控制仪表及装置第二章

控制仪表及装置第二章第1页，课件共109页，创作于2023年2月第二章变送器和转换器第一节变送器的构成第二节差压变送器第三节温度变送器第四节电/气转换器变送器和转换器第2页，课件共109页，创作于2023年2月变送器是单元组合仪表中不可缺少的单元，其作用是将检测元件的输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或控制装置进行显示、记录或控制由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多温度变送器压力变送器液位变送器流量变送器第3页，课件共109页，创作于2023年2月按工作能源可分为：电动变送器气动变送器生产过程最常用的变送器是温度变送器差压变送器有些变送器测量与变送单元做在一起，如差压变送器，有些变送器则只有变送功能，如温度变送器第4页，课件共109页，创作于2023年2月变送器的构成构成原理：变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理如图所示，它包括测量部分（既输入转换部分）、放大器和反馈部分。

测量部分C放大器K反馈部分F调零、零点迁移Zi

Zf

Z0

yxyxymaxxmaxxminymin0变送器的构成原理和输入输出特性第5页，课件共109页，创作于2023年2月差压（压力）变送器第6页，课件共109页，创作于2023年2月第7页，课件共109页，创作于2023年2月量程调整、零点调整和零点迁移量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号y与输入信号x之间的比例系数。量程调整（即满度调整）的目的是使变送器的输出信号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。方法：改变反馈部分反馈系数

改变测量部分转换系数第8页，课件共109页，创作于2023年2月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。当测量起始点由零变为某一正值，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都是使变送器的输出信号下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin=

0时，称为零点调整，在xmin≠

0时，称为零点迁移。实现方法：改变调零信号Z0

第9页，课件共109页，创作于2023年2月由上图可知，零点迁移后变送器的输出特性沿x坐标向右或左平移，其斜率没有变，即变送器量程不变。进行零点迁移，在辅以量程调整，可提高仪表的测量灵敏度。第10页，课件共109页，创作于2023年2月应用分析

正迁移情况

负迁移情况

正迁移量：

负迁移量：

第11页，课件共109页，创作于2023年2月差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为统一标准的信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。一、力平衡式差压变送器（一）概述测量部分杠杠系统位移检测放大器电磁反馈机构系统piFiFfI0变送器构成方框图第12页，课件共109页，创作于2023年2月（二）工作原理和结构第13页，课件共109页，创作于2023年2月被测差压信号P1、P2分别引入元件3的两侧，则ΔPi转换为Fi，该力作用于主杠杆的下端，使主杠杆以轴封膜片4为支点偏转，F1沿水平推动8。F1分解F2和F3，F2带动14以M为支点逆时针偏转，此时12靠近差动变压器，使两者间气隙减小。检测片的位移变化量通过15转换为4-20mA的Io，作为输出。Io又流过16，产生Ff使副杠杆顺时针偏转，当Ff和Fi力矩平衡时，变送器状态稳定。1、工作原理：第14页，课件共109页，创作于2023年2月Al1/l2tan

l3MilfK2K1loKf+Mo△PiFiF1-MfFfIoSFoA--膜片有效面积L1、L2—Fi、F1到主杠杆支点H的力臂L3、Lo、Lf—F2、Fo、Ff到副杠杆支点M的力臂L4—检测片12到副杠杆支点M的距离tgθ—矢量机构的力传递系数，θ为矢量角K1—副杠杆力矩-位移转换系数Kf—电磁反馈机构的电磁结构常数K2—低频位移检测放大器位移-电流转换系数由上述工作原理可画出其传输方框图：第15页，课件共109页，创作于2023年2月测量部分将被测差压转换成相应的作用力，该力与反馈机构输出的作用力一起作用于杠杠，引起杠杠发生微小偏移，再经过位移检测放大器转换成统一的电流（或气压）输出。由于采用了深度负反馈，因而测量精度较高，而且保证了被测差压⊿Pi和输出电流Io之间的线性关系。第16页，课件共109页，创作于2023年2月几点结论(1)在满足深度负反馈的条件下,输出电流Io与输入差压△Pi成正比。

(2)改变调零弹簧作用力Fo可调整变送器的零点。

(3)调整变送器的量程可通过改变tan

和Kf来实现。

(4)零点和满度应反复调整。第17页，课件共109页，创作于2023年2月作用：把被测差压ΔP转换成作用于主杠杆下端的输入力Fi

A1=A2=AFi=A

(P1-P2)=AΔPi

Fi=A1P1-A2P2因:

故:2.结构测量部分第18页，课件共109页，创作于2023年2月测量部分分析(一）检测部分:ΔP→输入力Fi

，组成：由高低压式膜盒、轴封膜片双膜片结构可减小温度的影响（双膜片受温度变化抵消）。膜盒内有充有硅油。（为一种无色透明液体。它具有优异的电绝缘性和耐高低温性。闪点高、凝固点低，可在–50~+200℃下长期使用，粘温系数小、压缩率大，表面张力低，憎水防潮性好，比热和导热系数小，生理惰性好。）

第19页，课件共109页，创作于2023年2月测量部分分析（二）工作过程：ΔP作用膜盒上时，膜片2和硬心同时向右移动，迫使盒内硅油通过孔向右流动，并在连接片6上产生集中力Fi当ΔPi逐渐加大，超过额定差压时，膜片与机座接触，起到单向过载保护作用。第20页，课件共109页，创作于2023年2月杠杆系统

作用：进行力的传递和力矩比较。

组成：主杠杆1、矢量机构2和副杠杠4，以及调零机构、零点迁移机构、静压调整和过载保护、平衡锤。第21页，课件共109页，创作于2023年2月①主杠杆——将输入力Fi转换为作用于矢量机构上的力F1：第22页，课件共109页，创作于2023年2月②矢量机构——将输入力F1转换为作用于副杠杆上的力F2

：改变tan

，可改变差压变送器的量程：4－15，量程比为tan15/tan4=3.83第23页，课件共109页，创作于2023年2月③副杠杆——进行力矩的比较

第24页，课件共109页，创作于2023年2月④调零和零点迁移机构第25页，课件共109页，创作于2023年2月⑤静压调整和过载保护装置、平衡锤第26页，课件共109页，创作于2023年2月平衡带拉条第27页，课件共109页，创作于2023年2月电磁反馈装置

作用：把变送器的输出电流I0转换成作用于副杠杆的电磁反馈力Ff

（B气隙磁感应强度、D动圈平均直径、W动圈匝数）

Ff=πBDcWI0

设Kf

=πBDcW

改变反馈动圈的匝数，可以改变Kf

的大小

则Ff=KfI0第28页，课件共109页，创作于2023年2月1-3短接、2-4短接：W=W1=725匝1-2短接：W

=

W1+W2=2175匝可实现3:1的量程调整

W1=725匝，W2=1450匝第29页，课件共109页，创作于2023年2月（三）低频位移检测放大器

作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小位移S转换成4~20mA的直流输出电流。它实质上就是一个位移-电流转换器。由差动变压器、低频振荡器、整流滤波电路、功率放大器组成。

构成方框图第30页，课件共109页，创作于2023年2月1.差动变压器：将检测片的位移s转换成相应的电压UCD。B差动变压器原理图D上罐形磁芯下罐形磁芯AC检测片差动变压器的结构S

第31页，课件共109页，创作于2023年2月①当s=δ/2

时∴e’2=e’’2

∴UCD=︱e’2︱-︱e’’2︱=0差动变压器无输出②当s<δ/2

时，因差动变压器，上半部磁路磁阻减小互感增加∴

︱e’2︱>︱e’’2︱

∴UCD=︱e’2︱-︱e’’2︱>0此时UCD与UAB同相③当s>δ/2

时，因差动变压器，上半部磁路磁阻增大互感减小∴︱

e’2︱<︱e’’2︱

∴UCD=︱e’2︱-︱e’’2︱<0此时UCD与UAB反相。第32页，课件共109页，创作于2023年2月2.低频振荡器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BG1的工作点。振荡器电路第33页，课件共109页，创作于2023年2月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=

LABC42

第34页，课件共109页，创作于2023年2月振荡器的放大特性和反馈特性幅值可控工作点即：

S

F

P点上移

uAB

工作中，F随S的变化而变化。S较大时，F较小；（磁阻较大）S较小时，F较大。（磁阻较小）第35页，课件共109页，创作于2023年2月3.整流滤波电路整流滤波电路震荡器的输出电压uAB经二极管D4整流，通过电阻R8-9和电容C5滤波，得到平滑的直流电压信号，再送至功放级。第36页，课件共109页，创作于2023年2月4.功率放大器稳定工作点提高输入阻抗穿透电流旁路，改善温度特性采用复合管，目的一是提高电流放大倍数；二是电平配置第37页，课件共109页，创作于2023年2月其他元件作用R1、C1：相位校正作用，对高次谐波造成相移，破坏其振荡条件，防止高次谐波产生寄生振荡。R10：改变放大器灵敏度。高量程时，通过端子7、8将其接入，以降低灵敏度。R7：稳定振荡管输入电压。C3、C6：高频旁路电容，可减小交流分量。D9：防止电源反接。位移检测放大器总图及本安防爆措施见下：第38页，课件共109页，创作于2023年2月安全火花防爆原则：①、电子线路设计上。②、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。第39页，课件共109页，创作于2023年2月限能限流负载两线制第40页，课件共109页，创作于2023年2月1151模拟压力变送器SP1151智能压力变送器认识电容式差压变送器第41页，课件共109页，创作于2023年2月（一）概述二、电容式差压变送器检测元件－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＋－反馈信号构成原理－位移平衡式变送器构成方框图第42页，课件共109页，创作于2023年2月结构框图P2P1输出信号0~20mA定电极C1C2解调器功放器反馈、保护电源、振荡硅油动电极第43页，课件共109页，创作于2023年2月（二）测量部件

作用：测量部件结构第44页，课件共109页，创作于2023年2月电容式传感器的工作原理感压极板钢性绝缘材料固定电容极板过程隔离模片仪表灌充液信号引出线固定电容极板和位于中间的感压极板组成两个电容室过程压力通过导压灌充液/硅油传导至感压极板感压极板产生与压力基本成正比的位移该位移使两电容室的差分电容值改变差分电容由电子电路转换为与电容的介电常数无关的毫伏信号,进入后面的放大及信号处理板第45页，课件共109页，创作于2023年2月3051C的共平面法兰模头FirstGeneration1986-1996SecondGeneration1996-ThirdGeneration1996-3051C密封结构3051C封焊式弹性伸缩中间信号电缆引出结构3051S气密封装及单电子板设计超级模头(无中间信号引出)第46页，课件共109页，创作于2023年2月结论：(1)相对变化值与被测差压成线性关系。

(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。第47页，课件共109页，创作于2023年2月（三）转换放大电路作用：将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输出信号。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。电路包括电容－电流转换电路及放大电路两部分第48页，课件共109页，创作于2023年2月转换放大部分电路原理方框图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IC1IC3＋－E12～45VCi1Ci2RLI04～20mA共模信号－－＋差动信号振荡控制放大器前置放大器第49页，课件共109页，创作于2023年2月1.电容－电流转换电路振荡器

包括VT1、T1等，向Ci1和Ci2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信号(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。第50页，课件共109页，创作于2023年2月供电：由IC1输出电压Uo1供电，IC1可控制振荡器输出幅度。频率：即为L、C构成的并联谐振电路。约32KHz第51页，课件共109页，创作于2023年2月解调和振荡控制电路

(包括解调器和振荡控制电路)解调(即相敏整流)后输出两组电流信号：差动信号和共模信号，使后者保持不变，可得Ii

=I2

-

I1

=(

I2+

I1)

Ci2-Ci1Ci2+Ci1=K3Ci2-Ci1Ci2+Ci1第52页，课件共109页，创作于2023年2月线性调整电路(包括VD9、VD10、R22、R23、RP1等)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。第53页，课件共109页，创作于2023年2月2.放大及输出限制电路将电流信号Ii

放大，并输出4~20mA的直流电流。第54页，课件共109页，创作于2023年2月放大电路(包括IC3、VT3、VT4等)IC3起前置放大作用，VT3、VT4组成复合管，将IC3的输出电压变换为变送器的输出电流。电阻R31、R33、R34和电位器Rp3组成反馈网络，输出电流Io经这一网络分流，得到反馈电流If，送至放大器的输入端，这深度负反馈保证了Ii和Io的线性关系。电位器Rp2用以调整输出零位。S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Rp3用以调整变送器的量程。对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：P58-59第55页，课件共109页，创作于2023年2月调零和调量程电路Io

=K3K4Ci2-Ci1Ci2+Ci1+K4K5(

UA-

aUVZ1)

式中：K4

=

RiRf，K5

=1Ri，、a为分压系数。第56页，课件共109页，创作于2023年2月输出限制电路(包括VT2、R18等)当输出电流超过允许值时，R18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，流过VT2(也即VT4)的电流受到限制(Io不超过30mA)。其它元件的作用R38、R39、C22和RP4构成阻尼电路，抑制变送器的输出波动，RP4用来调整阻尼时间。VZ2起稳压作用，还可防止电源反接时损坏器件。VD12在指示仪表未接通时，为输出电流提供通路,同时起反向保护作用。第57页，课件共109页，创作于2023年2月第58页，课件共109页，创作于2023年2月GD1151/3051普通型电容式压力/差压变送器GD1151/3051型压力/差压变送器主要用于测量液体、气体或蒸汽的压力、差压、液位、真空度和流量等工业参数，并将其转换成4～20mADC标准信号输出。

GD1151S智能型变送器是以微处理器为核心的现场型压力仪表。它在传统的1151电容式变送器的结构上增加了通讯和其他功能。用268、275通讯器或HART协议的其它主机，可在控制室、变送器现场或只要同控制回路相连的任何地方，进行读、写数据和诊断的电双向通讯。

GD3051是小型化的电容式压力/差压变送器，以微处理器为核心，比传统的1151电容式变送器结构更小巧，性能更优越，而且具有通讯等智能变送器功能。

第59页，课件共109页，创作于2023年2月结构原理

被测介质的压力通过δ室（见下图）的隔离膜片和其中灌充油传到中心的测量膜片上。除AP型绝对压力变送器，其测量膜片的另一侧是绝对真空基准点外，其它品种的测量膜片的另一侧不是大气压力就是被测差压的低压侧。测量膜片是一种预涨紧的弹性元件，其位移与被测介质的压力成正比，最大的位移只有0.10mm，测量膜片的位置由它两侧的电容固定极板检测出来。测量膜片和两电容固定极板的差压电容被放大电路线性地转换成4～20mADC的二线制电流信号。

第60页，课件共109页，创作于2023年2月传感器结构图第61页，课件共109页，创作于2023年2月（智能型变送器）智能型变送器采用智能电子部件，微处理器控制A/D和D/A转换，同时实现自诊断及数字通讯。如果变送器检测出故障，则输出由用户可选择22mA或3.8mA，并且任何的HART的上位机设备均能显示该变送器的信息。工作时，一个数字压力值被微处理器所处理，并作为数字储存，以确保精密的修正和工程单位的转换。此外，微处理器还能完成传感器的特征化、量程化、阻尼时间以及其他的功能，EEPROM存储所有的组态、特征化及数字微调的参数，存储器为非易失性的，因此即使断电，所存储的数据仍能完好保持，以随时实现智能的通讯第62页，课件共109页，创作于2023年2月375型HART/FF手操器支持3051的组态调试覆盖全部智能仪表的调试工具同时用于现场总线仪表第63页，课件共109页，创作于2023年2月1151/3051/3051S的接线端子TEST+-TEST+-115130513051S3051S带现场清零及量程校验钮第64页，课件共109页，创作于2023年2月主要技术参数

参数名称GD1151GD1151SGD3051输出信号二线制，4～20mA输出二线制4～20mA直流信号上叠加HART数字信号，由用户选择开方或线性输出供电电源12～45VDC，一般工作电源为24VDC精度调校量程的±0.25％线性输出：±0.1％开方输出：±0.25％微差压为±0.5％线性输出：±0.075％开方输出：±0.2％稳定性±0.25％（12个月）对于DP量程代号3、4、5为最高量程的±0.2％对于其他的量程代号，为最高量程的±0.25％阻尼0～16秒可调电气阻尼为0～32秒，可按0.1秒的时间隔调整指示0～100％线性指示、LCD液晶显示或LED数字显示第65页，课件共109页，创作于2023年2月技术参数续指示0～100％线性指示、LCD液晶显示或LED数字显示量程和零位调节接线盒外部调节螺钉智能电子部件上的设定按钮，或通过HART通讯器进行调整温度范围电子电路：-40～＋85℃敏感元件：-40～＋104℃启动时间在最小阻尼时，最多2秒钟容积吸取量小于0.16cm3导压连接普通型压力容室上连接螺孔为1/4＂-18NPT，引压接头上的连接螺孔为1/2＂-14NPT

或按订货要求温度影响·在最大量程零点误差为量程的±0.5％/56℃；零点、量程总误差为量程的±1.0％/56℃在最小量程零点误差为量程的±3.0％/56℃；零点、量程总误差为量程的±3.5％/56℃第66页，课件共109页，创作于2023年2月技术参数续对于量程范围编号3，影响量加倍振动影响在任意轴向上，频率为200Hz，引起的误差为最大量程的±0.05％/g超压影响对不同的量程，按规定过压，其过压误差为最大量程的±0.25％电源影响小于输出量程的0.005％/V安装位置影响最大可产生0.24KPa的零点误差，但可校正，对量程无影响电磁／射频干扰影响按照SAMAPMC33.1，从20～1000MHz进行试验，场强可高至30V/m电气接口M20×1.5防爆等级隔爆型：ExdⅡBT1～T6本安型ExiaIICT1～T6防护等级IP65第67页，课件共109页，创作于2023年2月第68页，课件共109页，创作于2023年2月三、扩散硅式压力变送器是一种无杠杆的变送器，采用硅杯压阻传感器作为敏感元件。特点：体积小、重量轻、结构简单、稳定性好、精度也高。变送器包括测量元件和放大线路两部分。硅杯（敏感元件、弹性元件、检测元件）由两片研磨后胶合成杯状的硅片组成。第69页，课件共109页，创作于2023年2月硅可变电阻式传感器的结构及工作原理用于表压及绝压测量传感器表面生成集成化的惠斯登电桥压力作用使传感器表面产生形变该形变引起可变电阻桥臂的失衡电桥的失衡电流经放大处理处理后的信号经A/D转换送往微处理器进行量化量化数据经D/A电路转换为4-20MA.Pressure第70页，课件共109页，创作于2023年2月硅传感器的内部结构3051T的模头第71页，课件共109页，创作于2023年2月测量原理：当硅杯受压时，压阻效应使其上的扩散电阻发生变化。从而使由这些电阻组成的电桥产生不平衡电压。经差分放大和输出放大器放大，最后经V/A电压电流转换成与被测介质(液体)的压力（液位）成线性对应关系的4-20mA标准电流输出信号。第72页，课件共109页，创作于2023年2月变送器原理1、硅杯不受压时，Pi=0)Rs1=Rs2=Rs3=Rs42、硅杯受压时，(ΔPi≠0)Rs1、Rs3↑

Rs2、Rs4↓第73页，课件共109页，创作于2023年2月主要技术参数电源：24VDC输出4～20mA二线制零位可调范围：±5%F.S量程调节比：3：1以上量程范围：-100kPa～0～60MPa负载特性：负载在0～600Ω内(24VDC供电)维持恒流输出隔爆型dIIBT4,本安型iaIICT5过压极限：2倍于以上限压力温度范围：过程：-20～60℃精度等级：±0.5%稳定性：±0.2%F.S重量：约1kg第74页，课件共109页，创作于2023年2月作业：2-1、2-2、2-7、2-10、2-11第75页，课件共109页，创作于2023年2月温度变送器将来自热电偶或热电阻的温度信号转换为统一标准的信号(420mA直流电流或15V直流电压)，以实现对温度的显示、记录或自动控制。变送器有两线制和四线制之分，主要讨论四线制变送器。有三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器、热电阻温度变送器。第76页，课件共109页，创作于2023年2月四线制温度变送器的特点：

（1）、主放大器为低漂移、高增益的运算放大器，使仪表具有良好的可靠性和稳定性。（2）、在热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈线形关系，便于指示和记录。（3）、变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，采用了安全隔离变压器，并采用了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。第77页，课件共109页，创作于2023年2月温度变送器第78页，课件共109页，创作于2023年2月温度变送器架装式墙挂式导轨插装式第79页，课件共109页，创作于2023年2月UoIo（一）概述在线路结构上分为量程单元和放大单元两部分分别设置在两块印刷线路板上，用插接件相互连接，其中放大单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的不同而异。输入回路电压放大反馈回路直流-交流变换器功率放大整流滤波隔离输出U’ZU’fUi、Et-+

量程单元放大单元温度变送器结构方框图第80页，课件共109页，创作于2023年2月（二）放大单元工作原理由IC1构成，要求采用低漂移、高增益的运算放大器。（因输入信号很小，且放大电路采用直接耦合方式，所以必须对温漂加以限制。)1.电压放大电路其作用是将量程单元输出的毫伏信号放大，输出直流电流Io和直流电压Uo信号。当温度变送器的最小量程

Ui为3mV，温升

t为30oC，要求附加误差小于等于0.3%时，通过计算可得失调电压的温漂系数：第81页，课件共109页，创作于2023年2月2.功率放大电路由VT1、VT2、T0等组成。其作用是把IC1输出的电压信号转换成电流信号，再通过隔离变压器实现隔离输出。VT1、VT2起功放作用，由交流方波电压供电。在方波的前后半周期，二极管轮流导通，电流通过T0的两个绕组而产生交变磁通，在T0副边产生交变电流iL。第82页，课件共109页，创作于2023年2月3.隔离输出电路由整流二极管VD13~16、保护二极管VD17~18等组成。其作用是将功放输出的交流信号转换成直流信号,并实现隔离输出。7、8端接输出负载，为电流输出（4-20mA）5、6端为电压输出（1-5v）第83页，课件共109页，创作于2023年2月为了避免输出、输入之间有直接电的联系，在功率放大器与输出回路之间采用隔离变压器To来传递信号。To-实为电流互感器，交流比为1：1所以输出电流iL等于功放电路复合管集电极电流。二极管VD13~16整流、R14\C6滤波、VD17\VD18保护、VZ0稳压、R15为250Ω电阻将4-20mA电流转换成1-5v电压。分析：第84页，课件共109页，创作于2023年2月4.直流-交流-直流(DC/AC/DC)变换器由整流二极管VD3~8、变压器T1等组成。其作用是对仪表进行隔离式供电。先把24V直流电压转换成一定频率的的交流方波电压，再经过整流、滤波和稳压，提供直流电压。在温度变送器中，为功率放大器提供方波电源、为集成运放和量程单元提供直流电源。电路核心是直流-交流(DC/AC)变换器，一个磁耦合多谐振荡器。第85页，课件共109页，创作于2023年2月可求得感应电势：4WcBmSTES

=因此振荡频率为：f

=4WcBmSES(T为周期,S为磁芯截面积，Bm为磁感应强度)第86页，课件共109页，创作于2023年2月（三）直流毫伏变送器量程单元R109R110R140上K下量程单元由输入回路(左半部分)和反馈回路(右半部分)组成，将其与IC1联系起来画成下图。第87页，课件共109页，创作于2023年2月输入回路:

R101、R102及VZ101、VZ102分别起限流和限压作用，R103、R104

、R105及RP1组成零点调整和零点迁移电路，桥路基准电压UZ由集成稳压器提供，其输出电压为5V.图中红笔部分为输入信号断路报警电路。按叠加原理，IC1同相输入端的电压UT为(见教材P67))UT=Ui+

Uz’=Ui+Rcd+R103R103+RP1//R104+R105Uz(式中Rcd=RP11R104RP1+R104

Ui+R105Rcd+R103Uz=Ui+

Uz)第88页，课件共109页，创作于2023年2月从反馈回路可得IC1反相输入端的电压UF为UF=R106+R111+RP21R111+R114UzR115R115+R116U05+R106R107=1

U0+

Uz因UT

UF故U0=

[Ui+(-)Uz]结论：(1)改变

值,即更换R103和调整RP1,可实现零迁和调零。

(2)改变

值,即更换R114和调整RP2,可实现量程调整。

(3)零位和满度必须反复调整。才能满足精度要求。

第89页，课件共109页，创作于2023年2月（四）热电偶温度变送器量程单元输入信号断路报警电路的作用与直流毫伏变送器的作用相同。区别在于：I、在热电偶温度变送器的输入回路中增加了热电偶冷端温度补偿电路。II、在反馈回路中增加了线性化电路。第90页，课件共109页，创作于2023年2月1.冷端温度补偿采用两个铜电阻，固定为50。当热电偶型号不同时，只需调整几个锰铜电阻或金属膜电阻。按叠加原理，可求得IC1同相端的电压UT为(见教材P68)UT=Ei+RCu1

RCu2R103+RCu1+RCu2)Uz1R105(R100+

从上式可知，冷端环境温度变化时，RCu1、RCu2的阻值也随之变化，从而补偿了由于环境温度升降引起的热电偶电势的变化。而且，补偿特性与热电偶的特性相似，故补偿精度高。第91页，课件共109页，创作于2023年2月热电偶温度变送器线性化原理方框图热电偶放大部分非线性反馈回路EtVz’+-ttttEtVo

Vo(Vo)tVf’Vf’2.线性化采取在反馈回路中置入与热电偶特性相一致的非线性电路的方法，如下图所示。第92页，课件共109页，创作于2023年2月用四段折线来模拟非线性运算电路，如下图。折线的段数及斜率大小由热电偶的特性来确定。

表示直线的斜率。Va4Vf5Vf4Vf3Vf2Vf1Va3Va2Va10Va5VfVa

1

4

3

2第93页，课件共109页，创作于2023年2月非线性电路的实现在IC2的反馈回路中加入一些稳压管和基准电压，利用稳压管的击穿特性实现折线电路。第94页，课件共109页，创作于2023年2月Ir（五）热电阻温度变送器量程单元与上述两种变送器的区别：线性化电路，置于输入回路中；热电阻引线补偿电路。第95页，课件共109页，创作于2023年2月第96页，课件共109页，创作于2023年2月1.线性化线行化电路置于输入回路，采用正反馈的方法来达到线性化的目的，如下图所示。（P72)当Rt随温度而增加时，It将增大。而从上式可知，Rt的增加导致It的进一步加大，从而实现线性化。第97页，课件共109页，创作于2023年2月Ir2.引线电阻补偿Ir为消除引线电阻的影响，热电阻采用三导线接法，要求r1=r2=r3=r=1Ω

。由R23、R24、r2构成的支路为引线电阻补偿电路。

调整R24,使Ir=It,流过r3的两电流大小相等,方向相反，故r3上不产生压降。另电阻r1、r2上的压降Itr和Irr亦极性相反，从而消除了引线电阻影响。第98页，课件共109页，创作于2023年2月六、安全火花型防爆措施（1）、输入、输出及电源回路之间通过变压器To和T1而相互隔离，在变压器