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变送器分类及产品的选择

一、一体化温度变送器

一体化温度变送器一般由测温探头(热电偶或热电阻传感器)和两线固体电子单元组成。测温探头直接安装在接线盒中,形成一体化变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶两种类型。

热电阻温度变送器由基准单元组成,R/V转换单元、线性电路、反向保护、限流保护V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后,再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿,经V/I转换电路后,输出与测量温度线性关系的4~20mA恒流信号。

热电偶温度变送器一般采用基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理V/I由转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它通过冷端补偿放大热电偶产生的热电势,然后通过线性电路消除热电势和温度之间的非线性误差,最其放大到4~20mA输出电流信号。为送器还配备了断电保护电路,以防止热电偶测量过程中因电偶断导致温度控制故障。当热电偶断丝或接解不良时,变送器输出最大值(28mA)切断仪器的电源。

综合温度变送器具有结构简单、引线节约、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、反向保护和限流保护、工作可靠等优点。

一体化温度变送器的输出为4~20mA信号;可与微机系统或其它常规仪器相匹配。用户还可要求制作防爆或防火测量仪器。

二、压力变送器

压力变送器,又称差变送器,主要由压力测量元件传感器、模块电路、显示头、外壳和工艺连接器组成。它可以将接收到的气体、液体和其他压力信号转换为标准电流和电压信号,以提供二次仪器,如指示报警器、记录仪和调节器进行测量、指示和工艺调整。

如图3所示。其测量原理是:工艺压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端,其差压使硅片变形(位移小,仅μm等级)使硅片上半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出与压力成正比mV等级电压信号。由于硅材料的优异强度,输出信号的线性度和变差指标都很高。压力变送器力变送器将被测物理量转换为mV等级电压信号,并发送到可以相互抵消温度漂移的高放大倍数差动放大器。放大信号通过电压电流转换为相应的电流信号,然后通过非线性校正,最终产生与输入压力线性对应的标准电流电压信号。

根据测压范围,压力变送器可分为一般压力变送器(0.001MPa~20MP3)和微差压变送器(0~300kPa)两种。

三、液位变送器

1.浮球液位变送器

浮球液位变送器由磁浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒和安装件组成。

一般磁浮球的比例小于0.5.可漂浮在液位上,沿测量导管上下移动。导管配有测量元件,可将测量液位信号转换为与液位变化成正比的电阻信号,并将电子单元转换为4~20mA或输出其它标准信号。该变送器为模块电路,具有耐酸、防潮、防震、防腐等优点。该电路包含恒流反馈电路和内部保护电路,最大输出电流不超过28mA,因此,可以可靠地保护电源,防止二次仪器损坏。

2.浮简液位变送器

浮筒液位变送器是根据阿基米德浮力原理设计的,将磁性浮球改为浮筒。浮筒液位变送器采用微小的金属膜应变传感技术测量液体的液位、边界或密度。它可以通过现场按钮设置常规操作。

3、静压或液位变送器

变送器采用液体静压的测量原理。一般选用硅压力测压传感器将测量压力转换为电信号,然后通过放大电路进行放大和补偿,最后4~20mA或0~10mA电流方式输出。

四、电容式物位变送器

电容式物位变送器适用于工业企业在生产过程中测量和控制生产过程,主要用于液体液位或粉液位的远距离连续测量和指示。

电容式液位变送器由电容式传感器和电子模块电路组成,两线制4~20mA恒定电流输出为基型,转换后可输出三线或四线,输出信号形成1~5V、0~5V、0~10mA等标准信号。电容传感器由带有测量介质的绝缘电极和圆柱形金属容器组成。当材料位置上升时,由于非导电材料的介电常数明显小于空气的介电常数,因此电容量随材料高度的变化而变化。模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流组成。采用脉宽调特原理测量的优点是频率低,干扰周围元射频,稳定性好,线性好,无明显温度漂移。

五、超声波变送器

超声波变送器分为一般超声波变送器(无表头)和一体化超声波变送器,一体化超声波变送器比较常用。

一体化超声波变更新器由表头(如LCD由显示器和探头组成,直接输出4~20mA信号变送器将小型敏感元件(探头)和电子电路组装在一起,使体积更小、重量更轻、价格更便宜。超声波变送器可用于液位。物位测量、开渠、明渠等流量测量,可用于测量距离。

六、锑电极酸度变送器

锑电极酸度变送器PH工业在线分析仪器集检测、自动清洗和电信号转换为一体,由锑电极和参考电极组成PH值测量系统。在被测酸性溶液中,由于锑电极表面会产生三氧化二锑氧化层,因此金属锑表面与三氧化二锑之间会形成电位差。电位差的大小取决于三种氧化二锑的浓度,与被测酸性溶液中氢离子的适度对应。能斯特公式可以计算出锑、三氧化二锑和水溶液的适度电位。

锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两部分组成。为了现场安全起见,电源部分采用交流24V为二次仪表供电。除清洗电机提供驱动电源外,该电源还应通过电流转换单元转换为相应的直流电压,供变送电路使用。第二部分是测量传感器的基准信号和传感器电路PH放大后,将酸度信号送到斜率调整和定位调整电路,以降低信号内阻并进行调整。将放大后的PH补偿信号和温度

信号迭加,然后进入转换电路,最后输出和PH4~20值对应mA恒流电流信号给二次仪表完成显示和控制PH值。

七、酸、碱、盐浓度变送器

酸、碱、盐浓度变送器通过测量溶液的电导值来确定浓度。在线连续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。该变送器主要用于锅炉供水处理、化学溶液制备、环保等工业生产过程。

酸、碱、盐浓度变送器的工作原理是:在一定范围内,酸碱溶液的浓度与其电导率成比例。因此,只要测量溶液电导率的大小,就可以知道酸碱浓度。当被测溶液流入专用电导池时,如果忽略电极化和电容分布,则可等效为纯电阻。在有恒压交变电流流过时,其输出电流与电导率成线性关系,而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此,只要测量溶液电流,就可以计算出酸、碱、盐的浓度。

酸、碱、盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示表头和外壳组成。电子模块电路由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换组成。

八、电导变送器

它是一种通过测量溶液的电导值间接测量离子浓度的工艺仪一体化变送器),可以在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。

由于电解质溶液与金属导体具有相同的电导体,因此当电流通过电解质溶液时,必须具有电阻作用,并符合欧姆定律。但液体的电阻温度特性与金属导体相反,具有负温度特性。为区别于金属导体,电解质溶液的导电能力用电导(电阻的倒数)或电导率(电阻率的倒数)来表示。当两个绝缘电极形成电导池时,如果将待测溶液放置在中间,并通过恒压交变电流形成电流电路。如果电压尺寸和电极尺寸固定,则电路电流与电导率之间存在一定的函数关系。通过测量待测溶液中流过的电流,可以测量待测溶液的电导率。

电导变送器的结构和电路与酸、碱、盐浓度变送器相同。

p style="margin-left:0pt;">九、智能变送器

    智能式变送器是由传感器和微处理器(微机)相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力,可对传感器的数据进行处理,包括对测量信号的调理(如滤波、放大、A/D转换等)、数据显示、自动校正和自动补偿等。

    微处理器是智能式变送器的核心。它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理,还可以通过反馈回路对传感器进行调节,以使采集数据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件功能,因而它可以完成传统变送器难以完成的任务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度,并在很大程主上提高了传感器的性能。另外,智能式变送器还具有以下特点:

    1.具有自动补偿能力,可通过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进行自动补偿。

    可自诊断,通电后可对传感器进行自检,以检查传感器各部分是否正常,并作出判断。

    数据处理方便准确,可根据内部程序自动处理数据,如进行统计处理、去除异常数值等。 

    2.具有双向通信功能。微处理器不但可以接收和处理传感器数据,还可将信息反馈至传感器,从而对测量过程进行调节和控制。

    可进行信息存储和记忆,能存储传感器的特征数据、组态信息和补偿特性等。

    3.具有数字量接口输出功能,可将输出的数字信号方便地和计算机或现场总线等连接。

 

 

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