第二章变送器和转换器PPT讲稿.ppt

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1、第二章变送器和转换器第1页，共17页，编辑于2022年，星期二第二章第二章 变送器和转换器变送器和转换器第一节第一节 变送器的构成变送器的构成第二节第二节 差压变送器差压变送器第三节第三节 温度变送器温度变送器第四节第四节 电电/气转换器气转换器第2页，共17页，编辑于2022年，星期二变送器的构成变送器的构成构成原理构成原理测量部分C放大器K反馈部分F调零、零点迁移Zi Zf Z0 yxyxymaxxmaxxminymin0变送器的构成原理和输入输出特性第3页，共17页，编辑于2022年，星期二量程调整、零点调整和零点迁移量程调整、零点调整和零点迁移量量程程调调整整相相当当于于改改变变变变送

2、送器器的的输输入入输输出出特特性性的的斜斜率率，也也就就是是改改变变变变送送器器输输出出信信号号y与与输入信号输入信号x之间的比例系数。之间的比例系数。量程调整量程调整（即满度调整）的目的是使变送器的输出信号上限值（即满度调整）的目的是使变送器的输出信号上限值ymax与测量范围的上限值与测量范围的上限值xmax相对应。相对应。方法方法：改变反馈部分反馈系数改变反馈部分反馈系数 改变测量部分转换系数改变测量部分转换系数第4页，共17页，编辑于2022年，星期二零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起始点由零迁零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起始点由零迁移到某一数值。当测

3、量起始点由零变为某一正值，称正迁移；而由零移到某一数值。当测量起始点由零变为某一正值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。变为某一负值，称为负迁移。零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移都是使变送器的输出信号下限值都是使变送器的输出信号下限值ymin与与测量范围的下限值测量范围的下限值xmin相对应，在相对应，在xmin=0时，称为零点调整，时，称为零点调整，在在xmin 0时，称为零点迁移。时，称为零点迁移。实现方法实现方法：改变调零信号改变调零信号Z0 0 第5页，共17页，编辑于2022年，星期二（一）概述（一）概述检测元件检测元件差动电容差动电容感压膜片差动电容电容-电流转换电路

4、放大和输出限制电路反馈电路调零、迁移信号反馈信号构成原理位移平衡式构成原理位移平衡式二、电容式差压变送器二、电容式差压变送器变送器构成方框图第6页，共17页，编辑于2022年，星期二（二）测量部件（二）测量部件（二）测量部件（二）测量部件 作用：作用：测量部件结构第7页，共17页，编辑于2022年，星期二结论结论：(1)相对变化值 与被测差压 成线性关系。(2)与介电常数 无关,可大大减小温度对变送器的影响。(3)与 有关。愈小，灵敏度越高。第8页，共17页，编辑于2022年，星期二（三）转换放大电路（三）转换放大电路（三）转换放大电路（三）转换放大电路作用：作用：将差动电容的相对变化值，转换

5、成标准的电流输出将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输出信号。信号。此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调整等功能。整等功能。电路包括电路包括电容电流转换电路及放大电路两部分第9页，共17页，编辑于2022年，星期二转换放大部分电路原理方框图转换放大部分电路原理方框图转换放大部分电路原理方框图转换放大部分电路原理方框图振荡器解调器稳压源调零及 零点迁移功放和 输出限制量程调整（负反馈）基准 电压IC1IC3E1245VCi1Ci2RLI 0420mA共模信号差动信号振荡控制放大器前置放大器第10页，共17页，编辑于2022年，星

6、期二1.1.电容电流转换电路电容电流转换电路振荡器振荡器 包括包括VT1、T1等，向等，向Ci1和和Ci2提供高频电源提供高频电源将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流信号将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流信号(电流变化值电流变化值)。是一种变压器反馈型振荡电路，其振荡频率由检测电容和变压器次级绕组的电感决定。振荡器的输出幅值由控制放大器 IC1 的输出电压决定。第11页，共17页，编辑于2022年，星期二解调解调和振荡控制电路和振荡控制电路(包括解调器和振荡控制电路包括解调器和振荡控制电路)Ii=I2-I1=(I2+I1)解调解调(即相敏整流即相敏整流)后输出两组电流信号后输

7、出两组电流信号：差动信号和共模信：差动信号和共模信号，使后者保持不变，可得号，使后者保持不变，可得Ci2-Ci1Ci2+Ci1=K3Ci2-Ci1Ci2+Ci1第12页，共17页，编辑于2022年，星期二线线性性调调整整电电路路(包括包括VD9、VD10、R22、R23、RP1等等)检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变化值减小，检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电路。造成非线性误差，故设计了线形调整电路。电路通过提高振荡器输出电压幅度以增大解调器输出电流的方法，来补偿分布电容所产生的非线性误差。补偿电压大小取决于RP1的阻值。第13页

8、，共17页，编辑于2022年，星期二2.放大及输出限制电路放大及输出限制电路将电流信号将电流信号 Ii 放大，并输出放大，并输出4 20mA的直流电流。的直流电流。第14页，共17页，编辑于2022年，星期二放大放大电电路路(包括包括IC3、VT3、VT4等等)IC3起前置放大作用，起前置放大作用，VT3、VT4组成复合管，将组成复合管，将IC3的输的输出电压变换为变送器的输出电流。出电压变换为变送器的输出电流。电阻电阻R31、R33、R34和电位器和电位器Rp3组成反馈网络，输出电流组成反馈网络，输出电流Io经这经这一网络分流，得到反馈电流一网络分流，得到反馈电流If，送至放大器的输入端，这

9、，送至放大器的输入端，这深度负反馈深度负反馈保证了保证了Ii 和和 Io的线性关系。的线性关系。电位器电位器Rp2用以调整输出零位。用以调整输出零位。S为正负迁移调整开关，可为正负迁移调整开关，可实现变送器的正向或负向迁移。电位器实现变送器的正向或负向迁移。电位器Rp3用以调整变送器用以调整变送器的量程。的量程。对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：第15页，共17页，编辑于2022年，星期二调零和调量程电路Io=K3K4Ci2-Ci1Ci2+Ci1+K4K5(UA-a aUVZ1)式中：式中：K4=RiRf，K5=1Ri，、a a为分压系数。

10、第16页，共17页，编辑于2022年，星期二输出限制输出限制电电路路(包括包括VT2、R18等等)当输出电流超过允许值时，当输出电流超过允许值时，R18上压降变大，使上压降变大，使VT2的集的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流过电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流过VT2(也即也即VT4)的电流受到限制的电流受到限制(Io不超过不超过30mA)。其它元件的作用其它元件的作用R38、R39、C22和和RP4构成阻尼电路构成阻尼电路，抑制变送器的输出波抑制变送器的输出波动，动，RP4用来调整阻尼时间。用来调整阻尼时间。VZ2起稳压作用，还可防止电源反接时损坏器件起稳压作用，还可防止电源反接时损坏器件。VD12在指示仪表未接同时在指示仪表未接同时，为输出电流提供通路为输出电流提供通路,同时起反同时起反向保护作用向保护作用。第17页，共17页，编辑于2022年，星期二