感測器和變送器的知識

2022-08-22 09:15:05 字數 4146 閱讀 9962

感測器和變送器在儀器儀表和工業自動化領域中起著舉足輕重的作用。與感測器不同,變送器除了能將非電量轉換成可測量的電量外,一般還具有一定的放大作用。本文簡單地介紹了各類變送器的特點,以供使用者選用。

一、一體化溫度變送器

一體化溫度變送器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻感測器)和兩線制固體電子單元組成。採用固體模組形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內,從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為電阻和熱電偶型兩種型別。

熱電阻溫度變送器是由基準單元、r/v轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、v/i轉換單元等組成。測溫熱電阻訊號轉換放大後,再由線性電路對溫度與電阻的非線性關係進行補償,經v/i轉換電路後輸出乙個與被測溫度成線性關係的4~20ma的恆流訊號。

熱電偶溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、v/i轉換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大後,再由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,最後放大轉換為4~20ma電流輸出訊號。為防止熱電偶測量中由於電偶斷絲而使控溫失效造成事故,變送器中還設有斷電保護電路。

當熱電偶斷絲或接解不良時,變送器會輸出最大值(28ma)以使儀表切斷電源。

一體化溫度變送器具有結構簡單、節省引線、輸出訊號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模組抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優點。

一體化溫度變送器的輸出為統一的4~20ma訊號;可與微機系統或其它常規儀表匹配使用。也可用要求做成防爆型或防火型測量儀表。

二、壓力變送器

壓力變送器也稱差變送器,主要由測壓元件感測器、模組電路、顯示表頭、表殼和過程連線件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力訊號轉變成標準的電流電壓訊號,以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。

壓力變送器的測量原理圖如圖3所示。其測量原理是:流程壓力和參考壓力分別作用於整合矽壓力敏感元件的兩端,其差壓使矽片變形(位移很小,僅μm級),以使矽片上用半導體技術製成的全動態惠斯登電橋在外部電流源驅動下輸出正比於壓力的mv級電壓訊號。

由於矽材料的強性極佳,所以輸出訊號的線性度及變差指標均很高。工作時,壓力變送器將被測物理量轉換成mv級的電壓訊號,並送往放大倍數很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大後的訊號經電壓電流轉換變換成相應的電流訊號,再經過非線性校正,最後產生與輸入壓力成線性對應關係的標準電流電壓訊號。

壓力變送器根據測壓範圍可分成一般壓力變送器(0.001mpa~20***)和微差壓變送器(0~30kpa)兩種。

三、液位變送器

1、浮球式液位變送器浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、訊號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。

一般磁性浮球的比重小於0.5,可漂於液面之上並沿測量導管上下移動。導管內裝有測量元件,它可以在外磁作用下將被測液位訊號轉換成正比於液位變化的電阻訊號,並將電子單元轉換成4~20ma或其它標準訊號輸出。

該變送器為模組電路,具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優點,電路內部含有恆流反饋海川化工論壇網_h_c_s u_i_k$u_f_u;m

電路和內保護電路,可使輸出最大電流不超過28ma,因而能夠可靠地保護電源並使二次儀表不被損壞。

2、浮筒式液位變送器

浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒,它是根據阿基公尺德浮力原理設計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應變感測技術來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現場按鍵來進行常規的設定操作。

3、靜壓或液位變送器

該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用矽壓力測壓感測器將測量到的壓力轉換成電訊號,再經放大電路放大和補償電路補償,最後以4~20ma或0~10ma電流方式輸出。

四、電容式物位變送器

電容式物位變送器適用於工業企業在生產過程中進行測量和控制生產過程,主要用作類導電與非導電介質的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續測量和指示。

電容式液位變送器由電容式感測器與電子模組電路組成,它以兩線制4~20ma恆定電流輸出為基型,經過轉換,可以用三線或四線方式輸出,輸出訊號形成為1~5v、0~5v、0~10ma等標準訊號。電容感測器由絕緣電極和裝有測量介質的圓柱形金屬容器組成。當料位上公升時,因非導電物料的介電常數明顯小於空氣的介電常數,所以電容量隨著物料高度的變化而變化。

變送器的模組電路由基準源、脈寬調變、轉換、恆流放大、反饋和限流等單元組成。採用脈寬調特原理進行測量的優點是頻率較低,對周圍元射頻干擾、穩定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。

五、超聲波變送器

超聲波變送器分為一般超聲波變送器(無表頭)和一體化超聲波變送器兩類,一體化超聲波變送器較為常用。

一體化超聲波變更新器由表頭(如lcd顯示器)和探頭兩部分組成,這種直接輸出4~20ma訊號的變送器是將小型化的敏感元件(探頭)和電子電路組裝在一起,從而使體積更孝重量更輕、**更便宜。超聲波變送器可用於液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量,並可用於測量距離。

六、銻電極酸度變送器

銻電極酸度變送器是集ph檢測、自動清洗、電訊號轉換為一體的工業**分析儀表,它是由銻電極與參考電極組成的ph值測量系統。在被測酸性溶液中,由於銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層,這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決於三所氧化二銻的濃度,該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應。

如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當作1,其電極電位就可用能斯特公式計算出來。

銻電極酸度變送器中的固體模組電路由兩大部分組成。為了現場作用的安全起見,電源部分採用交流24v為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機提供驅動電源外,還應通過電流轉換單元轉換成相應的直流電壓,以供變送電路使用。

第二部分是測量變送器電路,它把來自感測器的基準訊號和ph酸度訊號經放大後送給斜率調整和定位調整電路,以使訊號內阻降低並可調節。將放大後的ph訊號與溫度被償訊號進行迭加後再差進轉換電路,最後輸出與ph值相對應的4~20ma恆流電流訊號給二次儀表以完成顯示並控制ph值。

七、酸、鹼、鹽濃度變送器

酸、鹼、鹽濃度變送器通過測量溶液電導值來確定濃度。它可以**連續檢測工業過程中酸、鹼、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應用於鍋爐給水處理、化工溶液的配製以及環保等工業生產過程。

酸、鹼、鹽濃度變送器的工作原理是:在一定的範圍內,酸鹼溶液的濃度與其電導率的大小成比例。因而,只要測出溶液電導率的大小變可得知酸鹼濃度的高低。

當被測溶液流入專用電導池時,如果忽略電極極化和分布電容,則可以等效為乙個純電阻。在有恆壓交變電流流過時,其輸出電流與電導率成線性關係,而電導率又與溶液中酸、鹼濃度成比例關係。因此只要測出溶液電流,便可算出酸、鹼、鹽的濃度。

酸、鹼、鹽濃度變送器主要由電導池、電子模組、顯示表頭和殼體組成。電子模組電路則由激勵電源、電導池、電導放大器、相敏整流器、解調器、溫度補償、過載保護和電流轉換等單元組成。

八、電導變送器

它是通過測量溶液的電導值來間接測量離子濃度的流程儀表(一體化變送器),可**連續檢測工業過程中水溶液的電導率。

由於電解質溶液與金屬導體一樣的電的良導體,因此電流流過電解質溶液時必有電阻作用,且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導體相反,具有負向溫度特性。為區別於金屬導體,電解質溶液的導電能力用電導(電阻的倒數)或電導率(電阻率的倒數)來表示。

當兩個互相絕緣的電極組成電導池時,若在其中間放置待測溶液,並通以恆壓交變電流,就形成了電流迴路。如果將電壓大小和電極尺寸固定,則迴路電流與電導率就存在一定的函式關係。這樣,測了待測溶液中流過的電流,就能測出待測溶液的電導率。

電導變送器的結構和電路與酸、鹼、鹽濃度變送器相同。

九、智慧型變送器

智慧型式變送器是由感測器和微處理器(微機)相結構而成的。它充分利用了微處理器的運算和儲存能力,可對感測器的資料進行處理,包括對測量訊號的調理(如濾波、放大、a/d轉換等)、資料顯示、自動校正和自動補償等。

微處理器是智慧型式變送器的核心。它不但可以對測量資料進行計算、儲存和資料處理,還可以通過反饋迴路對感測器進行調節,以使採集資料達到最佳。由於微處理器具有各種軟體和硬體功能,因而它可以完成傳統變送器難以完成的任務。

所以智慧型式變送器降低了感測器的製造難度,並在很大程主上提高了感測器的效能。另外,智慧型式變送器還具有以下特點:

1.具有自動補償能力,可通過軟體對感測器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償。可自診斷,通電後可對感測器進行自檢,以檢查感測器各部分是否正常,並作出判斷。

資料處理方便準確,可根據內部程式自動處理資料,如進行統計處理、去除異常數值等。

2.具有雙向通訊功能。微處理器不但可以接收和處理感測器資料,還可將資訊反饋至感測器,從而對測量過程進行調節和控制。

可進行資訊儲存和記憶,能儲存感測器的特徵資料、組態資訊和補償特性等。

3.具有數字量介面輸出功能,可將輸出的數碼訊號方便地和計算機或現場匯流排等連線。

壓力感測器和壓力變送器的區別

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