溫度/壓力/液位等變送器的選用
各類(lèi)變送器的選用
傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動(dòng)化范疇中起著無(wú)足輕重的作用。與傳感器不同，
變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可丈量的電量外，普通還具有一定的放大作用。本文簡(jiǎn)單地介
紹了各類(lèi)變送器的特性，以供運(yùn)用者選用。
一、一體化溫度變送器
一體化溫度變送器普通由測(cè)溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組
成。采用固體模塊方式將測(cè)溫探頭直接裝置在接線盒內(nèi)，從而構(gòu)成一體化的變送器。一體化
溫度變送器普通分為熱電阻和熱電偶型兩品種型。
熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接維護(hù)、限流維護(hù)、
V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對(duì)溫度與電阻的非線性關(guān)
系停止補(bǔ)償，經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的4～20mA的恒流信號(hào)。
熱電偶溫度變送器普通由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化處置、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶
處置、反接維護(hù)、限流維護(hù)等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，
再帽由線性電路消弭熱電勢(shì)與溫度的非線性誤差，然后放大轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出信號(hào)。
為避免熱電偶丈量中由于電偶斷絲而使控溫失效形成事故，變送器中還設(shè)有斷電維護(hù)電路。
當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時(shí)，變送器會(huì)輸出較大值（28mA）以使儀表切斷電源。
一體化溫度變送用具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、儉省引線、輸出信號(hào)大、抗干擾才能強(qiáng)、線性好、顯
示儀表簡(jiǎn)單、固體模塊抗震防潮、有反接維護(hù)和限流維護(hù)、工作牢靠等優(yōu)點(diǎn)。
一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4～20mA信號(hào)；可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配
運(yùn)用。也可用戶請(qǐng)求做成防爆型或防火型丈量?jī)x表。
二、壓力變送器
壓力變送器也稱(chēng)差變送器，主要由測(cè)壓元件傳感器、模塊電路、顯現(xiàn)表頭、表殼和過(guò)程
銜接件等組成。它能將接納的氣體、液體等壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成規(guī)范的電流電壓信號(hào)，以供應(yīng)指
示報(bào)警儀、記載儀、調(diào)理器等二次儀表停止丈量、指示和過(guò)程調(diào)理。
壓力變送器的丈量原理圖如圖3所示。其丈量原理是：流程壓力和參考?jí)毫Ψ謩e作用于
集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅μm級(jí)），以使硅片上用半
導(dǎo)體技術(shù)制成的全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動(dòng)下輸出正比于壓力的mV級(jí)電壓信號(hào)。
由于硅資料的強(qiáng)性***，所以輸出信號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時(shí)，壓力變送器將
被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成mV級(jí)的電壓信號(hào)，并送往放大倍數(shù)很高而又能夠相互抵消溫度漂移的差
動(dòng)式放大器。放大后的信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)非線性校正，然后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的規(guī)范電流電壓信號(hào)。壓力變送器依據(jù)測(cè)壓范圍可分紅普通壓力變送器（0.001MPa～20MP3）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、丈量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及裝置件組成。
普通磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿丈量導(dǎo)管上下挪動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)
量元件，它能夠在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子
單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它規(guī)范信號(hào)輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、
防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反應(yīng)電路和內(nèi)維護(hù)電路，可使輸出較大電流不超越28mA，
因此可以牢靠地維護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。
2、浮簡(jiǎn)式液位變送器
浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是依據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式
液位變送器是應(yīng)用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來(lái)丈量液體的液位、界位或密度的。它在工作
時(shí)能夠經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)按鍵來(lái)停止常規(guī)的設(shè)定操作。
3、靜壓式液位變送器
該變送器應(yīng)用液體靜壓力的丈量原理工作。它普通選用硅壓力測(cè)壓傳感器將丈量到的壓
力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，然后以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于工業(yè)企業(yè)在消費(fèi)過(guò)程中停止丈量和控制消費(fèi)過(guò)程，主要用作類(lèi)
導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠(yuǎn)間隔連續(xù)丈量和指示。
電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～20mA恒定電
流輸出為基型，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，能夠用三線或四線方式輸出，輸出信號(hào)構(gòu)成為1～5V、0～5V、
0～10mA等規(guī)范信號(hào)。電容傳感器由絕緣電極和裝有丈量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)
料位上升時(shí)，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度
的變化而變化。變送器的模塊電路由基準(zhǔn)源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒放逐大、反應(yīng)和限流等單
元組成。采用脈寬調(diào)特原理停止丈量的優(yōu)點(diǎn)是頻率較低，對(duì)四周元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線
性好、無(wú)明顯溫度漂移等。
五、超聲波變送器
超聲波變送器分為普通超聲波變送器（無(wú)表頭）和一體化超聲波變送器兩類(lèi)，一體化超
聲波變送器較為常用。
一體化超聲波變卦新器由表頭（如LCD顯現(xiàn)器）和探頭兩局部組成，這種直接輸出4～
20mA信號(hào)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同，從而使體積更
小、重量更輕、價(jià)錢(qián)更廉價(jià)。超聲波變送器可用于液位。物位的丈量和開(kāi)渠、明渠等流量測(cè)
量，并可用于丈量間隔。
六、銻電極酸度變送器
銻電極酸度變送器是集PH檢測(cè)、自動(dòng)清洗、電信號(hào)轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線剖析儀表，
它是由銻電極與參考電極組成的PH值丈量系統(tǒng)。在被測(cè)酸性溶液中，由于銻電極外表會(huì)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(huì)構(gòu)成電位差。該電位差的大小取
決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測(cè)酸性溶液中氫離子的適度相對(duì)應(yīng)。假如把銻、三氧
化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1，其電極電位就可用能斯特公式計(jì)算出來(lái)。
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大局部組成。為了現(xiàn)場(chǎng)作用的平安起見(jiàn)，電源
局部采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源外，還應(yīng)經(jīng)過(guò)電
流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓，以供變送電路運(yùn)用。第二局部是丈量變送器電路，它把
來(lái)自傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)和PH酸度信號(hào)經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路，以使信號(hào)內(nèi)
阻降低并可調(diào)理。將放大后的PH信號(hào)與溫度被償信號(hào)停止迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路，然后
輸出與PH值相對(duì)應(yīng)的4～20mA恒流電流信號(hào)給二次儀表以完成顯現(xiàn)并控制PH值。
七、酸、堿、鹽濃度變送器
酸、堿、鹽濃度變送器經(jīng)過(guò)丈量溶液電導(dǎo)值來(lái)肯定濃度。它能夠在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程
中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應(yīng)用于鍋爐給水處置、化工溶液的配
制以及環(huán)保等工業(yè)消費(fèi)過(guò)程。
酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是：在一定的范圍內(nèi)，酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的
大小成比例。因此，只需測(cè)出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的上下。當(dāng)被測(cè)溶液流入
專(zhuān)用電導(dǎo)池時(shí)，假如疏忽電極極化和散布電容，則能夠等效為一個(gè)純電阻。在有恒壓交變電
流流過(guò)時(shí)，其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。
因而只需測(cè)出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度。
酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯現(xiàn)表頭和殼體組成。電子模塊電路
則由鼓勵(lì)電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過(guò)載維護(hù)和電流轉(zhuǎn)
換等單元組成。
八、電導(dǎo)變送器
它是經(jīng)過(guò)丈量溶液的電導(dǎo)值來(lái)間接丈量離子濃度的流程儀表（一體化變送器），可在線
連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中水溶液的電導(dǎo)率。
由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因而電流流過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)必有電阻作
用，且契合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別
于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電才能用電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）或電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）來(lái)表
示。當(dāng)兩個(gè)相互絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí)，若在其中間放置待測(cè)溶液，并通以恒壓交變電流，
就構(gòu)成了電流回路。假如將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函
數(shù)關(guān)系。這樣，測(cè)了待測(cè)溶液中流過(guò)的電流，就能測(cè)出待測(cè)溶液的電導(dǎo)率。
電導(dǎo)變送器的構(gòu)造和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。
九、智能變送器
智能式變送器是由傳感器和微處置器（微機(jī)）相構(gòu)造而成的。它充沛應(yīng)用了微處置器的
運(yùn)算和存儲(chǔ)才能，可對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)停止處置，包括對(duì)丈量信號(hào)的調(diào)理（如濾波、放大、
A/D轉(zhuǎn)換等）、數(shù)據(jù)顯現(xiàn)、自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?/p>
微處置器是智能式變送器的中心。它不但能夠?qū)φ闪繑?shù)據(jù)停止計(jì)算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處置，
還能夠經(jīng)過(guò)反應(yīng)回路對(duì)傳感器停止調(diào)理，以使采集數(shù)據(jù)到達(dá)較佳。由于微處置用具有各種軟
件和硬件功用，因此它能夠完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感
器的制造難度，并在很大程主上進(jìn)步了傳感器的性能。另外，智能式變送器還具有以下特性：
1、具有自動(dòng)補(bǔ)償才能，可經(jīng)過(guò)軟件對(duì)傳感器的非線性、溫漂、時(shí)漂等停止自動(dòng)補(bǔ)償。
2、可自診斷，通電后可對(duì)傳感器停止自檢，以檢查傳感器各局部能否正常，并作出判別。
3、數(shù)據(jù)處置便當(dāng)精確，可依據(jù)內(nèi)部程序自動(dòng)處置數(shù)據(jù)，如停止統(tǒng)計(jì)處置、去除異常數(shù)值
等。
4、具有雙向通訊功用。微處置器不但能夠接納和處置傳感器數(shù)據(jù)，還可將信息反應(yīng)至傳
感器，從而對(duì)丈量過(guò)程停止調(diào)理和控制。
5、可停止信息存儲(chǔ)和記憶，能存儲(chǔ)傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。
6、具有數(shù)字量接口輸出功用，可將輸出的數(shù)字信號(hào)便當(dāng)?shù)睾陀?jì)算機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)總線等銜接。
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