過(guò)程控制系統(tǒng)與裝置3

1、1第三章第三章 變送器和變換器變送器和變換器教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求：了解變送器和轉(zhuǎn)換器的功能作用，了解常：了解變送器和轉(zhuǎn)換器的功能作用，了解常見(jiàn)壓力變送器的類(lèi)型，理解其工作原理見(jiàn)壓力變送器的類(lèi)型，理解其工作原理;掌握各種測(cè)溫原理，掌握各種測(cè)溫原理，理解集成溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及使用方法，了解多路溫度測(cè)控理解集成溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及使用方法，了解多路溫度測(cè)控電路；理解常見(jiàn)流量檢測(cè)原理，知道如何進(jìn)行使用。了解信電路；理解常見(jiàn)流量檢測(cè)原理，知道如何進(jìn)行使用。了解信號(hào)轉(zhuǎn)換器的作用。號(hào)轉(zhuǎn)換器的作用。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：流量、溫度、壓力檢測(cè)原理及相關(guān)設(shè)備的使用。：流量、溫度、壓力檢測(cè)原理及相關(guān)設(shè)備的使用。教

2、學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：變送器電路原理：變送器電路原理2一、變送器和變換器的作用一、變送器和變換器的作用1、變送器負(fù)責(zé)將控制系統(tǒng)需要的各種物理信、變送器負(fù)責(zé)將控制系統(tǒng)需要的各種物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成為該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。號(hào)轉(zhuǎn)換成為該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。l目前，各種新型變送器不斷出現(xiàn)：電感式，目前，各種新型變送器不斷出現(xiàn)：電感式，擴(kuò)散硅式，智能變送器，現(xiàn)場(chǎng)總線變送器擴(kuò)散硅式，智能變送器，現(xiàn)場(chǎng)總線變送器3.1 3.1 概概 述述問(wèn)題：由問(wèn)題：由P6系統(tǒng)框圖說(shuō)明變送器的輸入輸出信號(hào)的系統(tǒng)框圖說(shuō)明變送器的輸入輸出信號(hào)的由來(lái)和去向？由來(lái)和去向？ 32、轉(zhuǎn)換器可以在不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的儀表之間起、轉(zhuǎn)換器可以在不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的儀

3、表之間起到信號(hào)轉(zhuǎn)換的作用。到信號(hào)轉(zhuǎn)換的作用。例如：電氣轉(zhuǎn)換器，氣電轉(zhuǎn)換器，電氣閥門(mén)例如：電氣轉(zhuǎn)換器，氣電轉(zhuǎn)換器，電氣閥門(mén)定位器，電流電壓轉(zhuǎn)換器，電壓電流轉(zhuǎn)換器，定位器，電流電壓轉(zhuǎn)換器，電壓電流轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器等。器等。41、四線制指儀表的信號(hào)傳輸與供電采用四根導(dǎo)線，其中電、四線制指儀表的信號(hào)傳輸與供電采用四根導(dǎo)線，其中電源線兩根，信號(hào)線兩根。對(duì)電流信號(hào)和元器件功耗無(wú)嚴(yán)源線兩根，信號(hào)線兩根。對(duì)電流信號(hào)和元器件功耗無(wú)嚴(yán)格要求格要求2、兩線制指儀表的信號(hào)傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線。兩線制、兩線制指儀表的信號(hào)傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線。兩線制儀

4、表節(jié)省導(dǎo)線，有利于抗干擾和防爆。節(jié)省電纜線，安儀表節(jié)省導(dǎo)線，有利于抗干擾和防爆。節(jié)省電纜線，安裝費(fèi)必須采用活零點(diǎn)變送器輸出下限值應(yīng)保證內(nèi)部器件裝費(fèi)必須采用活零點(diǎn)變送器輸出下限值應(yīng)保證內(nèi)部器件正常工作。正常工作。二二線線制制變變送送器器IUrIIRE四四線線制制變變送送器器IIR電電源源（a a）二線制變送器）二線制變送器（b b）四線制變送器）四線制變送器變送器的電源和輸出信號(hào)傳輸方式變送器的電源和輸出信號(hào)傳輸方式二、信號(hào)傳輸及供電的四線制與兩線制二、信號(hào)傳輸及供電的四線制與兩線制5 XTR101由一個(gè)高精度儀用放由一個(gè)高精度儀用放大器，壓控輸出電流源和兩個(gè)大器，壓控輸出電流源和兩個(gè)精密精密1

5、mA電流源組成，可以把電流源組成，可以把微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為420mA的電流信號(hào)，的電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。三、兩線制芯片介紹（了解）三、兩線制芯片介紹（了解）6A2、A2對(duì)對(duì)3、4引腳輸入信號(hào)作阻抗變換，引腳輸入信號(hào)作阻抗變換，A3、Q1、R1、R2組組成輸出過(guò)載保護(hù)，成輸出過(guò)載保護(hù)，10、11提供兩個(gè)提供兩個(gè)1mA電流源。電流源。Rs為量程調(diào)整電阻。I04+(0.016+40/Rs)ein7n輸入偏置：輸入偏置： R2n調(diào)整零點(diǎn)：調(diào)整零點(diǎn)：R4n調(diào)整量程：調(diào)整量程：Rsn失調(diào)補(bǔ)償失調(diào)補(bǔ)償: 外接晶體管、外接晶體管、Rp，減少功耗

6、和溫度變化，減少功耗和溫度變化功能功能:毫伏毫伏420mA直流信號(hào)直流信號(hào)。83.2 3.2 壓力變送器壓力變送器一、概述一、概述差壓變送器常見(jiàn)性能指標(biāo)：差壓變送器常見(jiàn)性能指標(biāo)：P26測(cè)量范圍測(cè)量范圍量程設(shè)定范圍量程設(shè)定范圍精度（精度（0.1，0.25，0.5，1等）等）量程比（儀表可調(diào)最大量程與最小量程之比）量程比（儀表可調(diào)最大量程與最小量程之比）電源電壓與負(fù)載的關(guān)系電源電壓與負(fù)載的關(guān)系可調(diào)阻尼時(shí)間可調(diào)阻尼時(shí)間零點(diǎn)遷移范圍零點(diǎn)遷移范圍合理的量程調(diào)整和零點(diǎn)遷移可以減小誤差，提高靈敏度。910變送器在使用之前，須進(jìn)行量程調(diào)整和零點(diǎn)調(diào)整。變送器在使用之前，須進(jìn)行量程調(diào)整和零點(diǎn)調(diào)整。量程調(diào)整量程調(diào)整

7、 量程調(diào)整的目的，是使變送器的輸出信量程調(diào)整的目的，是使變送器的輸出信號(hào)上限值號(hào)上限值 與測(cè)量范圍的上限值與測(cè)量范圍的上限值 相相對(duì)應(yīng)。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸對(duì)應(yīng)。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)y y與輸入信號(hào)與輸入信號(hào)x x之間的比例系數(shù)。之間的比例系數(shù)。 maxymaxxymaxxminxmaxxx0minymaxy變送器量程調(diào)整前后的輸變送器量程調(diào)整前后的輸入輸出特性入輸出特性零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移 零點(diǎn)調(diào)整使變送器的測(cè)量起點(diǎn)為零，而零點(diǎn)遷移是把測(cè)量的起始零點(diǎn)調(diào)整使變送器的測(cè)量起點(diǎn)為零，

8、而零點(diǎn)遷移是把測(cè)量的起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值（正值或負(fù)值）。點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值（正值或負(fù)值）。測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋粶y(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱(chēng)為正遷移；反之，當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱(chēng)為正值，稱(chēng)為正遷移；反之，當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱(chēng)為負(fù)遷移。負(fù)遷移。11 零點(diǎn)遷移以后，變送器的輸入輸出特性沿零點(diǎn)遷移以后，變送器的輸入輸出特性沿x x坐標(biāo)向右或向坐標(biāo)向右或向左平移了一段距離，其斜率并沒(méi)有改變，即變送器的量程不變。左平移了一段距離，其斜率并沒(méi)有改變，即變送器的量程不變。 進(jìn)行零點(diǎn)遷移，再輔以量程調(diào)整，可以提高儀表的測(cè)量精進(jìn)行零點(diǎn)遷移，再輔以量程調(diào)整，可以提高儀表的測(cè)量

9、精度。度。 各種變送器對(duì)其零點(diǎn)遷移的范圍都有明確規(guī)定。各種變送器對(duì)其零點(diǎn)遷移的范圍都有明確規(guī)定。 變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性xmaxx0minxmaxyminyxmaxx0maxyminyminxxmaxx0maxyminy(a) (a) 未遷移未遷移(b) (b) 正遷移正遷移(c) (c) 負(fù)遷移負(fù)遷移yyyP26 例：12二、電容式壓力變送器二、電容式壓力變送器 1、工作原理、工作原理pKdpkdCCCCdACdACpkHLHLHL,13差動(dòng)電容解調(diào)器得到差動(dòng)電流Ii和共模電流Icm振蕩控制放大器輸出為振蕩器供電，保證Icm恒定不變，則Ii與輸入信號(hào)

10、p成正比通過(guò)電流控制放大器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。14繞組繞組2-11輸出的高頻電壓，經(jīng)輸出的高頻電壓，經(jīng)VD 2/4/6/8整流整流得到的直流電流得到的直流電流IH和和IL,IH路徑：路徑：11R0C17CLVD62IL路徑：路徑：2 VD8CH-C17R0-1115繞組繞組3-10、1-12輸出的高頻電壓，經(jīng)輸出的高頻電壓，經(jīng)VD3/7和和VD1/5整流，同樣得到整流，同樣得到IH和和ILIH路徑：路徑：3VD3/7CHC17R6/R8-10IL路徑：路徑：12R7/R9C17CLVD5/1-116經(jīng)經(jīng)VD4/8和和VD2/6整流而流經(jīng)整流而流經(jīng)R0的的IH和和IL,方向相反，方向相反，

11、IH-IL即為解調(diào)器的輸出信號(hào)即為解調(diào)器的輸出信號(hào)Ii，在，在R0上送到下級(jí)放大上送到下級(jí)放大經(jīng)經(jīng)VD3/7和和VD1/5整流而流經(jīng)整流而流經(jīng)R6/R8、R7/R9的的兩個(gè)電流，方向一致，兩個(gè)電流，方向一致， IH+IL為解調(diào)器的共模電流信號(hào)。為解調(diào)器的共模電流信號(hào)。IH、IL的平均值：的平均值：fCVIfCVIHPPHLPPL,17HLHLCMHLPPHLiHLPPHLCMCCCCIfCCVIIIfCCVIII)()(只要只要Icm為常數(shù)，為常數(shù)，Ii即可與即可與 成正比成正比p18振蕩控制放大器：振蕩控制放大器： 作用是使IH+IL為常數(shù)為常數(shù)IC1接收兩個(gè)電壓信號(hào)之差：一個(gè)是接收兩個(gè)電壓

12、信號(hào)之差：一個(gè)是VE在在R8、R9上的壓降，另一個(gè)是上的壓降，另一個(gè)是IH+IL在在R6/R8、R7/R9上的壓降上的壓降IC1、振蕩器和解調(diào)器一部分電路構(gòu)成深度、振蕩器和解調(diào)器一部分電路構(gòu)成深度負(fù)反饋電路，使放大器輸入端的兩個(gè)電壓信負(fù)反饋電路，使放大器輸入端的兩個(gè)電壓信號(hào)近似相等。號(hào)近似相等。參考文獻(xiàn)：控制儀表及裝置。吳勤勤?；こ霭嫔?9由由IC3、V3、V4、V5構(gòu)構(gòu)成負(fù)反饋電路。成負(fù)反饋電路。IC3的同相輸入端：轉(zhuǎn)換的同相輸入端：轉(zhuǎn)換信號(hào)、負(fù)反饋信號(hào)、調(diào)零信號(hào)、負(fù)反饋信號(hào)、調(diào)零信號(hào)。信號(hào)。使同、反相輸入端為常數(shù)，使同、反相輸入端為常數(shù)，可得可得)V-(V1pk=IDH110P29電路其

13、余部分請(qǐng)看書(shū)學(xué)習(xí)電流控制放大器電流控制放大器20P29圖3.9213、智能電容式變送器268通信器：完成對(duì)智能變送器的查詢(xún)、測(cè)試、組態(tài)組態(tài)和數(shù)字微調(diào)等工作。組態(tài)：將量程、工程單位變換、輸出形式、阻尼、線性常組態(tài)：將量程、工程單位變換、輸出形式、阻尼、線性常數(shù)等寫(xiě)入數(shù)等寫(xiě)入EEPROM。22三、擴(kuò)散硅壓力變送器三、擴(kuò)散硅壓力變送器 應(yīng)用壓阻傳感原理（應(yīng)變材料受到應(yīng)力應(yīng)用壓阻傳感原理（應(yīng)變材料受到應(yīng)力發(fā)生形變時(shí)，電阻值發(fā)生改變）來(lái)檢測(cè)壓力。發(fā)生形變時(shí)，電阻值發(fā)生改變）來(lái)檢測(cè)壓力。具有滯后小，靈敏度高，量程廣，性能穩(wěn)定具有滯后小，靈敏度高，量程廣，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。23壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔

14、離、承壓膜片壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片 隔離、承壓膜隔離、承壓膜片可以將腐蝕性片可以將腐蝕性的氣體、液體與的氣體、液體與硅膜片硅膜片 隔離開(kāi)來(lái)。隔離開(kāi)來(lái)。 24壓阻式固態(tài)壓阻式固態(tài) 壓力傳感器壓力傳感器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路25263.3 溫度檢測(cè)及變送器一、溫度檢測(cè)原理一、溫度檢測(cè)原理溫度是表示無(wú)題物體冷熱程度的物理量。溫度是表示無(wú)題物體冷熱程度的物理量。測(cè)溫方法可以分為直接測(cè)溫和間接測(cè)溫。測(cè)溫方法可以分為直接測(cè)溫和間接測(cè)溫。1、直接測(cè)溫法、直接測(cè)溫法敏感元件與被測(cè)系統(tǒng)直接接觸。敏感元件與被測(cè)系統(tǒng)直接接觸。例如：熱電偶，熱敏電阻，例如：熱電偶，熱敏電阻，PN結(jié)，

15、石英晶結(jié)，石英晶體溫度傳感器等。體溫度傳感器等。27電阻測(cè)溫電阻測(cè)溫( (自行復(fù)習(xí)自行復(fù)習(xí)) )根據(jù)導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變換的性質(zhì)，把電阻值根據(jù)導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變換的性質(zhì)，把電阻值反映出來(lái)作為電阻溫度計(jì)。反映出來(lái)作為電阻溫度計(jì)。金屬銅在金屬銅在5050150150范圍內(nèi)，阻值與溫度呈線性關(guān)系范圍內(nèi)，阻值與溫度呈線性關(guān)系。100)t-C(tBtAt1RR0190)BtAt(1RR630.740)1 (320t20t0范圍內(nèi)在范圍內(nèi)：金屬鉑在tRRt28以下），互換性差，（壽命長(zhǎng)，但測(cè)溫范圍窄小，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單它的靈敏度高，熱慣性有負(fù)電阻溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻往往具300e

16、RR)T1-T1B(T0T029熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫( (自行復(fù)習(xí)自行復(fù)習(xí)) ) 兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A A和和B B接成閉合回接成閉合回路，結(jié)點(diǎn)分別放置于路，結(jié)點(diǎn)分別放置于T T和和T0T0的環(huán)境中，則在該回路的環(huán)境中，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。e eABAB(T),e(T),eABAB(T(T0 0),e),eA A(T,T(T,T0 0),e),eB B(T,T(T,T0 0) )30熱電偶分度表31冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。用補(bǔ)償導(dǎo)線（延伸導(dǎo)線）把熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度較為穩(wěn)定的地方。補(bǔ)償導(dǎo)線和對(duì)應(yīng)的熱電偶在

17、0150攝氏度范圍內(nèi)，具有基本相同的熱電性能。32PN結(jié)測(cè)溫(自行復(fù)習(xí))PN結(jié)壓降為：是絕對(duì)溫度是晶體管集電極電流，是電子電荷量是波爾茲曼常數(shù)，TIc3.429Trq,176. 1)ln(kVVgoTIkTqkVVrcgobe3331211112eoeIc80RRRRVbeREYS與溫度成正比。恒定時(shí)，輸出管作為感溫元件。冷端溫度補(bǔ)償采用三極送器，系列儀表熱電偶溫度變34W1調(diào)節(jié)電路零點(diǎn)，W2調(diào)節(jié)電路增益問(wèn)題：如果用單片機(jī)怎么實(shí)現(xiàn)？35石英晶體溫度傳感器石英晶體溫度傳感器以石英晶體為測(cè)溫元件，將溫度變化轉(zhuǎn)化為以石英晶體為測(cè)溫元件，將溫度變化轉(zhuǎn)化為石英晶體振蕩頻率變化，再將頻率信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，石英

18、晶體振蕩頻率變化，再將頻率信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到溫度值。得到溫度值。但響應(yīng)速度慢。穩(wěn)定性好，靈敏度高，.)()(1 2000TTTTff362、不接觸測(cè)溫法是測(cè)溫敏感元件不被測(cè)系統(tǒng)不直接接觸而測(cè)定其溫度的測(cè)量方法。測(cè)溫溫度高，反應(yīng)速度快，熱慣性小的優(yōu)點(diǎn)。常用：全輻射測(cè)溫法，亮度測(cè)溫法，比色測(cè)溫法，光譜測(cè)溫法。37思考題：思考題：1.熱電偶測(cè)溫原理是什么？熱電偶測(cè)溫原理是什么？2.為什么需要冷端溫度補(bǔ)償？為什么需要冷端溫度補(bǔ)償？3 .兩線制芯片兩線制芯片XTR101的作用是什么？的作用是什么？38二、集成溫度傳感器二、集成溫度傳感器1、AD590，輸出電流與所測(cè)絕對(duì)溫度成比例。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）每增加

19、1，它會(huì)增加1A輸出電流 2） 可測(cè)量范圍-55至150 3) 供電電壓范圍+4V至+30V其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度（-273）為基準(zhǔn)，在室溫25時(shí)，其輸出電流Iout=（273+25）=298A。39AD581:高精度穩(wěn)壓電源高精度穩(wěn)壓電源A1：I-U的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換A2:跟隨器，阻抗變換跟隨器，阻抗變換402、單片集成溫度傳感器、單片集成溫度傳感器DS1820外形入三極管，三個(gè)引腳外形入三極管，三個(gè)引腳為電源，地，數(shù)據(jù)線。為電源，地，數(shù)據(jù)線。測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：55125，增量增量0.5，輸出值用，輸出值用9位位二進(jìn)制數(shù)表示。轉(zhuǎn)換時(shí)間二進(jìn)制數(shù)表示。轉(zhuǎn)換時(shí)間200ms。41424344性能特點(diǎn)

20、：性能特點(diǎn)：1.采用獨(dú)特的單線總線技術(shù)，通過(guò)串行通信接口采用獨(dú)特的單線總線技術(shù)，通過(guò)串行通信接口直接輸出被測(cè)溫度值，適配各種單片機(jī)和系統(tǒng)機(jī)直接輸出被測(cè)溫度值，適配各種單片機(jī)和系統(tǒng)機(jī)2.溫度分辨力可編程，溫度分辨力可編程，DB1820分別工作在分別工作在9、10、11、12模式下，所對(duì)應(yīng)的溫度分辨率依次為模式下，所對(duì)應(yīng)的溫度分辨率依次為0.5、0.25、0.125、0.0625C.3.用戶(hù)可以分別設(shè)定溫度的上下限并寫(xiě)入隨機(jī)存用戶(hù)可以分別設(shè)定溫度的上下限并寫(xiě)入隨機(jī)存儲(chǔ)器中，可以迅速識(shí)別發(fā)生了溫度越線報(bào)警的器儲(chǔ)器中，可以迅速識(shí)別發(fā)生了溫度越線報(bào)警的器件。件。4.具有電源反接保護(hù)電路具有電源反接保護(hù)電

21、路45三三. .典型模擬式溫度變送器典型模擬式溫度變送器1.1.概念概念 典型模擬式溫度變送器由三部分：輸入部分、放大器和反饋部分組典型模擬式溫度變送器由三部分：輸入部分、放大器和反饋部分組成，其測(cè)溫元件，一般不包括在變送器內(nèi)，而是通過(guò)接線端子與變送器成，其測(cè)溫元件，一般不包括在變送器內(nèi)，而是通過(guò)接線端子與變送器相連接。相連接。 XTi,iXiUzUfUI+_檢測(cè)元件檢測(cè)元件輸入回路輸入回路零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)調(diào)整與遷移電路遷移電路放大器放大器反饋回路反饋回路測(cè)量部分測(cè)量部分放大部分放大部分典型模擬式溫度變送器原理框圖典型模擬式溫度變送器原理框圖46 原理：原理：檢測(cè)元件把被測(cè)溫度檢測(cè)元件把被測(cè)溫度

22、TiTi或其他工藝參數(shù)或其他工藝參數(shù)X X轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為變送器的輸入信號(hào)變送器的輸入信號(hào)xi xi ，送入變送器。經(jīng)輸入回路變換成，送入變送器。經(jīng)輸入回路變換成直流毫伏信號(hào)直流毫伏信號(hào)uiui后，后，uiui和調(diào)零與零遷移電路產(chǎn)生的調(diào)零信和調(diào)零與零遷移電路產(chǎn)生的調(diào)零信號(hào)號(hào)uzuz 的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機(jī)的輸出信號(hào)差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機(jī)的輸出信號(hào)IoIo。氣動(dòng)溫。氣動(dòng)溫度變送器還需要將放大器的輸出電流信號(hào)度變送器還需要將放大器的輸出電流信號(hào)IoIo經(jīng)儀表內(nèi)的電經(jīng)儀表內(nèi)的電/ /氣轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成氣轉(zhuǎn)

23、換器轉(zhuǎn)換成20-100kPa20-100kPa的氣壓信號(hào)。的氣壓信號(hào)。XTi,iXiUzUfUI+_檢測(cè)元件檢測(cè)元件輸入回路輸入回路零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)調(diào)整與遷移電路遷移電路放大器放大器反饋回路反饋回路測(cè)量部分測(cè)量部分放大部分放大部分典型模擬式溫度變送器原理框圖典型模擬式溫度變送器原理框圖47DDZDDZ型溫度變送器有帶非線性補(bǔ)償電路與型溫度變送器有帶非線性補(bǔ)償電路與不帶非線性補(bǔ)償電路的熱電偶溫度變送器和不帶非線性補(bǔ)償電路的熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器以及直流毫伏變送器等多熱電阻溫度變送器以及直流毫伏變送器等多個(gè)品種。個(gè)品種。常見(jiàn)三種：直流毫伏變送器、帶非線性補(bǔ)償電常見(jiàn)三種：直流毫伏變送器、帶

24、非線性補(bǔ)償電路的熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器。路的熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器。前一種是將直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成前一種是將直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-204-20mADCmADC輸出輸出信號(hào)，后兩種則分別與熱電偶和熱電阻相配合，信號(hào)，后兩種則分別與熱電偶和熱電阻相配合，將溫度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。將溫度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。48零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整穩(wěn)壓源穩(wěn)壓源放放大大單單元元非線性校正非線性校正熱點(diǎn)偶熱點(diǎn)偶TIU（b b）熱電偶溫度變送器）熱電偶溫度變送器零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整穩(wěn)壓源穩(wěn)壓源放放大大單單元元IU量程單元量程單元線性化器線性化器熱電阻熱電阻T量程單元量程單元反饋反饋（c c

25、）熱電阻溫度變送器）熱電阻溫度變送器圖圖3 334 DDZ34 DDZ型溫度變送器構(gòu)成方框圖型溫度變送器構(gòu)成方框圖49例：用兩線制芯片實(shí)現(xiàn)溫度變送器例：用兩線制芯片實(shí)現(xiàn)溫度變送器1、熱電偶溫度變送器、熱電偶溫度變送器nRs量程調(diào)節(jié)量程調(diào)節(jié)nVD檢測(cè)冷端溫度檢測(cè)冷端溫度nR5和和R6是冷端補(bǔ)償分是冷端補(bǔ)償分壓電阻壓電阻nR4是固定溫度冷端補(bǔ)是固定溫度冷端補(bǔ)償電阻。償電阻。n輸出輸出420mA。501)量程的計(jì)算量程的計(jì)算由測(cè)溫范圍由測(cè)溫范圍T，查分度表對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)范圍，查分度表對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)范圍e，變送器輸出為，變送器輸出為4-20mA,則則I為為16mA。016. 01640016. 040ee

26、IROS見(jiàn)P24 3.1512）冷端補(bǔ)償分壓電阻）冷端補(bǔ)償分壓電阻R5和和R6的計(jì)算的計(jì)算當(dāng)當(dāng)PNPN節(jié)在節(jié)在2525C C時(shí)，節(jié)電壓時(shí)，節(jié)電壓=0.6V=0.6V， V/ V/ T=-2mV/ T=-2mV/ C,C,熱電勢(shì)對(duì)溫度的變化率熱電勢(shì)對(duì)溫度的變化率e/T=k1,e/T=k1,有有K1)RRR-2()RRRT(V/ 656656先確定先確定R5=2K,計(jì)算出計(jì)算出R6.523)固定溫度的冷端補(bǔ)償固定溫度的冷端補(bǔ)償R4的計(jì)算的計(jì)算(零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整)e=e2-e1=Et+V4-e1當(dāng)冷端當(dāng)冷端=25=25C C時(shí)，測(cè)量電壓時(shí)，測(cè)量電壓=0=0，有，有6566 . 0420RRRVk可算

27、出可算出V4,其上流過(guò)的電其上流過(guò)的電流為流為1mA，從而算出，從而算出R4.532、熱電阻溫度變送器Rs是量程調(diào)節(jié)電阻，R4是零點(diǎn)調(diào)整電阻。自行學(xué)習(xí)量程電阻自行學(xué)習(xí)量程電阻和零點(diǎn)調(diào)整電阻的和零點(diǎn)調(diào)整電阻的計(jì)算計(jì)算Rs54 由測(cè)溫元件和變送器模塊兩部分構(gòu)成并直接安裝由測(cè)溫元件和變送器模塊兩部分構(gòu)成并直接安裝在被測(cè)溫度的工藝現(xiàn)場(chǎng)，而輸出的信號(hào)為統(tǒng)一的標(biāo)在被測(cè)溫度的工藝現(xiàn)場(chǎng)，而輸出的信號(hào)為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這種變送器具有體形小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安準(zhǔn)信號(hào)，這種變送器具有體形小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、特別是輸出信號(hào)的抗擾能力極強(qiáng)。便于遠(yuǎn)裝方便、特別是輸出信號(hào)的抗擾能力極強(qiáng)。便于遠(yuǎn)距離傳輸。與熱電偶配合時(shí)，可

28、不采用補(bǔ)償導(dǎo)線。距離傳輸。與熱電偶配合時(shí)，可不采用補(bǔ)償導(dǎo)線。需要注意的是現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，一般元件的工作溫需要注意的是現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，一般元件的工作溫度在度在-20-80-20-80一體化化溫度變送器一體化化溫度變送器見(jiàn)資料552.2.智能式溫度變送器智能式溫度變送器 智能式溫度變送器有采用智能式溫度變送器有采用HARTHART協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式，前者技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品的種類(lèi)也比較多；后著的產(chǎn)品近兩年信方式，前者技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品的種類(lèi)也比較多；后著的產(chǎn)品近兩年才問(wèn)世，國(guó)內(nèi)尚處于研究開(kāi)發(fā)階段。通常，智能式溫度變送器均具有才問(wèn)世，國(guó)內(nèi)尚處于研究開(kāi)

29、發(fā)階段。通常，智能式溫度變送器均具有 如下特點(diǎn)：如下特點(diǎn)： 通用型強(qiáng)通用型強(qiáng) 使用方便靈活使用方便靈活 具有各種補(bǔ)償功能具有各種補(bǔ)償功能 具有控制功能具有控制功能 具有通信功能具有通信功能 具有自診斷功能具有自診斷功能56TT302TT302溫度變送器的硬件構(gòu)成原理圖溫度變送器的硬件構(gòu)成原理圖見(jiàn)資料57作業(yè)：1某某DDZ- 型差壓變送器輸入信號(hào)從型差壓變送器輸入信號(hào)從20KPa變化到變化到60KPa，輸出信號(hào)相應(yīng)從最小變化到，輸出信號(hào)相應(yīng)從最小變化到最大。若輸出信號(hào)從最大。若輸出信號(hào)從30KPa變化到變化到40KPa，其輸出應(yīng)從多少變化到多少？其輸出應(yīng)從多少變化到多少？2熱偶、熱阻溫度變送器的

30、基本組成有何不同？熱偶、熱阻溫度變送器的基本組成有何不同？583.4 流量檢測(cè)及變送一、流量檢測(cè)原理（復(fù)習(xí)）流量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一斷面的流體數(shù)量。這是瞬時(shí)流量。根據(jù)表示流體數(shù)量的單位不一樣，可以分為體積流量體積流量qv，質(zhì)量流量，質(zhì)量流量qm ，重量流量重量流量qG 。流量檢測(cè)方法流量檢測(cè)方法：節(jié)流式，變面積式，電磁式，漩渦式，渦輪式，激光式等。59 流量孔板流量孔板constgvgp22由伯努利方程由伯努利方程和2211AvAv先求出先求出v2,再利用再利用q=vA.,求出體積流求出體積流量量)1 (24pcSqv60流體流態(tài)等因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)獲取方式、與節(jié)流裝置尺寸、取壓：流出系數(shù)

31、：孔板開(kāi)孔面積：流體密度,cSd/D:412pcSqm質(zhì)量流量質(zhì)量流量61412pcSqm對(duì)于可壓縮流體對(duì)于可壓縮流體:校正系數(shù)校正系數(shù)62流量檢測(cè)方法及儀表流量檢測(cè)方法及儀表測(cè)量對(duì)象測(cè)量對(duì)象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；流動(dòng)條件流動(dòng)條件：亞音速流、臨界流、脈動(dòng)流 差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、適應(yīng)差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、適應(yīng)性廣，管徑在性廣，管徑在50-1000mm范圍都可以使范圍都可以使用，幾乎能測(cè)量各種工況下的流量。用，幾乎能測(cè)量各種工況下的流量。 安裝要求嚴(yán)格需要足夠長(zhǎng)的直管段安裝要求嚴(yán)格需要足夠長(zhǎng)的直管段63流量檢測(cè)方

32、法及儀表流量檢測(cè)方法及儀表 差壓式流量計(jì)組成差壓式流量計(jì)組成節(jié)流裝置節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量成開(kāi)方關(guān)系。成開(kāi)方關(guān)系。引壓導(dǎo)管引壓導(dǎo)管：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。差壓變送器差壓變送器：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（4-20mA4-20mA）。）?？装逡龎汗懿顗鹤兯推?4流量檢測(cè)方法及儀表流量檢測(cè)方法及儀表 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件 標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，適合大流量的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)文丘里管標(biāo)準(zhǔn)文丘里管結(jié)構(gòu)復(fù)雜

33、，壓力損失比孔板小從對(duì)裝置的腐蝕性和磨損看，應(yīng)選用文丘里管、噴嘴從對(duì)裝置的腐蝕性和磨損看，應(yīng)選用文丘里管、噴嘴從加工和裝配看，孔板最簡(jiǎn)單從加工和裝配看，孔板最簡(jiǎn)單從要求直管段長(zhǎng)度看，只要條件允許應(yīng)選用孔板從要求直管段長(zhǎng)度看，只要條件允許應(yīng)選用孔板65流量檢測(cè)方法及儀表流量檢測(cè)方法及儀表 環(huán)室取壓 單獨(dú)鉆孔取壓 法蘭取壓 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴取壓方式 標(biāo)準(zhǔn)孔板的幾種取壓方式 取壓方式66靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)Vm32q F)1(512. 4)/ )1(512. 42F質(zhì)量流量：（體積流量：靶受力：kDqhmFkDqSvkVBK為流量系數(shù)67雷諾數(shù)與流速、管徑、流體運(yùn)動(dòng)粘度、流體雷諾數(shù)與流速、管徑、流體運(yùn)動(dòng)粘度、流體動(dòng)力粘度有關(guān)動(dòng)力粘度有關(guān)雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReD2320，為層流；，為層流；ReD2320,為紊流。為紊流。vDvDDRe流量系數(shù)流量系數(shù)k在雷諾數(shù)在雷諾數(shù)104時(shí)時(shí)為常數(shù)為常數(shù)68力平衡式壓力變送器力平衡式壓力變送器 1低壓室低壓室 2高壓室高壓室 3測(cè)量元件（膜盒、膜片）測(cè)量元件（膜盒、膜片） 4軸封膜片軸封膜片 5主杠桿主杠桿 6過(guò)載保護(hù)片過(guò)載保護(hù)片 7靜壓調(diào)整螺釘靜壓調(diào)整螺釘 8矢量機(jī)構(gòu)矢量機(jī)構(gòu) 9零點(diǎn)遷移彈簧零點(diǎn)遷移彈簧 10平衡錘平衡