控制仪表及系统-差压变送器11课件

1、1.变送器的构成原理；2.量程调整、零点调整和零点迁移；3.差压变送器的构成；4.差压变送器的工作原理和特性分析；5.差压变送器的结构说明；6.低频位移检测放大器；7.整机线路分析；本节重点：第三章 变送器和转换器 变送器的作用是将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)转换成相应的统一标准信号。 转换器的作用是将电、气信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号。 一、构成原理 变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理见图1-3-1a，它包括测量部分（即输入转换部分）、放大器和反馈部分。 式(1-3-2)也可从输入信号zi、z0同反馈信号zf相平衡的原理导出。在KF1时，输

2、入放大器的偏差信号近似为零，故有zi+z0zf ，由此同样可求得如上的输入输出关系式。如果zi、z0和zf 是电量，则把zi+z0zf称为电平衡；如果是力或力矩，则称为力平衡或力矩平衡。显然，可利用输入信号同反馈信号相平衡的原理来分析变送器的特性。 变送器的输入输出特性示于图1-3-1b，xmax、xmin分别为被测变量的上限值和下限值，也即变送器测量范围的上、下限值（图中xmin= 0）；ymax和ymin分别为输出信号的上限值和下限值。它们与统一标准信号的上、下限值相对应。 量程调整、零点调整和零点迁移是变送器的一个共性问题。 1、量程调整 量程调整（即满度调整）的目的是使变送器输出信号的

3、上限值ymax(即统一标准信号的上限值)与测量范围的上限值xmax相对应。图1-3-2所示为变送器量程调整前后的输入输出特性。由图可见，量程调整相当于改变输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号y与被测变量x之间的比例系数。 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。有些变送器还可以通过改变转 换系数C来调整量程。 二、量程调整、零点调整和零点迁移 零点调整和零点迁移的目的，都是使变送器输出信号的下限值ymin（即统一标准信号的下限值）与测量范围的下限值xmin相对应。在xmin= 0时，为零点调整；在xmin 0时，为零点迁移。也就是说，零点调整

4、使变送器的测量起始点为零，而零点迁移则是把测量起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。把测量起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，把测量起始点由零变为某一负值，称为负迁移。图1-3-3所示为变送器零点迁移前后的输入输出特性。 2、零点调整和零点迁移 由图1-3-3可以看出，零点迁移以后，变送器的输入输出特性沿x坐标向右或向左平移了一段距离，其斜率并没有改变，即变送器的量程不变。进行零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的测量灵敏度。 由式(1-3-2)可知，变送器零点调整和零点迁移可通过改变调零信号z0的大小来实现。当z0为负时可实现正迁移；而当z0为正时则可实现负迁移。 深度电流负反馈机

5、械部分电气部分测量部分杠杆系统位移检测 放大器电磁反馈机构图3-4 力平衡式差压变送器构成方框图测量部分转换部分比较环节差压变送器是基于力矩平衡原理工作的。注：未考虑迁移力。注：未考虑迁移力。过载保护图3-5 力平衡式差压变送器结构示意图可改变迁移方向有些变送器中，合二为一图3-5 力平衡式差压变送器结构示意图平衡带拉条图3-5 力平衡式差压变送器结构示意图725匝1450匝240低量程时：2-4短接；高量程时：1-2短接1.反馈动圈；2.导磁体； 3.永久磁钢。磁分路螺钉，量程微调图3-5 力平衡式差压变送器结构示意图限流限能负载当s=/2 时 e2=e2 UCD=e2- e2=0, 差动变

6、压器无输出当se2 UCD=e2- e20, 此时UCD与UAB同相当s/2 时，因差动变压器，上半部磁路磁阻增大互感减小 e2e2 UCD=e2- e20, 此时UCD与UAB反相。电流负反馈偏置电路输出电压输入电压D1、D2 可以提供偏置电压，使三极管BG1正常工作。两个二极管D1、D2就相当于一个稳压管。R2起负反馈作用, 从而稳定了VT1的直流工作点。低频振荡器的起振条件 振荡频率： 相位条件 ： s /2 时， uCD 与 uAB 相位相同，则电路就形成正反馈。 振幅条件：K F = 1, 选择合适的电路参数，可满足这一条件。1f0 = LABC421f0 = LABC42振荡器如何

7、把S转变成电压输出？S3 S2 S1幅值可控工作点注意：该振荡器与一般振荡器的区别S减小振荡回路高输入阻抗整流滤波+_(2).整流滤波见图3-17。振荡器的输出电压uAB经二极管VD4整流以及通过电阻R8、R9和电容C5滤波得到平滑的直流电压信号，再送至功放级。整流滤波电路并联在LAB、C4回路的两端，因此它的总阻抗不能太小，否则将要影响振荡器的工作。穿透电流旁路，改善温度特性稳定工作点 提高输入阻抗采用复合管，提高电流放大倍数PNPNPN+_电平匹配 放大器采用PNP-NPN互补型复合管，其目的一是提高电流放大系数;二是电平配置，使VT2的基极电平与前级输出信号的电平相匹配。 R3为稳定工作

8、点的反馈电阻，同时提高功放级的输入阻抗，有利于滤波器输出电压的稳定。 R5为VT2、VT3集电极与发射极之间的穿透电流提供旁路，用以改善放大器的温度性能。 R5的接人同时也降低了功放级的增益，但提高了电路的稳定性。 R1 、C1起相位校正作用，它对高次谐波造成一相移，破坏其振荡的相位条件，即防止高次谐波产生寄生振荡。R 7起稳定振荡管输人电压的作用。由于VT1的工作点比乙类稍高，在uCD的正负半周，输人阻抗变化较大，接入R7可使差动变压器的副边负载比较均匀。R10用来改变放大器的灵敏度。当变送器用在高量程时，通过端子7、8将R10接入，与差动变压器副边并联，使灵敏度降低。C3、C6为高频旁路电

9、容，可减小交流分量。VD9为防止电源反接的保护二极管。低频放大器线路中其他元件的作用如下:限流限能负载安全火花防爆原则：、电子线路设计上。、安装使用上（不让火花窜入现场）隔离。尽可能减小贮能元件（L、C）并使现有贮能元件在故障情况下释放的能量（电流、电压）限制在安全额定以下。调零F0迁移F0 量程量程一.串联谐振电路:当外来频率加于一串联谐振电路时,它有以下特性:1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最少值,它这个特性在实际应用中叫做陷波器。2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈。3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈容性,相当于一个电容。二.并联谐振电路:当外来频率加于一并联谐振电路时,它有以下特性:1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最大值,它这个特性在实际应用中叫做选频电路。2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容。3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈感性,相当于一个电感线圈。所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生