溫度變送器專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)教材

1、溫度變送器專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)教材 概述：溫度變送器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表，而且其輸出信號(hào)與溫度變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系通常為線(xiàn)性函數(shù)。早期生產(chǎn)的變送器其輸出信號(hào)與溫度傳感器的電阻值或電壓值之間呈線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系。主要用于工業(yè)過(guò)程溫度的測(cè)量和控制。 溫度變送器種類(lèi)溫度變送器有電動(dòng)和氣動(dòng)兩大類(lèi)。電動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)主要為010mA和420mA或l5V的直流電信號(hào)。氣動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化用出信號(hào)主要為20100kPa的氣體壓力不排除具有特殊規(guī)定的其他標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)，如050mV等。 電動(dòng)溫度變送器開(kāi)展DDZ11、DDZ一 DDZS系列開(kāi)展到小型智能型的變送器。輸出傳輸方式由單一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)

2、010mA、420mA向輔以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方向開(kāi)展，以適應(yīng)數(shù)字化的接收和控制。隨著數(shù)字控制技術(shù)和通信技術(shù)的開(kāi)展和普及，變送器的輸出方式將向數(shù)字化邁進(jìn)。溫度變送器 小型模塊化和智能型的變送器可以方便地與業(yè)用熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器，成為真正意義上的溫度變送器。信號(hào)轉(zhuǎn)換器 不帶傳感器的“變送器應(yīng)稱(chēng)為信號(hào)轉(zhuǎn)換器。由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶的分度表是標(biāo)準(zhǔn)化的因此這種信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為獨(dú)位產(chǎn)品時(shí)習(xí)貫上也稱(chēng)為變送器。二線(xiàn)制變送器與四線(xiàn)制變送器區(qū)別二線(xiàn)制變送器的電源與信號(hào)是在同一回路中的。四線(xiàn)制變送器的電源與信號(hào)回路是分開(kāi)的。電動(dòng)溫度變進(jìn)器各系列的外部特性如下：DDZD系列溫度變送器： 四線(xiàn)制接線(xiàn)，輸出010

3、mA，負(fù)載電阻01。5kDDZ一皿系列溫度變送器： 四線(xiàn)制接線(xiàn)，輸出 l5V，負(fù)載電阻050； 二線(xiàn)制接線(xiàn)，輸出 420mA,負(fù)載電阻250350。DDZS系列溫度變送器：二線(xiàn)制接線(xiàn)輸出420mA，負(fù)載電阻250350或0600。小型模塊化和智能型溫度變送器： 二線(xiàn)制接線(xiàn)，輸出420mA，0600。 工作原理溫度變送器的工作原理見(jiàn)規(guī)程所示 溫度變送器組成 通常由兩局部；測(cè)量單元、信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元。有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)功能。輸人信號(hào) 主要來(lái)自熱電阻和熱電偶溫度傳感器的電阻信號(hào)和毫伏mV級(jí)的電壓信號(hào)，測(cè)量單元與信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元 測(cè)量單元中通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路變換為電壓信號(hào)

4、。 然后經(jīng)信號(hào)處理包括非線(xiàn)性校正和轉(zhuǎn)換單元變換成可傳送的直流電信號(hào)。具有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的變送器 信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元中包括了儀器放大器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲(chǔ)器和操作鍵。輸出是通過(guò)與微處理器耦合的專(zhuān)用接口按約定的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。 目前具有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的變送器 較典型的是采用 HART協(xié)議。HARTHighway Ad-dressable Remote Transducer即高速可尋址遠(yuǎn)程變送協(xié)議，是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它定義了智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在兼容傳統(tǒng)的 20mA模擬信號(hào)時(shí)的通訊協(xié)議。信息是通過(guò)高頻2.2kHz為1和低1.2kHz為0信號(hào)載波在20mA連線(xiàn)上進(jìn)行通訊的。 HART協(xié)議的儀器 1、必須是以

5、數(shù)字技術(shù)為根底，微處理器作為支撐的智能型儀器。 2、這種儀器具有額外的功能和補(bǔ)償能力、能支持多種類(lèi)型的傳感器或者多種變量。 3、與常規(guī)的模擬式儀器相比，這些儀器通常都能提供更好的準(zhǔn)確度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。HART變送器的工作原理HART變送器分為三個(gè)局部，輸人局部、變換局部和輸出局部。每一個(gè)局部都可以單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)節(jié)。1.輸入局部傳感器按測(cè)量原理可以將過(guò)程量溫度、壓力等變換成毫伏電壓、電容、阻抗、電感、頻率等電學(xué)量。但是，變送器內(nèi)的微處理器在接收這些量之前必須由模擬數(shù)字變換器把它們變成相應(yīng)的數(shù)字量D1。在第二個(gè)方框中微處理器按某種形式的方程式或數(shù)據(jù)表，把電學(xué)量的原始數(shù)字量D1和面對(duì)的實(shí)際過(guò)

6、程量PV如溫度、壓力或流量等聯(lián)系起來(lái)。這種聯(lián)系由制造廠(chǎng)完成，使用者也可以用手操器通過(guò)命令對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。這一工作稱(chēng)為傳感器調(diào)節(jié)，其輸出PV就是過(guò)程量的數(shù)字表示。 2.變換局部在第三個(gè)方框中，實(shí)際上是一種嚴(yán)格的數(shù)學(xué)變換，它把過(guò)程量PV變成等效的m表示。使用儀器的量程值和傳遞函數(shù)如I=Io+Im/TmT一起來(lái)計(jì)算這個(gè)值。傳遞函數(shù)通常為線(xiàn)性，但也可以是非線(xiàn)性的如平方根關(guān)系的。這一局部的輸出是儀器mA輸出的數(shù)字表示。 3.輸出局部在第四和第五個(gè)方框中，進(jìn)行輸出調(diào)節(jié)即電流回路調(diào)節(jié)。由微處理器依賴(lài)某些內(nèi)部的校正因子把第三個(gè)方框中的mA輸出值變換為在第五個(gè)方框中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可以接受的數(shù)字值，最終完成實(shí)際

7、的模擬電信號(hào)輸出。電動(dòng)溫度變送器已是老規(guī)程將溫度信號(hào)或直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)010mA或420mA輸出的稱(chēng)為電動(dòng)變送器以下簡(jiǎn)稱(chēng)變送器。13一、 概述變送器與熱電偶，熱電阻配合使用，將溫度信號(hào)或直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成(010)mA或(420)mA，或(15)V統(tǒng)一的直流信號(hào)輸出。其原理圖如下：14熱電偶 010mA 熱電阻 -變送器 - 420mA 直流電壓 15V 信號(hào) 15變送器以負(fù)載電阻來(lái)區(qū)分，負(fù)載電阻(01.5)k如DDZ系列，負(fù)載電阻(050) 四線(xiàn)制或負(fù)載電阻(250350)二線(xiàn)制如DDZ系列，負(fù)載電阻(250350)或90600)如DDZS系列，共三大系列。16二、技術(shù)要求1.

8、 外觀(guān)1.1 變送器的外殼及外露部件外表覆蓋層、面板及名牌均應(yīng)光潔完好，使用中的變送器不得有嚴(yán)重的剝落及損傷等影響計(jì)量性能的缺陷。1.2 名牌應(yīng)標(biāo)明制造廠(chǎng)名或廠(chǎng)標(biāo)、變送器名稱(chēng)、型號(hào)、編號(hào)、制造年月。專(zhuān)業(yè)型變送器還應(yīng)標(biāo)明測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)及配用傳感器分度號(hào)。1.3 接線(xiàn)端子板應(yīng)有接線(xiàn)標(biāo)志。1.4 緊固件不得有松動(dòng)現(xiàn)象，可動(dòng)局部應(yīng)靈活可靠。172. 根本誤差變送器根本誤差不應(yīng)超過(guò)表 1的規(guī)定。 表 1準(zhǔn)確度等級(jí)0.20.51.01.52.5允許誤差（輸出量程的%）0.20.51.01.52.5注：1變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)一般是根據(jù)輸入量電壓、電阻的量程大小確定的。 2允許誤差不包括熱電偶參考端補(bǔ)償所

9、引起的 誤差。183. 回程誤差變送器的回程誤差不應(yīng)超過(guò)表2的規(guī)定。 表 2 準(zhǔn)確度等級(jí)0.20.51.01.52.5允許回程誤差（輸出量程的%）0.10.250.40.61.0194. 負(fù)載變化影響當(dāng)負(fù)載電阻在其以?xún)?nèi)許的范圍內(nèi)變化時(shí)，變送器輸出下限值及量程的變化，不應(yīng)超過(guò)允許誤差的絕對(duì)值。205.電源變化影響當(dāng)電源在表3規(guī)定的電源電壓變化值范圍內(nèi)變化時(shí)，變送器輸出下限值及量程的變化不應(yīng)超過(guò)允許誤差的絕對(duì)值。21 表 3電源電壓（V）電源電壓變化值（V）220（交流）242187（交流）24（直流）25.222.8（直流）24（交流）26.421.6（交流）*注：* 為DDZS變送器電源電壓變

10、化值。226. 輸出交流分量6.1 對(duì)于負(fù)載電阻為01.5k的變送器，輸出信號(hào)中交流分量有效值不應(yīng)超過(guò)20mV。6.2 對(duì)于負(fù)載電阻為050的四引線(xiàn)制變送器輸出電壓信號(hào)中交流分量有效值不應(yīng)超過(guò)輸出量程的1%。6.3 對(duì)于負(fù)載電阻為250350的二線(xiàn)制變送器，輸出信號(hào)中交流分量有效值不應(yīng)超過(guò)150mV。237. 絕緣電阻變送器的絕緣電阻值應(yīng)不小于表4的規(guī)定。 表 4試驗(yàn)部位技術(shù)要求輸入與輸出端子短接-接地端子20電源端子短接-接地端子50輸入與輸出端子-電源端子*50輸入端子-輸出端子*20注：* 適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。248. 絕緣強(qiáng)度變送器應(yīng)能承受頻率為50Hz，有效

11、值符合表5規(guī)定的交流試驗(yàn)電壓，判斷電流一般設(shè)置為10mA，歷時(shí)1min試驗(yàn)，無(wú)擊穿和飛弧現(xiàn)象。25 表 5試驗(yàn)部位 試驗(yàn)電壓24V直流供電220V交流供電輸入與輸出端子短接-接地端子500500電源端子短接-接地端子5001500輸入與輸出端子-電源端子*5001500輸入端子-輸出端子*500500注：* 適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。26三、 檢定條件9. 檢定用設(shè)備檢定時(shí)所需的標(biāo)準(zhǔn)儀器及設(shè)備見(jiàn)表6。略10. 檢定環(huán)境條件和動(dòng)力條件10.1 環(huán)境溫度：2550.2級(jí)的變送器為222，相對(duì)濕度：45%75%。10.2 除地磁場(chǎng)外，周?chē)鷳?yīng)無(wú)影響變送器的其它外磁場(chǎng)存在，無(wú)震動(dòng)，無(wú)

12、腐蝕。2710.3 供電電源10.3.1 交流電源220V允許偏差1%；諧波含量小于5%；頻率為50Hz，允許偏差1%。10.3.2 直流電源24V，允許偏差1%；紋波含量小于0.1%。11. 負(fù)載電阻按變送器說(shuō)明書(shū)中的規(guī)定。28四、 檢定工程12. 變送器的檢定工程見(jiàn)表6。29 項(xiàng)目類(lèi)別外觀(guān)基本誤差回程誤差負(fù)載變化影響電源變化影響輸出交流分量絕緣電阻絕緣強(qiáng)度新制造使用中修理后注：表中“表示檢定，“表示可不檢定。表 630五、 檢定方法13. 外觀(guān)檢查按規(guī)程第一條中的要求進(jìn)行檢查。14. 根本誤差的檢定14.1 變送器根本誤差的檢定接線(xiàn)時(shí)按規(guī)程附錄中相應(yīng)接線(xiàn)圖進(jìn)行。3114.2 變送器檢定前應(yīng)

13、按制造廠(chǎng)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行預(yù)熱。制造廠(chǎng)未作規(guī)定時(shí)，允許預(yù)熱15min。14.3 調(diào)零和調(diào)量程對(duì)于具有調(diào)零和調(diào)量程電位器的變送器，允許在預(yù)熱后進(jìn)行調(diào)整，但在檢定過(guò)程中那么不允許再次調(diào)整。14.4 檢定點(diǎn)的選擇檢定點(diǎn)應(yīng)包含上、下限或其附近10%量程以?xún)?nèi)在內(nèi)至少5個(gè)點(diǎn)，檢定點(diǎn)應(yīng)均勻分布在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)。3214.5 檢定方法按輸入信號(hào)加上行程和減小下行程的方向，分別給變送器輸入被檢定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電量值，讀取變送器相應(yīng)的實(shí)際輸出值A(chǔ)S。對(duì)于上限值只檢上行程，對(duì)于下限值只檢下行程。用同樣的方法戰(zhàn)再重復(fù)進(jìn)行兩次檢定，取誤差最大值作為根本誤差。熱電偶變送器采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行檢定時(shí)，應(yīng)給變送器的輸入值加上補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)

14、的修正值。在不產(chǎn)生疑義的情況下，可只進(jìn)行1次循環(huán)的檢定。3314.6 變送器上、下行程根本誤差按規(guī)程中1式計(jì)算。1 式中：變送器上下行程根本誤差%；上、下行程中測(cè)量的各檢定點(diǎn)相應(yīng)的實(shí)際 輸出值mA或V；各檢定點(diǎn)相應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)輸出值mA或V；變送器輸出量程mA或V。 3415. 回程誤差檢定變送器回程誤差的檢定與根本誤差的檢定同時(shí)進(jìn)行。并按貴規(guī)程中式2計(jì)算。 2 式中：變送器的回程誤差%；、變送器上、下行程平均誤差%。、 3516. 負(fù)載變化影響檢定16.1 對(duì)于負(fù)載電阻為01.5k的變送器，將負(fù)載電阻置于1.5k，使輸出分別為下限和上限值，然后將負(fù)載電阻改變?yōu)榱?，測(cè)量輸出電流值。3616.2 對(duì)于

15、負(fù)載電阻為050的四線(xiàn)制變送器，將電流輸出端的負(fù)載電阻置于50，使電壓輸出端輸出信號(hào)分別為下限值和上限值，然后改變負(fù)載電阻至零，測(cè)量輸出電壓值。16.3 對(duì)于負(fù)載電阻為250350的二線(xiàn)制變送器，將負(fù)載電阻置于350，使輸出分別為下限值和上限值，然后改變負(fù)載電阻至250測(cè)量輸出電流值。16.4 根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果計(jì)算下限和量程的變化值。3717. 電源變化影響檢定17.1 對(duì)于220V交流供電的變送器，將電源電壓調(diào)整為220V，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調(diào)整到表3規(guī)定的電壓變化值，測(cè)量輸出電流值。17.2 對(duì)于24V直流供電的變送器，將電源電壓調(diào)整為24V，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調(diào)整到表3規(guī)定的電壓變化值，測(cè)量輸出電流值。17.3 根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出下限和量程的變化值。3818. 輸出交流分量檢定18.1 對(duì)于負(fù)載電阻為01.5k的變送器，將負(fù)載電阻置于200，輸入信號(hào)使輸出分別為量程的10%、50%、90%時(shí)，用交流電壓表測(cè)量負(fù)載電阻兩端的交流電壓值。18.2 對(duì)于負(fù)載電阻為050的四線(xiàn)制變送器，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)，使輸出電壓由1V到5V緩慢變化，用交流電壓表測(cè)量電壓輸出端的交流電壓值。18.3 對(duì)于負(fù)載電阻為250350的二線(xiàn)制變送器，將負(fù)載電阻置于250，輸入信號(hào)使輸出信號(hào)分別為量程的10%、50%、90%