《电气测试技术第5版》 课件 4.5 智能化变送器

02December20244.5智能化变送器4.5.1ST-3000系列智能变送器4.5.2LD302智能压力变送器4.5.33051型智能压力变送器4.5.4EJA型差压（压力）智能变送器4.5.5阵列式智能气敏传感器4.5.6阵列式智能压力图像传感器02December20244.5.1ST-3000系列智能变送器ST-3000系列智能变送器由美国霍尼韦尔（Honeywell）公司首先推出，它在14.7的硅片上配置了差压

、静压

和温度

三种传感元件，有效地解决了差压、静压和温度之间交叉灵敏度的影响，从而具有精度高、宽量程比和高稳定性的特点。ST-3000系列智能变送器的组成框图见图4-24。图4-24ST-3000智能变送器组成框图02December20244.5.2LD302智能压力变送器通过变送器内部不同功能软件模块的组态，该变送器可用于测量差压、绝对压力、表压、液位和流量等工艺参数，是一台现场总线智能变送器。它由传感器组件板、主电路板和显示板三部分组成，见图4-26。图4-26LD302智能变送器组成框图02December20244.5.33051型智能压力变送器3051型系列智能变送器可用于测量差压、压力、液位和流量等工艺参数。可在恶劣的环境下工作保持高精度和良好的工作稳定性，其精度可达±0.075%，其稳定性可做到工作5年不需调整零点漂移和量程。其输出信号为DC4~20mA和带有遵循HART协议的数字通信接口。图4-27为3051系列变送器的组成框图，它由传感器部分和数据处理部分组成。图4-273051智能变送器组成框图02December20244.5.4EJA型差压（压力）智能变送器EJA型差压（压力）智能变送器由于体积小、重量轻、不受安装场所的限制、能有效地克服静压、温度等环境因素的影响，长期连续运行仍保持优于±0.075%的精度和高的可靠性与稳定性，以及具有完善的自诊断功能和通信功能的特点，自1994年投放市场以来，深受广大用户的好评。图4-28是EJA智能差压（压力）变送器组成原理图，它由膜片组件与智能转换组件两部分组成。图4-28EJA智能压力变送器组成框图02December20244.5.5阵列式智能气敏传感器在生产实际或日常生活中，对某种化学气体的浓度随时间和空间位置而变化感兴趣（例如，煤气管道的泄漏），显然利用前述的单个传感器已无法满足检测要求。因为单个传感器的输出信号只能反映空间某一特定点的待测信息，而不能检测气体浓度在空间和时间的分布信息。将多个单传感器连成多维阵列式便可检测气体的浓度随时间和空间分布的信息。多维阵列式传感器的输出信号经信号处理后送入CRT显示器，便能显示化学气体浓度的随时间和空间分布的实时图象，将不可见的信息显形化。这类阵列式气敏智能传感器在工业生产和日常生活中已得到了广泛应用。图4-31气体多维检测智能传感器系统原理02December20244.5.6阵列式智能压力图像传感器传感器的结构图4-32为阵列式智能传感器的结构。由图a可见，它是32×32＝1024个压力检测单元的二维面阵。每一个压力检测单元由四个硅压敏电阻组成一个惠斯登电桥作为压力敏感元件。在每一压力检测单元周围制作CMOS模拟开关、电源开关和逻辑控制电路。单一个压力检测单元的剖面图见图4-32b。图4-32阵列式智能压力传感器的结构信号读出系统在行译码器和列译码器控制下，分时激励每一个压力检测单元，即在每一时刻只有一个压力检测单元被激励而投入工作。因此，传感器的能耗很小（约50mW）。图4-33为传感器面阵的等效电路。由图可见，1024个检测单元排列成32行和32列。每一检测单元有两个行读出模拟开关，以第0行为例，模拟开关排列为SX0～SX31；那么第1行的排列为SX32～SX63；其余依此类推。每一列有两个列读出模拟开关，依次排列为SY0～SY63。有32条X方向控制线，依次为X0～X31；同样有32条Y控制线Y0～Y31。图4-33传感器面阵的等效电路02December2024信号读出过程设某时刻Y译码器通过触发器输出Y0选通使V0导通，向G0桥路提供激励电源，G0桥路投入检测和使模拟开关SY0、SY1闭合。同时，X译码器通过触发器选通X0线使模拟开关SX0、SX1闭合，于是G0单元的检测信号输出至放大器进行放大和处理。经过

时间（

均为16），Y0线选通V1向G1桥路提供激励电源，G1单元投入检测（此时G0单元退出检测）和使模拟开关SY0、SY1闭合。同时，X1线使模拟开关SX2、SX3闭合，于是G1单元的检测信号输出至放大器进行放