1 Kpa0.2kg/cm2-1.0kg/cm20.02MPa -0.1 Mpa标准电流信号0-10mA4-20mA二、

9、变送器二、变送器输入输出特性K放大系数 F反馈系数D测量部分系数当KF1时，上式变为 变送器线性关系变送器输入输出符合线性关系其ymaxymin范围必须符合标准信号二、变送器二、变送器)(10ZDxKFKy)(10ZDxFy.调整零点调整 调量程调整 调F与D零点迁移 调Z0 起始点XMIN不为零量程调整 零点调整与迁移二、变送器二、变送器)(10ZDxFy2.气动压差变送器1-气动功率放大器2-11-锁紧螺母3-调零螺钉4-顶杆5-顶针架6-喷嘴7挡板8-调零、迁移弹簧9-主杠杆10-反馈波纹管12-静压误差调整螺母13-弹性支点14-支架15-正压室16-测量膜盒17-负压室18-锁紧螺母

10、19-底板 单杠杆气动压差变送器二、变送器二、变送器单杠杆气动差压变送器测量部分 把被控量（测量值）变化转换为轴向推力二、变送器二、变送器1-基体;2-基座;3-金属片;4-硬芯;5-单向过载保护圈;6、9-主杠杆;7-密封圈;8-弹性支点;10-弹簧片;11-硅油气动转换部分 把测量部分输出的轴向推力转换成 标准的气压信号-作为差压变送器的输出 二、变送器二、变送器二、变送器二、变送器p2 p1V气源l1l3l2F反 杠杆移动喷嘴喷出气体变化P出 发生变化p出 调量程-调波纹管位置调零-调喷嘴与挡板开度双杠杆差压变送器二、变送器二、变送器1-负压室;2-膜盒;3-正压室;4-弹簧片5-副杠杆

11、;6-弹性支点;7-主杠杆8量程支点;9支架;10-连接杆;11-喷嘴;12-挡板;13-放大器;14-反馈波纹管;15-弹簧双杠杆差压变送器二、变送器二、变送器调量程-调8支点位置调零 -调喷嘴开度量程及零点调整有一气动压差变送器，输出为0.02-0.1MPa,要测量10-20KPa压差,应如何调整？调零 低压通输入10KPa,高压输入20KPa， 调整调零螺丝，使变送器输出为0.02MPa调量程 低压输入10KPa,高压输入30KPa 调整调量程螺丝，使变送器输出为0.1MPa 重复上述过程直至符合要求二、变送器二、变送器3.电容式电动差压变送器原理 压力变化引起电容变化，经电路测量、放大后转换为标准电流信号二、变送器二、变送器测量部分作用：将被测压差P转化为电容变化二、变送器二、变送器转换放大电路二、变送器二、变送器输入输入输出输出-电流信号电流信号 I0调零与调量程 电路与气路连接二、变送器二、变送器有一电动差压变送器，铭牌