自动化仪表装置-自动化仪表装置-3变送器课件

第三章变送器ControlInstrumentandComputerControlEquipment3.1.概述3.2.压力变送器3.3.温度变送器探讨若干共性问题第三章变送器ControlInstrumentan变送器是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供监控（显示、记录）或控制之用

3.1概述仪表所在区域现场区域

一次仪表、执行机构所在地二次仪表、安全栅所在地控制室区域变送器是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理位移力矩HzμAmVΩ……被测变量被测对象℃Pam3……传感器变送器显示、控制仪表(装置)4～20mA0～10mA1～5VDC数字通信……微弱信号非线性参数检测的基本过程传感器、变送器可以是一体的（多数），也可以使分离的传感器、变送器一体的检测仪表通常统称为**变送器参数检测时，传感器是必须的，变送器是不一定的什么时候不需要变送器你认为变送器应该具备哪些特征？稳定单值对应线性位移被测变量被测对象℃传感器变送器显示、控制仪表(装置)4～变送器的理想输入输出特性

标准信号非线性、微弱信号被测变量传感器输出位移、力矩、Hz、μA、mV、Ω……变送器4～20mA、0～10mA1～5VDC、……传感器被测变量

变换功能补偿功能调校功能变送器的理想输入输出特性

标准信号非线性、微弱信号被测变量3.1.1变送器的构成原理（模拟+数字）—由4部分组成

模拟变送器3.1.1变送器的构成原理（模拟+数字）—由4部分组成

传感器+以微处理器CPU为核心的组件（包括硬件、软件）数字式变送器—由2大部分组成x传感器A/D转换CPU通信电路数字信号存储器一般形式x传感器A/D转换CPUD/A转换FSK信号存储器通信电路FrequencyShiftKeyingHART仪表10100110···在4～20mA上叠加幅度0.5mA的正弦调制波作为数字信号

相位连续，均值为0，对模拟信号没有影响数字式变送器软件部分包括:自检程序、A/D、量程转换、工程量变换、滤波、误差校正/非线性补偿、D/A、通讯控制、远程设定、报警……传感器+以微处理器CPU为核心的组件（包括硬件、软件）数字式3.1.2变送器的一些共性问题量程调整零点调整和零点迁移

线性化变送器信号传输方式3.1.2变送器的一些共性问题量程调整量程调整：使变送器的输出上限值ymax与测量上限值xmax相对应

相当于改变变送器的输入输出特性的斜率xyxminxmaxyminymax模拟变送器上有一个量程调整电位器软件实现

数字式变送器

Kf↑Ki↑量程

量程

↑↓量程调整

量程调整：使变送器的输出上限值ymax与测量上限值xmax相xyyminymax零点调整和零点迁移

使变送器的输出下限值ymin与测量下限值xmin相对应在xmin=0时，称为零点调整

在xmin≠0时，称为零点迁移xyxminxmaxyminymax

·模拟变送器：调Z0(有调零电位器) ·数字变送器：软件xmin<0，负迁移正迁移，xmin>0(相当于大范围零点调整)xmaxxmin问题1：什么时候需要进行零点调整？问题2：什么时候需要进行量程调整？问题3：零点调整和量程调整可以分别实施吗？问题4：什么时候需要进行零点迁移？xyyminymax零点调整和零点迁移使变送器的输出下限值线性化

原因：传感器的输出与被测参数之间往往存在着非线性关系模拟式变送器非线性补偿方法:方法1：使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性

方法2：使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性

思考：数字变送器如何实现补偿？线性化原因：传感器的输出与被测参数之间往往存在着非线性关系变送器信号传输方式

模拟式变送器：4-20mA、1~5V、0~10mA等数字式变送器：双向全数字量传输信号HART仪表：4-20mA叠加数字信号传输电缆几线？两线？四线？供电电源和输出信号分别用二根导线传输

二根导线同时传送变送器电源和输出信号

变送器工作电流：

变送器最小工作电压：最大负载电阻:最小有效功率:

0~10mA输出的变送器可能采用两线制吗？变送器信号传输方式模拟式变送器：4-20mA、1~5V、0第三章变送器ControlInstrumentationandComputerControlEquipments3.1.概述3.2.压力变送器3.3.温度变送器两类应用最广泛的差压（压力）变送器原理和特点数字式差压（压力）变送器简介差压（压力）变送器的选修安装差压变送器、压力变送器的区别表压、绝压、真空度的概念第三章变送器ControlInstrumentati3.2.1电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件主要包括测量部件和转换放大电路两部分：差压电容膜盒电容-电流转换电路调零电路电流放大器反馈电路ΔpΔCIiIf＋＋Iz－Io测量部分转换放大部分3.2.1电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检ΔP=0Ci1=Ci2(15pF)ΔP＞0Ci1↓Ci2↑δ定极板动极板S0AεCi1S0定极板Ci2P+P-

ΔP=0Ci1

测量部分转换放大部分ΔpIo4-20mA线性线性

测量转换放大ΔpIo4-20mA线性线性

供参考供参考振荡器解调器线性调整IC1基准电压稳压源IC3功放限流负反馈调零零迁RLIoE－If＋IdIz(│)VcVr差动电容框图供参考振荡器解调器线性调整IC1基准电压稳压源IC3功放限流负反馈电容式传感器的发展：金属电容硅微电容(单晶硅材料制成的电容传感器)具有滞后小、稳定性高和重复性好的特点抗静压能力更强、温度影响更小常规结构浮动(镂空)硅微电容正压侧填充液负压侧填充液隔离膜片过压保护膜片先进浮动电容式传感器的发展：金属电容硅微电容(单晶硅材料制成的电容小结：电容式压力（差压）变送器在工业现场应用非常广泛输出信号：标准4～20mADC、HART信号、数字信号等。除了动极板之外，电容式压力变送器没有其它可动部件，机械机构紧凑，稳定性抗震性好，测量精度高，可达0.1级以上。直插式压力变送器单法兰变送器双法兰远传变送器小结：直插式压力变送器单法兰变送器双法兰远传变送器3.2.2.扩散硅式（压阻式）差压变送器

传感器基片材料主要为硅片和锗片p2p1硅杯正压侧隔离膜片引出线负压侧隔离膜片硅油1.负压室2.正压室3.硅杯4.引线

5.硅片Ri1Ri2Ri3Ri4

扩散硅和应变片的区别？3.2.2.扩散硅式（压阻式）差压变送器传感器基片材料主

Ri1Ri2Ri3Ri4

Ri1Ri2Ri3Ri4

构成框图：扩散硅压阻传感器前置放大器调零电路U/I转换△PUsU01UZIO检测部分电磁放大部分

电桥输出电压的差动放大U/I转换构成框图：扩散硅压阻传感器前置调零电路U/I转换△PUsU传感器供电电路为传感器提供恒定的桥路工作电流

设：稳压管VZ1提供的电压为UZ1

传感器供电电路为传感器提供恒定的桥路工作电流

设：稳压管V前置放大器把传感器输出的毫伏信号US放大成Uo1I分析过程：系数K可以通过W1进行调整

前置放大器把传感器输出的毫伏信号US放大成Uo1I分析过程结论：体积小，结构简单，精度一般比应变片式变送器高灵敏系数是金属应变片的几十倍，能测量微小的压力变化动态响应好，迟滞小，可用来测量几千Hz乃至更高的脉动压力也存在温度效应，易受环境温度的影响，但比应变片式仪表好结论：3.2.3数字式差压(压力)变送器

1151/3151系列压力/差压变送器

数字式(智能式)变送器种类较多，结构各异，但总体结构基本相似。ST3000系列压力/差压变送器

美国Rosemount美国Honeywell各种数字式变送器多采用HART协议或如FF等现场总线标准进行通信的EJA系列压力/差压变送器

日本横河3.2.3数字式差压(压力)变送器1151/3151系列传感器三组件：差压、温度和静压差压传感器：扩散硅压阻传感器，主传感器，测量差压温度、静压传感器——辅助传感器，用于补偿，以提高测量精度RAM——存储变送器的各种参数EPROM——存储着与RAM同样的数据。当仪表掉电时，数据被保存，当仪表来电时，EPROM中的数据自动传递到RAM中，不须后备电池变送器设置——通过数字设定器设置，如：仪表的量程、编号、零点调整、量程调整、阻尼时间……——ST3000差压变送器

差压传感器温度传感器静压传感器多路转换A/DCPUD/A数字IOROM、RAM、EPROMHart信号传感器三组件：差压、温度和静压——ST3000差压变送器差——1151智能式差压变送器

传感器AD7715CPUWDTAD421HT2012△PI0是在模拟电容式差送基础上，结合HART技术开发的传感器采用电容式差压传感器具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位转换和有关变送器信息的存储等功能，同时又可传输4~20mADC电流信号，特别适用于工业企业对模拟式1151差压变送器的数字化改造。——1151智能式差压变送器传感器AD7715CPUWDT传感器部分

1.传感器采用电容式差压传感器（金属电容硅微电容）2.将输入差压转换成0～2.5V左右的电压信号。3.变送器的正常工作电流必须等于或小于3.5mA4.传感器部分工作电流为0.8mA左右。供参考AD7715

1.AD7715是美国ADI公司生产的，带有模拟前置放大器的、采用∑-Δ转换技术的16位模数转换器。它具有0.0015％的非线性、片内可编程增益放大器、差动输入、三线串行接口等特点。2.特别适用于智能式变送器，不太适用多路信号频繁切换的场合。3.在低速采样应用中，AD7715的性能佳。但当更新速度大于60Hz时，采出码将出现波动，效果变差。4.AD7715在小信号的采样中得到很好的应用，在热电偶、热电阻测温的应用方面也取得了令人满意的效果。

传感器部分1.传感器采用电容式差压传感器（金属电容硅微电CPU

AT89S8252微处理器，它与MCS-51兼容。2.8Kbytes的FlashROM、2Kbytes的EEPROM、256bytes的RAM、32个I/O口线、两个DPTR、3个16位定时/计数器、1个全双工串行口、可编程看门狗、在片振荡器和时钟电路等。3.CPU采用3V供电，工作频率1.8432MHz。4.CPU采取间断工作方式，1/5时间工作、4/5时间休眠，以降低CPU功耗供参考HART通信部分实现HART协议物理层的硬件电路

CPUAT89S8252微处理器，它与MCS-51兼容。AD421及电压调整电路

供参考将CPU输入的数字信号转换为4～20mA直流电流作为整机的输出将通信部分输入的数字信号叠加在4～20mA直流电流上一起输出与场效应管VT1等组成电压调整电路三极管VT2起分流作用，以减少流过场效应管VT1的电流作用：

AD421及电压调整电路供参考将CPU输入的数字信号转换为WDT监控电路MAX6304ESA复位电路CPU正常工作时WDO输出为高电平，对CPU的工作没有影响CPU受外界干扰不能正常工作时WDO输出将变为低电平，使CPU产生不可屏蔽的中断，将正在处理的数据进行保护；同时经过一段等待时间之后，输出RESET信号对CPU进行复位，使CPU重新进入正常工作

电源故障端PFI经过分压电阻R1、R2接供电源UCC，当电源发生较大波动时，监控电路将产生复位信号，从而有效地防止了电源干扰对CPU的影响。

供参考WDT监控电路MAX6304ESA复位电路CPU正

1151数字式差压变送器的软件

测控程序包括A/D采样程序、非线性补偿程序、量程转换程序、线性或开方输出程序、阻尼程序以及D/A输出程序等通信程序采用串行口中断接收/发送

分为两部分：测控程序和通信程序

供参考1151数字式差压变送器的软件测控程序包括A/D采常用差压（压力）变送器的简单比较：变送器类型传感器使用场合产品类别精度、稳定性价格弹簧管压力表弹性式就地指示--低、稳定低廉应变片式压变电气式常规在线低端较低、一般便宜扩散硅式压变电气式常规在线中低端较前者好较前者高电容式压变弹性式常规在线中端优于0.2%，好较前者高压阻式智能压变电气式智能在线高端高0.1%，好较高电容式智能压变弹性式智能在线高端高0.1%，好较高上述仪表均为系列产品，随着智能仪表的发展，仪表性能不断提高（部分量程的精度优于0.1%），价格不断下降，已逐渐接近常规模拟变送器。常用差压（压力）变送器的简单比较：变送器类型传感器使用场合产3.2.4差压（压力）检测仪表的选型选用＋安装其它种类的仪表也基本适应3.2.4差压（压力）检测仪表的选型选用＋安装其它种类的仪——检测仪表的选用量程精度类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境环境条件防爆高温低温防尘防潮输出信号类型——检测仪表的选用量程精度类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱——检测仪表的选用量程可按规定精度对被测量进行测量的范围太大太小都不合适仪表的量程等级：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们10n倍。在选用仪表量程时，尽可能采用相应规程或者标准中的数值。工作状态最小工作压力最大工作压力稳定压力一般不低于上限值Pmax的1/3＜Pmax的3/4脉动压力＜Pmax的2/3高压＜Pmax的3/5是经验要求，不是绝对的！被测参数一般要求工作在仪表量程1/3~2/3为宜。精度只要能满足生产要求，不必追求过高的精度——检测仪表的选用量程可按规定精度对被测量进行测量的范围仪——检测仪表的选用类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境环境条件防爆高温低温防尘防潮输出信号类型——检测仪表的选用类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境材料及处理检测仪表(包括压力仪表)的敏感元件往往要与被测介质直接接触，因此在选择仪表材料的时候要综合考虑仪表的工作条件。接液件材料隔离膜片排气/排液阀法兰和接头“O”形圈非接液件材料灌充液体螺栓和螺母电气壳体“O”形圈316L不锈钢、哈氏合金C等316不锈钢等316不锈钢等氟橡胶等硅油、氟油等不锈钢等低铜铝合金等丁腈橡胶等腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温介质名称浓度%温度℃316哈氏C蒙乃尔钽介质名称浓度%温度℃316哈氏C蒙乃尔钽硫酸5室温☆☆☆☆氢氟酸5室温××☆×沸点×○○☆48沸点××○×10室温×☆☆☆醋酸100室温☆☆☆☆沸点××○☆沸点☆☆☆☆60室温×☆☆☆甲酸50室温×☆○☆沸点×○○☆沸点×☆○☆80室温×☆☆☆草酸10室温○○○☆沸点××☆○沸点×○○○95室温☆☆×☆柠檬酸50室温☆☆○☆沸点××××沸点☆☆○☆盐酸5室温×○×☆苛性钠20室温☆☆☆×沸点×××☆沸点☆☆○×10室温×○×☆40室温☆☆☆×沸点×××☆沸点☆☆○×20室温×○×○氯化铁30室温×○×☆沸点×××○沸点×××☆35室温×○×○氯化钠10室温☆☆☆☆沸点×××○沸点○☆☆☆硝酸10室温☆○×☆20室温○☆

☆沸点☆○×☆25室温○☆☆☆30室温☆○×☆沸点○☆☆☆沸点○××☆饱和沸点○○

☆68室温☆○

☆氯化铵25室温○☆○☆沸点○×

☆沸点○☆○☆发烟室温

☆氯化镁42室温○☆○☆沸点

☆沸点○☆○☆304不锈钢：很常见的不锈钢，广泛用于生活中，如不锈钢餐具、不锈钢栏杆等。304中最重要的元素是Ni、Cr，行业标准是Ni≥8%，Cr≥18%，因此304也称为18/8不锈钢316不锈钢：添加了Mo元素，其耐蚀性、耐高温强度更好，可在较苛酷条件下使用；钼很容易和高价硫离子反应生成硫化物，没有任何一种不锈钢是超级无敌耐腐蚀的。**不锈钢就是一块杂质较多的钢，不过这些杂质可都比钢更耐腐蚀**哈氏合金(Hastelloyalloy)就是美国哈氏合金国际公司所生产的镍基耐蚀合金的商业牌号的统称，哈氏合金C系列在氧化和还原状态中，对大多数腐蚀介质都具有优异的耐腐蚀性能。蒙乃尔合金又称镍合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好，强度高，同时具有良好的机械性能。钽（tan）化学符号是Ta，原子序数是73，为高熔点金属(熔点2996℃)，具有极高的抗腐蚀性，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用钽在酸性电解液中可形成稳定的阳极氧化膜，因此，钽电容器最著名、用量也最大，钽电容具有容量大、体积小和可靠性好等优点，介质名称浓度%温度℃316哈氏C蒙乃尔钽介质名称浓度%温注：☆——耐蚀性好的材料；○——尚耐蚀的材料；×——不耐蚀的材料。

介质名称浓度%温度℃316哈氏C蒙乃尔钽介质名称浓度%温度℃316哈氏C蒙乃尔钽磷酸30室温☆☆×☆苛性钾50室温○○☆☆沸点○☆×☆硫酸铵20室温☆☆☆☆60室温☆☆×☆饱和沸点☆○○☆沸点○☆×☆硫酸钠50室温☆☆☆☆70室温☆☆×☆沸点☆☆○☆沸点×○×☆硝酸铵10室温☆☆×☆80室温☆☆×☆沸点☆☆×☆沸点×××☆硝酸钾全部室温○○○☆硫酸+硝酸室温

☆氯气干室温☆☆○☆铬水20室温

☆

☆湿室温×○

☆沸点

☆

☆氯水饱和室温×○○☆王水

室温×☆

☆二氧化硫湿沸点☆

☆沸点××

☆

室温☆

☆氨水<10050☆☆

硫化氯湿室温☆

☆☆100○☆

注：☆——耐蚀性好的材料；○——尚耐蚀的材料；×——不耐蚀的膜片材料：除传统使用的哈氏合金、蒙乃尔合金、钽外，还增加了钛和锆，丰富了隔离膜片的材质。材质名称适用示例哈氏合金C各种有机酸，无机酸，碱类蒙乃尔碱类，氢氟酸钽盐酸，硫酸，硝酸，王水金和陶瓷镀层脱硫设备，制氢及供氢装置锆盐酸，氢氧化钠，漂白剂钛氯化物，硫化物膜片材料：除传统使用的哈氏合金、蒙乃尔合金、钽外，还增加了钛腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境材料及处理氨用压力表则要求仪表的材料不允许采用铜或铜合金，因为氨气对铜的腐蚀性极强；被测介质中的氢原子透过隔离膜片，进入充灌液并形成气体，导致不能正确传递压力的现象称为“变送器的透氢”氢原子从设备表面渗入钢内部与不稳定的碳化物发生反应生成甲烷，使钢脱碳，机械强度受到永久性的破坏叫“氢腐蚀”必要的时候需要对隔离膜片作耐透氢处理处理方法：如经金、陶瓷镀膜处理的双镀层隔离膜片，可完全抑制透氢，更适用于炼油脱硫设备和制氢装置。腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温材料及处理腐蚀性介质测量特殊参数测量高温条件真空环境表面处理选择恰当的远传装置、灌充液测量O2、Cl2等高活性介质时，表面应做禁油、脱脂处理，灌充液宜选惰性填充液，如氟油测量高温介质，应选用适当的填充液，如高温硅油；如温度特别高，应通过延长引压管等手段降低测量介质的温度。在高真空场合（如<50kPa绝压），通常需要对零件高真空脱气等处理灌充液温度范围（℃）普通硅油-40~149高温硅油15~315惰性填充液氟油-45~205材料及处理腐蚀性介质测量特殊参数测量高温条件真空环境表面处理环境条件防爆高温低温防尘防潮选用恰当的仪表防护等级，如IP67应选择防爆型压力仪表，隔爆型、本安型温度系数小小的敏感元件以及其他变换元件ExdⅡCT6ExiaⅡCT6普通型/隔爆型的使用本安型(必需与安全栅连用)环境条件防爆高温低温防尘防潮选用恰当的仪表防护等级，如IP6类型材料及处理环境条件输出信号类型就地显示仪表在线测量仪表模拟信号输出数字信号输出一般压力测量快速变化压力只需现场观察压力变化的，可选就地指示型的仪表；如需将信号传到其他仪表显示控制的，则可选用有电信号输出的仪表；如果要检测快速变化的压力信号，则可选用电气式，如压阻式差压变送器；如果控制系统要求能进行数字量通信，则可选用智能式压力检测仪表。

上述选型原则也适用于差压、流量、液位等其它检测仪表的选型类型材料及处理环境条件输出信号类型就地显示仪表在线测量仪表模第三章变送器ControlInstrumentandComputerControlEquipment3.1.概述3.2.压力变送器3.3.温度变送器主要针对热电阻、热电偶温度测量有哪几种类型的仪表？热电偶温度变送器的基本要求是什么？热电阻温度变送器的基本要求是什么？冷端温度补偿和线性化克服引线电阻和线性化第三章变送器ControlInstrumentan知识回顾——三个温标☆摄氏温标：1740年瑞典天文学家Anders

Celsius提出的，在标准大气压下，把纯水冰点规定为0度，沸点规定为100度。将汞柱在这两点间等分100格，每等分格为摄氏1度，标记为℃。☆华氏温标：1714年德国物理学家华伦海特DanielFahrenheit(主要定居荷兰）提出的，在标准大气压下，把冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为零度，冰的熔点定为32度，水的沸点定为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为℉。☆开氏温标：又称热力学温标，是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，单位记为K，其规定分子运动停止时的温度为绝对零度，因此又称绝对温标。规定水的三相点为273.16K；由于水的三相点在摄氏温标上为0.01℃，故0℃=273.15K。热力学温标是七个国际单位制基本单位之一。七个国际基本单位是：米、千克、秒、摩尔、安培、开尔文、坎德拉知识回顾——三个温标☆摄氏温标：1740年瑞典天文学家And知识回顾——几种工业常用的测温仪表——膨胀式温度计（双金属温度计）膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的，它们一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度的。结构简单、牢固，可部分取代水银温度计，多用于就地测量。测温范围大致为-80℃—600℃，精度等级通常为1.5级。知识回顾——几种工业常用的测温仪表——膨胀式温度计（双金属温

接触电势温差电势TT0AB热端冷端

知识回顾——几种工业常用的测温仪表——热电偶

接触电势TT0AB热端冷端

知识回顾——几种工业常用的测温热电阻热效应：导体或半导体的阻值随温度的升高而增加或减少。半导体热敏电阻

金属热电阻温度系数大（后者10倍以上）温度系数较小非线性更大，一致性很差非线性较小，一致性较好有正温度系数热敏电阻PTC有负温度系数热敏电阻NTC临界温度系数热敏电阻CTR(到某温度后电阻值随温度急剧变化，报警用)测温范围不高，一般＜150℃Pt(＜850℃)、Cu(＜150℃)、Ni等前两种的稳定性、重复性较好，其他材料均有各种问题，不易加工Pt10、Pt20、Pt50、Pt100、Pt500、Pt1000……知识回顾——几种工业常用的测温仪表——热电阻热电阻热效应：导体或半导体的阻值随温度的升高而增加或减少。半普通型铠装型表面型——热电阻、热电偶的结构形式无固定装置（焊接式安装）固定螺纹式安装活动法兰式安装普通型铠装型表面型——热电阻、热电偶的结构形式无固定装置（焊测温热电阻传感器的分类

一、金属热电阻的正温度系数温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。

测温热电阻可分为金属和半导体两大类。测温热电阻传感器的分类一、金属热电阻的正温度系数金属丝电阻随温度增高而变大的演示

取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484Ω。请说明钨丝的温度系数的正负。金属丝电阻随温度增高而变大的演示取一只100W/220V超导现象

1911年，荷兰物理学家昂内斯（KamerlinghOnnes）在用液氦将汞的温度降到4.2K时，发现汞的电阻降为零。昂内斯将这种现象称为物质的超导性。后来昂内斯和其他科学家陆续发现了其他一些金属也是超导体。昂内斯因为这项重大发现而获得1913年的诺贝尔物理学奖。超导磁悬浮超导现象1911年，荷兰物理学家昂内斯（Kamerling易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻

制作热电阻的材料必须具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、一致性好、使用温度范围宽、加工容易等特点。（）易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻制作热电阻的材料金属热电阻材料的主要技术性能

金属热电阻材料的主要技术性能热电阻的阻值Rt与温度t的关系表达式Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3+Dt4)式中Rt——热电阻在t时的电阻值；R0——热电阻在0℃时的电阻值；A、B、C、D——温度系数热电阻的阻值Rt与t之间并不完全呈线性关系。在规定的测温范围内，根据国际电工委员会（IEC）颁布的分度表数值，列出每隔1℃的Rt电阻值，这种表格称为热电阻分度表在工程中，若不考虑线性度误差的影响，有时也可以利用温度系数α来近似计算热电阻的阻值Rt。即：Rt=R0(1+αt）。热电阻的阻值Rt与温度t的关系表达式Rt=R0(1+At装配式铂热电阻

0℃时的电阻为100Ω接线盒装配式铂热电阻0℃时的电阻为100Ω接线盒小型铂热电阻

小型铂热电阻防爆式铂热电阻

坚实的外壳起“隔爆”作用，工作电流控制在安全范围。防爆式铂热电阻坚实的外壳起“隔爆”作用，铠装式铂热电阻

1－接线盒2－引出线密封管3－法兰盘4－柔性外套管（可达百米）5－测温端部铠装式铂热电阻1－接线盒2－引出线密封管3－2022/12/2463端面式热电阻及其在测温端面的安装能更快速地反映被测端面的实际温度。2022/12/2063端面式热电阻及其在测温端面的安装能更汽车用水温传感器及水温表

铜热电阻汽车用水温传感器及水温表铜热电阻可设定温度的温度控制箱

旋转式机械设定开关

拨码式设定开关不易被改动，适合车间使用可设定温度的温度控制箱旋转式机械设定开关拨码金属热电阻的测量转换电路方案一：二线制电桥测量电路R1为铂热电阻，R2、R3、R4为锰铜精密电阻(固定电阻)。电桥的调零在0℃的情况下进行。热电阻Rt被安装在测温点上,然后用连接导线连接到电桥的接线端子上。引线电阻r1a、r1b及其随长度和温度的变化将引起测量误差。金属热电阻的测量转换电路方案一：二线制电桥测量电路R1为铂热方案二：四线制恒流测量电路恒流源Ii的恒定激励电流流过Rt，在Rt上产生降压Uo=IiRt。输出电压Uo的变化量ΔUo与被测温度变化引起的电阻变化量ΔR成正比。由于输出电压是直接从Rt两端引出的，所以激励电流Ii在r1a、r1b上的压降就不被包括到Uo中，因此可以克服引线电阻的影响。本底电压Uo0所占比例较大，而反映温度变化的ΔUo相对较小，降低了系统的分辨力。方案二：四线制恒流测量电路恒流源Ii的恒定激励电流流过Rt方案三：三线制电桥测量电路1－连接电缆2－屏蔽层3－恒流源4－法兰盘安装孔RP1－调零电位器RP2－调满度电位器方案三：三线制电桥测量电路1－连接电缆2－屏蔽层3－三线制电桥特点采用三线制单臂电桥可以消除和减小引线电阻的影响。热电阻Rt用三根导线①、②、③引至测温电桥。

其中两根引线的内阻（r1、r4）分别串入测量电桥相邻两臂的R1、R4上，(R1+r1)/R2=(R4+r4)/R3。引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响而引起的测量误差。三线制电桥特点采用三线制单臂电桥可以消除和减小引线电阻的影响放大器4个主要电阻阻值的确定若希望t＝100℃时，放大器的输出电压Uo2＝1.00V,则K=10.82倍。Rf的取值不能太小，一般应大于10kΩ。若考虑到非理想运放的输入失调电流和失调电压以及输入偏置电流均不为零，所以Rf不应超过1MΩ。为了增大桥路的负载电阻,可以取R11=R12为整数值100kΩ,则R13=Rf的理论值约为1082k,取标称值1MΩ。若选用Pt100标准热电阻，当t＝100℃时，查Pt100分度表，得到R100℃=134.71Ω。设桥路激励源电压Uac=1.25V，选取R3、R4为100Ω精密锰铜线绕电阻，流过热电阻的电流不能超过10mA。若忽略r1、r2、RP1、RP2、R7的影响，由分压比公式可得桥路的输出电压为放大器4个主要电阻阻值的确定若希望t＝100℃时，放大器的输二、热敏电阻传感器（简称热敏电阻）

热敏电阻分类：负温度系数（NTC，NegativeTemperatureCoefficient）、正温度系数（PTC，PositiveTemperatureCoefficient）之分。

NTC又可分为两大类：

第一类的电阻值与温度之间呈严格的负指数关系，因此可用于测量温度：

第二类为突变型（CTR）。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降，可用于控制温度或抑制浪涌电流。二、热敏电阻传感器（简称热敏电阻）热敏电阻分NTC热敏电阻的

材料与特性以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成。在低温时,这些氧化物材料的载流子(电子和空穴)数目少,所以其电阻值较高。随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。电阻率和温度系数随材料成分比例、烧结温度和结构状态不同而变化。

现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系列NTC热敏电阻材料。NTC热敏电阻的

材料与特性以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主热敏电阻的外形、结构及符号

a）圆片形b）柱形c）珠形d）铠装型e）厚膜型f）贴片式g）图形符号1－热敏电阻2－玻璃外壳3－引出线4－纯铜外壳5－传热安装孔热敏电阻的外形、结构及符号a）圆片形b）柱形c）珠形PTC热敏电阻在钛酸钡里掺杂其它的多晶陶瓷材料,压制成圆片等形状,烧结而成PTC热敏电阻，属于临界温度型(CTR)。当温度上升到某临界点时,其电阻值突然上升,可用于电路的限流、过载保护。大功率PTC还可用作暖风机中的加热元件。恒温加热用PTC热敏电阻PTC热敏电阻在钛酸钡里掺杂其它的多晶陶瓷材料,压制成圆片等热敏电阻外形

MF12型NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻热敏电阻外形MF12型NTC热敏电阻聚脂塑其他形式的热敏电阻

玻璃封装NTC热敏电阻MF58型热敏电阻其他形式的热敏电阻玻璃封装NTC热敏电阻MF58其他形式的热敏电阻

带安装孔的热敏电阻大电流PTC热敏电阻其他形式的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大电流PTC热敏电阻其他形式的热敏电阻（续）

贴片式NTC热敏电阻其他形式的热敏电阻（续）贴片式NTC热敏电阻其他形式的热敏电阻（续）

MF58型（珠形）高准确度负温度系数热敏电阻MF5A-3型热敏电阻其他形式的热敏电阻（续）MF58型（珠形）高准确度各种非标热敏电阻各种非标热敏电阻非标热敏电阻（续）

非标热敏电阻（续）非标热敏电阻（续）

非标热敏电阻（续）热敏电阻式温度面板表

热敏电阻

LCD显示器热敏电阻式温度面板表热敏电阻LCD显示器热敏电阻电子体温表

热敏电阻电子体温表热敏电阻用于CPU的温度测量

.热敏电阻用于CPU的温度测量.热敏电阻用于电热水器的温度控制

热敏电阻用于电热水器的温度控制热敏电阻用于继电器控制

在电动机的定子绕组中嵌入负温度突变型热敏电阻，并与继电器串联。当电动机过载时定子电流增大，引起发热。当温度大于突变点时，电路中的电流可以由十分之几毫安突变为几十毫安，因此继电器动作，触发电动机保护电路，从而实现过热保护。由以上分析可知，必须使用负温度系数的突变型热敏电阻与继电器串联。温度突变点应略高于电动机最高工作壳温。KA为续流二极管。热敏电阻用于继电器控制在电动机的定子绕组中嵌入负温度突变型热敏电阻用于自恢复熔断器高分子聚合物正温度热敏电阻是由聚合物与导电晶粒等所构成。导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。当正常工作电流通过（或元件处于正常环境温度）时，自复熔断器呈低阻状态。当电路中有异常过电流,或环境温度超过额定值时,热量使聚合物迅速膨胀,切断导电粒子所构成的导电通路,自恢复熔断器呈高阻状态；当电路中过电流(或超温状态)消失后,聚合物冷却,体积恢复正常,PTC中的导电粒子又重新构成导电通路。热敏电阻用于自恢复熔断器高分子聚合物正温度热敏电阻是由聚合物冷端补偿电路线性化补偿电路3.3.1.模拟式热电偶温度变送器UzR100RCU2R105abcd基准电压RCU1R103

+

+

冷端补偿电路线性化补偿电路3.3.1.模拟式热电偶温度UzR100RCU2R105abcd基准电压RCU1R103

+

+

UzR100RCU2R105abcd基准电压RCU1R103另一种更常用的热电偶冷端温度补偿电路：电桥补偿设计一个电桥，两个桥臂电流相等（I）

可实现冷端温度良好补偿

另一种更常用的热电偶冷端温度补偿电路：电桥补偿设计一个电桥，

线性化补偿电路

＋－＋

线性化补偿电路

＋－＋

线性化补偿电路

＋－＋

现象分析当Uc>Us1＋UVZ(稳压管导通电压)，稳压管导通，相当于R119与R120并联(稳压管的动态电阻很小，可忽略)……否则，稳压管截止开路，该支路对电路特性无影响各支路导通与否取决于Usi和运放输出电压分析3种情况： 全部不导通 与R120并联的支路逐个导通

R116支路导通线性化补偿电路

＋－＋

现第一种情况：全部支路不导通

＋－＋

第一种情况：全部支路不导通

＋－＋

第一种情况：全部支路不通

第二种情况R119支路导通＞

第三种情况R116支路导通

＞

热电偶和被测温度之间存在着一定非线性关系，线性化电路处于反馈回路中，是用折线来近似热电偶的非线性特性。

＋－＋

第一种情况：

第二种情况US1R119＋－＋UaR121R122R120ROR115UfU02UCRaUS1

R119＋－＋UaR121R122R120ROR115UfU02UCRaR119＋－＋UaR121R122R120ROR115UfU02UCRa

US1R119＋－＋UaR121R122R120ROR1153.3.2.模拟式热电阻温度变送器用热电阻测温，通常要解决两个问题：（1）非线性（2）引线电阻

3.3.2.模拟式热电阻温度变送器用热电阻测温，通常要解

实践表明，当选取g=4×10-4Ω-1时，在0～500℃测温度范围内，铂电阻Rt两端的电压信号Ut与被测温度t之间的非线性误差最小。非线性补偿

实践表明，当选取g=4×1引线电阻的克服

引线电阻的克服

另一种更常用的三线制热电阻输入电路：电桥输入另一种更常用的三线制热电阻输入电路：电桥输入3.3.3.一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。测量元件变送器模块tEtRtI0优点：体积小、重量轻、现场安装方便，对于热电偶变送器，不必采用补偿导线，节省安装费用。因而在工业生产中得到广泛应用。由于一体化温度变送器直接安装在现场，因此变送器一般采用环氧树脂全固化封装。但由于内部的集成电路一般情况下工作温度在–20～+80℃范围内，因此在使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。3.3.3.一体化温度变送器所谓一体化温度变送器，是指将变送AD693一体化温度变送器品种较多，其变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，AD693就是一种常用的芯片输入范围：0～100mV，可调（芯片内部变换为0～60mV）输出范围：4～20mA、0～20mA或12±8mA等多种直流电流输出信号0～100mV0~60mV0~16mA

芯片本身没有非线性补偿功能AD693一体化温度变送器品种较多，其变送器模块大多数以AD693构成的热电偶温度变送器经过设计也可以实现非线性补偿AD693构成的热电偶温度变送器经过设计也可以实现非线性补

输入电路

量程调整由于V/I变换器的转换系数是定值，调整信号放大倍数，可以调整不同的输入信号范围。不同的输入信号范围，AD693引脚14、15、16所接电阻的数值和接法是不同的。参考计算公式为0～30mV的输入信号，要求在引脚14、15外接一个电阻R14-15

30～60mV的输入信号，要求在引脚15、16外接一个电阻R15-16

刚好30mV，两边开路，放大倍数为2输入电路

量程调整由于V/I变换器的转换系数是定值，变送器的静特性从上式可以看出：1)变送器的输出电流I0­与热电偶的热电势Et成正比关系。2)合理选择RCu的数值可使RCu随温度变化而引起的I1RCu变化量的绝对值近似等于热电偶因冷端温度变化所引起的热电势Et的变化值，两者互相抵消。3)改变RW1以实现变送器的零点调整和零点迁移4)改变转换系数K（主要指K1），可以改变仪表的量程。5)零点调整和量程调整相互有影响

变送器的静特性从上式可以看出：

AD693构成的热电阻温度变送器

AD693构成的热电阻温度变送器

1073.3.4.智能式温度变送器特点：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……1073.3.4.智能式温度变送器特点：量程范围宽、精度TT302温度变送器的硬件构成热电阻的引线电阻如何克服？热电偶的冷端温度如何补偿？非线性如何补偿？TT302温度变送器的硬件构成热电阻的引线电阻如何克服？热第三章变送器ControlInstrumentandComputerControlEquipment3.1.概述3.2.压力变送器3.3.温度变送器探讨若干共性问题第三章变送器ControlInstrumentan变送器是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供监控（显示、记录）或控制之用

3.1概述仪表所在区域现场区域

一次仪表、执行机构所在地二次仪表、安全栅所在地控制室区域变送器是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理位移力矩HzμAmVΩ……被测变量被测对象℃Pam3……传感器变送器显示、控制仪表(装置)4～20mA0～10mA1～5VDC数字通信……微弱信号非线性参数检测的基本过程传感器、变送器可以是一体的（多数），也可以使分离的传感器、变送器一体的检测仪表通常统称为**变送器参数检测时，传感器是必须的，变送器是不一定的什么时候不需要变送器你认为变送器应该具备哪些特征？稳定单值对应线性位移被测变量被测对象℃传感器变送器显示、控制仪表(装置)4～变送器的理想输入输出特性

标准信号非线性、微弱信号被测变量传感器输出位移、力矩、Hz、μA、mV、Ω……变送器4～20mA、0～10mA1～5VDC、……传感器被测变量

变换功能补偿功能调校功能变送器的理想输入输出特性

标准信号非线性、微弱信号被测变量3.1.1变送器的构成原理（模拟+数字）—由4部分组成

模拟变送器3.1.1变送器的构成原理（模拟+数字）—由4部分组成

传感器+以微处理器CPU为核心的组件（包括硬件、软件）数字式变送器—由2大部分组成x传感器A/D转换CPU通信电路数字信号存储器一般形式x传感器A/D转换CPUD/A转换FSK信号存储器通信电路FrequencyShiftKeyingHART仪表10100110···在4～20mA上叠加幅度0.5mA的正弦调制波作为数字信号

相位连续，均值为0，对模拟信号没有影响数字式变送器软件部分包括:自检程序、A/D、量程转换、工程量变换、滤波、误差校正/非线性补偿、D/A、通讯控制、远程设定、报警……传感器+以微处理器CPU为核心的组件（包括硬件、软件）数字式3.1.2变送器的一些共性问题量程调整零点调整和零点迁移

线性化变送器信号传输方式3.1.2变送器的一些共性问题量程调整量程调整：使变送器的输出上限值ymax与测量上限值xmax相对应

相当于改变变送器的输入输出特性的斜率xyxminxmaxyminymax模拟变送器上有一个量程调整电位器软件实现

数字式变送器

Kf↑Ki↑量程

量程

↑↓量程调整

量程调整：使变送器的输出上限值ymax与测量上限值xmax相xyyminymax零点调整和零点迁移

使变送器的输出下限值ymin与测量下限值xmin相对应在xmin=0时，称为零点调整

在xmin≠0时，称为零点迁移xyxminxmaxyminymax

·模拟变送器：调Z0(有调零电位器) ·数字变送器：软件xmin<0，负迁移正迁移，xmin>0(相当于大范围零点调整)xmaxxmin问题1：什么时候需要进行零点调整？问题2：什么时候需要进行量程调整？问题3：零点调整和量程调整可以分别实施吗？问题4：什么时候需要进行零点迁移？xyyminymax零点调整和零点迁移使变送器的输出下限值线性化

原因：传感器的输出与被测参数之间往往存在着非线性关系模拟式变送器非线性补偿方法:方法1：使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性

方法2：使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性

思考：数字变送器如何实现补偿？线性化原因：传感器的输出与被测参数之间往往存在着非线性关系变送器信号传输方式

模拟式变送器：4-20mA、1~5V、0~10mA等数字式变送器：双向全数字量传输信号HART仪表：4-20mA叠加数字信号传输电缆几线？两线？四线？供电电源和输出信号分别用二根导线传输

二根导线同时传送变送器电源和输出信号

变送器工作电流：

变送器最小工作电压：最大负载电阻:最小有效功率:

0~10mA输出的变送器可能采用两线制吗？变送器信号传输方式模拟式变送器：4-20mA、1~5V、0第三章变送器ControlInstrumentationandComputerControlEquipments3.1.概述3.2.压力变送器3.3.温度变送器两类应用最广泛的差压（压力）变送器原理和特点数字式差压（压力）变送器简介差压（压力）变送器的选修安装差压变送器、压力变送器的区别表压、绝压、真空度的概念第三章变送器ControlInstrumentati3.2.1电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件主要包括测量部件和转换放大电路两部分：差压电容膜盒电容-电流转换电路调零电路电流放大器反馈电路ΔpΔCIiIf＋＋Iz－Io测量部分转换放大部分3.2.1电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检ΔP=0Ci1=Ci2(15pF)ΔP＞0Ci1↓Ci2↑δ定极板动极板S0AεCi1S0定极板Ci2P+P-

ΔP=0Ci1

测量部分转换放大部分ΔpIo4-20mA线性线性

测量转换放大ΔpIo4-20mA线性线性

供参考供参考振荡器解调器线性调整IC1基准电压稳压源IC3功放限流负反馈调零零迁RLIoE－If＋IdIz(│)VcVr差动电容框图供参考振荡器解调器线性调整IC1基准电压稳压源IC3功放限流负反馈电容式传感器的发展：金属电容硅微电容(单晶硅材料制成的电容传感器)具有滞后小、稳定性高和重复性好的特点抗静压能力更强、温度影响更小常规结构浮动(镂空)硅微电容正压侧填充液负压侧填充液隔离膜片过压保护膜片先进浮动电容式传感器的发展：金属电容硅微电容(单晶硅材料制成的电容小结：电容式压力（差压）变送器在工业现场应用非常广泛输出信号：标准4～20mADC、HART信号、数字信号等。除了动极板之外，电容式压力变送器没有其它可动部件，机械机构紧凑，稳定性抗震性好，测量精度高，可达0.1级以上。直插式压力变送器单法兰变送器双法兰远传变送器小结：直插式压力变送器单法兰变送器双法兰远传变送器3.2.2.扩散硅式（压阻式）差压变送器

传感器基片材料主要为硅片和锗片p2p1硅杯正压侧隔离膜片引出线负压侧隔离膜片硅油1.负压室2.正压室3.硅杯4.引线

5.硅片Ri1Ri2Ri3Ri4

扩散硅和应变片的区别？3.2.2.扩散硅式（压阻式）差压变送器传感器基片材料主

Ri1Ri2Ri3Ri4

Ri1Ri2Ri3Ri4

构成框图：扩散硅压阻传感器前置放大器调零电路U/I转换△PUsU01UZIO检测部分电磁放大部分

电桥输出电压的差动放大U/I转换构成框图：扩散硅压阻传感器前置调零电路U/I转换△PUsU传感器供电电路为传感器提供恒定的桥路工作电流

设：稳压管VZ1提供的电压为UZ1

传感器供电电路为传感器提供恒定的桥路工作电流

设：稳压管V前置放大器把传感器输出的毫伏信号US放大成Uo1I分析过程：系数K可以通过W1进行调整

前置放大器把传感器输出的毫伏信号US放大成Uo1I分析过程结论：体积小，结构简单，精度一般比应变片式变送器高灵敏系数是金属应变片的几十倍，能测量微小的压力变化动态响应好，迟滞小，可用来测量几千Hz乃至更高的脉动压力也存在温度效应，易受环境温度的影响，但比应变片式仪表好结论：3.2.3数字式差压(压力)变送器

1151/3151系列压力/差压变送器

数字式(智能式)变送器种类较多，结构各异，但总体结构基本相似。ST3000系列压力/差压变送器

美国Rosemount美国Honeywell各种数字式变送器多采用HART协议或如FF等现场总线标准进行通信的EJA系列压力/差压变送器

日本横河3.2.3数字式差压(压力)变送器1151/3151系列传感器三组件：差压、温度和静压差压传感器：扩散硅压阻传感器，主传感器，测量差压温度、静压传感器——辅助传感器，用于补偿，以提高测量精度RAM——存储变送器的各种参数EPROM——存储着与RAM同样的数据。当仪表掉电时，数据被保存，当仪表来电时，EPROM中的数据自动传递到RAM中，不须后备电池变送器设置——通过数字设定器设置，如：仪表的量程、编号、零点调整、量程调整、阻尼时间……——ST3000差压变送器

差压传感器温度传感器静压传感器多路转换A/DCPUD/A数字IOROM、RAM、EPROMHart信号传感器三组件：差压、温度和静压——ST3000差压变送器差——1151智能式差压变送器

传感器AD7715CPUWDTAD421HT2012△PI0是在模拟电容式差送基础上，结合HART技术开发的传感器采用电容式差压传感器具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位转换和有关变送器信息的存储等功能，同时又可传输4~20mADC电流信号，特别适用于工业企业对模拟式1151差压变送器的数字化改造。——1151智能式差压变送器传感器AD7715CPUWDT传感器部分

1.传感器采用电容式差压传感器（金属电容硅微电容）2.将输入差压转换成0～2.5V左右的电压信号。3.变送器的正常工作电流必须等于或小于3.5mA4.传感器部分工作电流为0.8mA左右。供参考AD7715

1.AD7715是美国ADI公司生产的，带有模拟前置放大器的、采用∑-Δ转换技术的16位模数转换器。它具有0.0015％的非线性、片内可编程增益放大器、差动输入、三线串行接口等特点。2.特别适用于智能式变送器，不太适用多路信号频繁切换的场合。3.在低速采样应用中，AD7715的性能佳。但当更新速度大于60Hz时，采出码将出现波动，效果变差。4.AD7715在小信号的采样中得到很好的应用，在热电偶、热电阻测温的应用方面也取得了令人满意的效果。

传感器部分1.传感器采用电容式差压传感器（金属电容硅微电CPU

AT89S8252微处理器，它与MCS-51兼容。2.8Kbytes的FlashROM、2Kbytes的EEPROM、256bytes的RAM、32个I/O口线、两个DPTR、3个16位定时/计数器、1个全双工串行口、可编程看门狗、在片振荡器和时钟电路等。3.CPU采用3V供电，工作频率1.8432MHz。4.CPU采取间断工作方式，1/5时间工作、4/5时间休眠，以降低CPU功耗供参考HART通信部分实现HART协议物理层的硬件电路

CPUAT89S8252微处理器，它与MCS-51兼容。AD421及电压调整电路

供参考将CPU输入的数字信号转换为4～20mA直流电流作为整机的输出将通信部分输入的数字信号叠加在4～20mA直流电流上一起输出与场效应管VT1等组成电压调整电路三极管VT2起分流作用，以减少流过场效应管VT1的电流作用：

AD421及电压调整电路供参考将CPU输入的数字信号转换为WDT监控电路MAX6304ESA复位电路CPU正常工作时WDO输出为高电平，对CPU的工作没有影响CPU受外界干扰不能正常工作时WDO输出将变为低电平，使CPU产生不可屏蔽的中断，将正在处理的数据进行保护；同时经过一段等待时间之后，输出RESET信号对CPU进行复位，使CPU重新进入正常工作

电源故障端PFI经过分压电阻R1、R2接供电源UCC，当电源发生较大波动时，监控电路将产生复位信号，从而有效地防止了电源干扰对CPU的影响。

供参考WDT监控电路MAX6304ESA复位电路CPU正

1151数字式差压变送器的软件

测控程序包括A/D采样程序、非线性补偿程序、量程转换程序、线性或开方输出程序、阻尼程序以及D/A输出程序等通信程序采用串行口中断接收/发送

分为两部分：测控程序和通信程序

供参考1151数字式差压变送器的软件测控程序包括A/D采常用差压（压力）变送器的简单比较：变送器类型传感器使用场合产品类别精度、稳定性价格弹簧管压力表弹性式就地指示--低、稳定低廉应变片式压变电气式常规在线低端较低、一般便宜扩散硅式压变电气式常规在线中低端较前者好较前者高电容式压变弹性式常规在线中端优于0.2%，好较前者高压阻式智能压变电气式智能在线高端高0.1%，好较高电容式智能压变弹性式智能在线高端高0.1%，好较高上述仪表均为系列产品，随着智能仪表的发展，仪表性能不断提高（部分量程的精度优于0.1%），价格不断下降，已逐渐接近常规模拟变送器。常用差压（压力）变送器的简单比较：变送器类型传感器使用场合产3.2.4差压（压力）检测仪表的选型选用＋安装其它种类的仪表也基本适应3.2.4差压（压力）检测仪表的选型选用＋安装其它种类的仪——检测仪表的选用量程精度类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境环境条件防爆高温低温防尘防潮输出信号类型——检测仪表的选用量程精度类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱——检测仪表的选用量程可按规定精度对被测量进行测量的范围太大太小都不合适仪表的量程等级：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们10n倍。在选用仪表量程时，尽可能采用相应规程或者标准中的数值。工作状态最小工作压力最大工作压力稳定压力一般不低于上限值Pmax的1/3＜Pmax的3/4脉动压力＜Pmax的2/3高压＜Pmax的3/5是经验要求，不是绝对的！被测参数一般要求工作在仪表量程1/3~2/3为宜。精度只要能满足生产要求，不必追求过高的精度——检测仪表的选用量程可按规定精度对被测量进行测量的范围仪——检测仪表的选用类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀特殊参数测量高温条件真空环境环境条件防爆高温低温防尘防潮输出信号类型——检测仪表的选用类型材料及处理腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊腐蚀性介质测量酸碱腐蚀特殊介质腐蚀透氢氢腐蚀