自动检测技术及仪表控制系统11变送单元

第11章变送单元自动检测技术及仪表控制系统第二版化学工业出版社Contents11.1常用变送器工作原理11.2.DDZ-Ⅲ型差压变送器11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器11.4新型变送器11变送单元变送单元在控制系统中起着重要的作用，它将各种过程参数如温度、压力、流量、液位等转换成相应的统一标准信号，以供系统显示或进行下一步的调整控制所用。按被测参数划分，变送器可分为压力变送器、差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器和湿度变送器等11.1常用变送器工作原理（1）常用变送器结构分析纵观各种常用变送器，其工作可分为基于闭环和开环两种模式，其结构亦按此分为两种；闭环模式：深度负反馈效应11.1常用变送器工作原理（1）常用变送器结构分析开环模式：开环模式变送器工作原理十分简单，没有反馈机构及传递装置，将传感器测量出的参数变化直接引入放大电路，然后再转换成所需的标准电流输出。它适用于小型化的新型变送器，可以克服力平衡式变送器的固有缺点，其精度、稳定性、可靠性等都有所提高。11.1常用变送器工作原理（2）力矩平衡式原理基于力矩平衡式的变送器，其工作原理的核心就在于如何将各种信号转换成等效的力矩，并测量出这些力矩达到相对平衡时所产生的微小位移，以备变送器进行放大和后处理。11.1常用变送器工作原理（2）力矩平衡式原理力矩平衡式变送器工作原理11.1常用变送器工作原理（3）桥式电路原理典型桥式应用电路11.1常用变送器工作原理（3）桥式电路原理典型桥式应用电路11.1常用变送器工作原理（3）桥式电路原理典型桥式应用电路11.1常用变送器工作原理（4）差动方式原理差动式原理主要用于开环模式的变送器；以差动方式工作的前提是必须由两个完全对称且性能相同的敏感元件组成。当被测参数对象引起位移时，一个敏感元件的特性增加，另一个敏感元件的特性则减少，且特性增加和减少的量相同，而方向相反。11.1常用变送器工作原理（4）差动方式原理差动方式原理示意：11.2DDZ-Ⅲ型差压变送器DDZ-Ⅲ型差压变送器是基于力矩平衡原理工作的，主要由机械部件和振荡放大电路部分组成。DDZ-Ⅲ型差压变送器的结构：当被测压力通过高压室和低压室的比较生成压差后，该压差作用在具有一定有效面积的敏感元件上，形成作用力F。该作用力作用在主杠杆的下端，以密封膜片为支点推动主杠杆按逆时针方向偏转，其结果形成力F1推动矢量机构沿水平方向移动。11.2DDZ-Ⅲ型差压变送器DDZ-Ⅲ型差压变送器工作原理示意图1—高压室2—低压室3—膜片或膜盒子4—密封膜片5—主杠杆6—过载保护簧片7—静压调整螺钉8—矢量机构9—零点迁移弹簧10—平衡锤11量程调整螺钉12—检测片13—差动变压器14—副杠杆15—放大器16—反馈线圈17—永久磁钢18—调零弹簧11.2DDZ-Ⅲ型差压变送器DDZ-Ⅲ中杠杆矢量机构示意图：11.2DDZ-Ⅲ型差压变送器功能模块图11.2DDZ-Ⅲ型差压变送器DDZ-Ⅲ型变送器具有安全火花防爆特性；DDZ-Ⅲ型变送器两线制结构示意图：11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器常规的DDZ-Ⅲ型系列温度变送器包括直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。前一种是将直流毫伏信号转换为4~20mA或1~5V的仪表，而后两种则用于与热电偶和热电阻测温元件配合，实现对温度的测量，并以与温度成线性正比的电流和电压信号输出。Ⅲ型温度变送器主要由输入电路和放大电路两部分组成。放大电路对三类变送器是相通的，但输入电路则因其测温元件或输入信号的不同有所差异。这些差异分别体现在桥式电路、反馈通道和线性化处理电路上。线性化处理电路是Ⅲ型温度变送器的重要特点之一，即经线性化处理后，Ⅲ型温度变送器的输出与被测参数呈线性关系。11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（1）直流毫伏输入电路直流毫伏变送器的输入电路由输入、调零和反馈组成，如下：11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（2）热电偶输入电路与热电偶配合进行测温的温度变送器输入电路如下：11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（2）热电偶输入电路采用多段折现法实现电路的线性化：11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（3）热电阻输入电路热电阻温度变送器输入电路示意图：11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（3）热电阻输入电路由于热电阻的特性曲线常呈现凸形函数关系，即阻值的增加随温度的升高而逐渐减小。如下：为保持整机特性的线性关系，需要在反馈回路中引入适当的补偿方法。11.3DDZ-Ⅲ型温度变送器（3）热电阻输入电路DDZ-Ⅲ型温度变送器功能模块结构图：11.4新型变送器（1）微电子式变送器①扩散硅差压变送器扩散硅差压变送器测量元件结构图：

1——过载保护装置2——金属隔离膜3——硅油4——硅杯5——玻璃密封6——引出线11.4新型变送器（1）微电子式变送器①扩散硅差压变送器扩散硅差压变送器电路原理：11.4新型变送器（1）微电子式变送器②硅谐振差压变送器硅谐振差压变送器的测量元件是由蚀刻方式制作的“H”形硅梁，它与放大电路形成振荡电路。11.4新型变送器（1）微电子式变送器②硅谐振差压变送器硅谐振差压变送器工作原理及特性曲线：11.4新型变送器（2）数字式变送器目前，实际应用的数字式变送器种类较多，其总体结构相似，如下：11.4新型变送器（2）数字式变送器数字式变送器结构示意检测单元完成被测过程参数的信号输入，可直接与各种传感器连接。数字式变送器的核心是微处理器，因而要求各种信号在变送器内部进行交换和处理时均采用数字信号方式。微处理器的处理功能一般包