§6 变送器

变送器是单元组合仪表中不可缺少的单元，其作用是将检测元件的输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或控制装置进行显示、记录或控制由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多

温度变送器压力变送器液位变送器流量变送器

按工作能源可分为：电动变送器气动变送器生产过程最常用的变送器是温度变送器差压变送器

有些变送器测量与变送单元做在一起，如差压变送器，有些变送器则只有变送功能，如温度变送器

变送器是基于反馈原理工作的组成：测量（输入转换）放大反馈如图 3 － 45 所示输入输出关系：

)zCx(KF

Ky 01

minxmaxx

miny

maxy

y

x

调零，零点迁移

放大器K

测量部分C

反馈部分F

＋

－

0z

iz

fz

yx

（a） （b）

图 3 － 45 变送器原理图和输入、输出特性

当 时，变送器的输出和输入之间的关系为：

即变送器的输出和输入特性只取决于测量部分和反馈部分，而与放大器特性几乎无关，如果 C 和 F 是常数，则变送器的 输出和输入特性将保持好的线性特性。

1KF

)(1

0zCxF

y

一、变送器的量程迁移和零点迁移

实际使用中，由于测量要求或测量条件发生变化，需要根据输入信号的下限值和上限值调整变送器的零点和量程。1 、量程迁移 量程迁移的目的是使变送器的输出信号的上限值与测量范围的上限值相对应。

量程迁移后，变送器输出和输入特性曲线的斜率要发生变化。 量程迁移是靠调整反馈系数 F 或转换系统 C 来实现的。 通常是改变反馈系数 F 实现量程调整，F 大，量程就大； F 小，量程就小。 量程迁移相当于改变图 3 － 46 变送器输入和输出特性曲线的斜率。

图 3 － 46 变送器量程迁移

minx maxx

miny

maxy

y

x1maxx

maxyminy

minx

1maxx

maxx 被测参数上限被测参数下限

输出信号上限

输出信号下限迁移后的被测参数上限

零点迁移

图 3 － 47 变送器零点迁移

minxmaxx

miny

maxyy

x

正迁移

负迁移

零点迁移的目的是使变送器的输出信号的下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值相对应。 称为零调整 称为零点迁移 零点迁移时，变送器的输出和输入特性曲线作平行移动，其斜率不变，即量程不变。

0minx

0minx

二、温度变送器

作用：将热电偶、热电阻的检测信号转换成统一标准信号 ( 直流 )

0~10mA 4~20mA 1~5V

温度变送器还可以作为直流毫伏转换器来使用，将其他能够转换成直流毫伏信号的工艺参数也变换成统一标准信号温度变送器广泛使用

温度变送器有四线制和两线制之分，它们各有三个品种 直流毫伏变送器 热电偶温度变送器 热电阻温度变送器 四线制：供电电源与输出信号分别用两根导线传输。由于电源与信号分别传送，因此对电流信号的零点及元器件的功耗均无严格要求。

两线制

两线制是指变送器与控制室之间仅用两根导线传输。这两根导线既是电源线又是信号线，节省了大量电缆费用，又有利于安全防爆。

电源装置

接收仪表变送器

现场 控制室

电源装置

接受仪表变送器

现场 控制室

图 3 － 48 四线制与两线制传输示意图

四线制温度变送器总体结构如图 3 － 49

所示，对不同类型，只是输入回路和反馈回路有所变化。

图 3 － 49 四线制温度变送器结构示意图

反馈回路

＋

－

zV

iV fV

0I

输入回路 整流滤波

电压放大 功率放大 输出隔离

直流－交流变换器

24V直流电压

量程单元 放大单元

0V

供电

信号

温度变送器的正确使用

要选用与输入信号类型相符的温度变送器，并注意分度号匹配、接线等热电偶与温度变送器配接时，要注意冷端温度补偿。变送器的输入回路是冷端温度自动补偿电桥，为了使得热电偶冷端温度与变送器上的补偿电阻感受同样的温度，通常将热电偶补偿导线连接到温度较为稳定的变送器的接线端上

热电阻温度变送器输入热电阻信号给输入回路，输入回路是不平衡电桥，热电阻即为电桥的一个桥臂。如果是金属热电阻，由于连接导线电阻阻值随环境温度变化，因此为了减小误差，实际测量时采用三线制接法。

三、差压变送器

通用性强，可以连续测量差压、正压、负压、液位、密度等变量，将测量信号转换成统一标准信号，作为显示仪表、控制器或运算器的输入信号，实现对以上变量的显示、记录或控制，

三类差压变送器力矩平衡式电容式扩散硅式

力矩平衡式差压变送器

原理：力矩平衡组成：测量部分、杠杠系统、位移检测放大、电磁反馈机构（电动差压变送器）或波纹管反馈机构（气动差压变送器）。

测量部分将被测差压转换成相应的作用力，该力与反馈机构输出的作用力一起作用于杠杠，引起杠杠发生微小偏移，再经过位移检测放大器转换成统一的电流（或气压）输出。如图 3 － 50方框图所示。

测量部分 杠杠系统位移检测放大器

电磁（或波纹管）反馈机构

ip iF

fF

0I

图 3 － 50 力矩平衡式差压变送器方框图

电动差压变送器

也是根据杠杠平衡原理，与气动差压变送器检测原理类似，只是将杠杠偏移位移信号感应放大成电流信号并反馈。

四、智能变送器

为适应现场总线控制系统的要求，近年来出现了采用微处理器和先进传感器技术的智能变送器。智能温度变送器智能压力变送器智能差压变送器

国内常用的两种智能变送器ST3000 （引进 Honeywell技术）3051C （引进 Fisher-Rosement技术） 这两种变送器都是两线制智能变送器，输出为 4～ 20mA 直流电流或数字信号。

一、组成

智能变送器由硬件和软件两大部分组成。硬件部分

微处理器电路输入输出电路人机接口

软件部分系统程序用户程序

不同厂家或不同品种的智能变送器的组成基本相似，只是在器件类型、电路形式、程序编写和软件功能上有所差异。

二、特点

测量精度高，基本误差仅为 0.1% ，而且性能稳定、可靠；

具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；具有温度、静压补偿功能（差压变送器）

和非线性校正能力（温度变送器），以保证仪表精度；

具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通讯；

通过现场通讯器能对变送器进行远程组态调零、调量程和自诊断，维护和使用十分方便。