控制儀表及裝置第02章綜述

1、第二章第二章 變送器和轉(zhuǎn)換器變送器和轉(zhuǎn)換器第二章第二章 變送器和轉(zhuǎn)換器變送器和轉(zhuǎn)換器第一節(jié)第一節(jié) 變送器的構(gòu)成變送器的構(gòu)成第二節(jié)第二節(jié) 差壓變送器差壓變送器第三節(jié)第三節(jié) 溫度變送器溫度變送器第四節(jié)第四節(jié) 電電/ /氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器變送器的構(gòu)成變送器的構(gòu)成構(gòu)成原理構(gòu)成原理測量部分C放大器K反饋部分F調(diào)零、零點(diǎn)遷移Zi Zf Z0 yxyxymaxxmaxxminymin0變送器的構(gòu)成原理和輸入輸出特性0()1KyCxzKF01()yCxzF1K F 量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移量程調(diào)整量程調(diào)整相當(dāng)于改變變相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的送器的輸入輸出特性的斜率，也就是

2、改變變送斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)器輸出信號(hào)y與輸入信號(hào)與輸入信號(hào)x之間的比例系數(shù)。之間的比例系數(shù)。 量程調(diào)整量程調(diào)整（即滿度調(diào)整）的目的是（即滿度調(diào)整）的目的是使變送器的輸出信使變送器的輸出信號(hào)上限值號(hào)上限值ymax與測量范圍的上限值與測量范圍的上限值xmax相對應(yīng)。相對應(yīng)。方法方法：改變反饋部分反饋系數(shù)改變反饋部分反饋系數(shù) 改變測量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)改變測量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)零點(diǎn)調(diào)整使變送器測量起始點(diǎn)為零；零點(diǎn)遷移是把測量起零點(diǎn)調(diào)整使變送器測量起始點(diǎn)為零；零點(diǎn)遷移是把測量起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值。當(dāng)測量起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?dāng)測量起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱正遷移；而由零變?yōu)槟骋?/p>

3、負(fù)值，稱為負(fù)遷移。值，稱正遷移；而由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為負(fù)遷移。 零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移都是都是使變送器的輸出信號(hào)下限值使變送器的輸出信號(hào)下限值ymin與測量范圍的下限值與測量范圍的下限值xmin相對應(yīng)，在相對應(yīng)，在xmin= 0時(shí)，稱時(shí)，稱為零點(diǎn)調(diào)整，在為零點(diǎn)調(diào)整，在xmin 0時(shí)，稱為零點(diǎn)遷移時(shí)，稱為零點(diǎn)遷移。 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法：改變調(diào)零信號(hào)改變調(diào)零信號(hào)Z0 0 差壓變送器差壓變送器用來將差壓、流量、液位等被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的用來將差壓、流量、液位等被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對這些參數(shù)的顯示、記錄或自動(dòng)控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對這些參數(shù)的顯示、記錄或自動(dòng)控制。一、力平衡

4、式差壓變送器一、力平衡式差壓變送器（一）概述（一）概述測量部分杠杠系統(tǒng)位移檢測放大器電磁反饋機(jī)構(gòu)系統(tǒng)piFiFfI0變送器構(gòu)成方框圖（二）工作原理和結(jié)構(gòu)（二）工作原理和結(jié)構(gòu)1.1. 工作原理工作原理Al1/l2tanl3MilfK2K1loKf+MoPiFiF1-MfFfIoSFo1 3000200taniffffpiffl l AlIpFl l Kl KlKpFl K幾點(diǎn)結(jié)論幾點(diǎn)結(jié)論( (1) )在滿足深度負(fù)反饋的條件下,輸出電流Io與輸入 差壓Pi成正比。( (2) )改變調(diào)零彈簧作用力Fo可調(diào)整變送器的零點(diǎn)。( (3) )調(diào)整變送器的量程可通過改變tan和Kf來實(shí)現(xiàn)。( (4) )零點(diǎn)和

5、滿度應(yīng)反復(fù)調(diào)整。作用：把被測差壓作用：把被測差壓P轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿下端的輸入力作用于主杠桿下端的輸入力Fi A1= A2= AFi= A (P1 -P2) = APi Fi= A1P1 -A2P2因因: : 故故:2. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)測量部分測量部分杠桿系統(tǒng)杠桿系統(tǒng) 作用：作用：進(jìn)行力的傳遞和進(jìn)行力的傳遞和力矩比較力矩比較。 組成：組成： 主杠桿主杠桿1、矢量機(jī)、矢量機(jī)構(gòu)構(gòu)2和副杠杠和副杠杠4，以及調(diào)零以及調(diào)零機(jī)構(gòu)、零點(diǎn)遷移機(jī)構(gòu)、靜機(jī)構(gòu)、零點(diǎn)遷移機(jī)構(gòu)、靜壓調(diào)整和過載保護(hù)、平衡壓調(diào)整和過載保護(hù)、平衡錘。錘。 主杠桿主杠桿將輸入力將輸入力Fi轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為作用于矢量機(jī)構(gòu)上的力作用于矢量機(jī)構(gòu)上的力F

6、1 ：iFllF211 矢量機(jī)構(gòu)矢量機(jī)構(gòu)將輸入力將輸入力F1轉(zhuǎn)換為作用于副轉(zhuǎn)換為作用于副杠桿上的力杠桿上的力F2 ：21tanFF改變改變tan ，可改變差，可改變差壓變送器的量程壓變送器的量程 ：415，量程比為，量程比為tan15/tan4=3.83 副杠桿副杠桿進(jìn)行力矩的比較進(jìn)行力矩的比較 fffFlMCMSlS 000Ml FifMMM32iMl F000if31i0002ffffPi(2 )FF25. ,(APF )tgIFKKKPooaFlllllllll杠 桿 系 統(tǒng) ：作 用 ： 把 輸 入 力與 電 磁 反 饋 力比 較 ， 然 后 轉(zhuǎn) 換 成 檢 測 片 的 位 移 。組

7、成 ： 主 、 副 杠 桿 ， 調(diào) 零 機(jī) 構(gòu) ， 零 點(diǎn) 遷 移 機(jī) 構(gòu) ， 靜 壓 調(diào) 整 和 過 載 保護(hù) 裝 置 ， 平 衡 錘 ， 矢 量 機(jī) 構(gòu) 。 見 圖。調(diào) 零 和 零 點(diǎn) 遷 移 機(jī) 構(gòu) ：零 點(diǎn) 由 調(diào) 零 彈 簧 調(diào) 整 ；零 點(diǎn) 遷 移 由 遷 移 彈 簧 調(diào) 整 。設(shè) 遷 移 力到 主 杠 桿 支 點(diǎn) 的 距 離 為則 有0001ffFF (2 -6 )AKlll 調(diào)零和零點(diǎn)遷移機(jī)構(gòu)調(diào)零和零點(diǎn)遷移機(jī)構(gòu).1.2.2-929.25bcM零點(diǎn)遷移原則：零點(diǎn)遷移后被測差壓的上限不能超過該表所規(guī)定的上限值，遷移后的最小量程不得小于該表的最小量程。靜壓調(diào)整和過載保護(hù)裝置：作用：克

8、服變送器的靜壓誤差和過載時(shí)起保護(hù)作用。靜壓誤差：屬系統(tǒng)誤差。靜壓誤差產(chǎn)生的原因：測量膜片有效面積不等；拉條裝配不正。見圖。解決辦法：調(diào)靜壓調(diào)整螺釘。過載保護(hù)裝置：見圖。平衡錘：作用：見圖，使負(fù)杠桿的重心和支點(diǎn)重合，提高儀表的耐沖擊、耐振動(dòng)性能，而且在儀表不垂直安裝時(shí)也不影響精度。 靜壓調(diào)整和過載保護(hù)裝置、平衡錘靜壓調(diào)整和過載保護(hù)裝置、平衡錘1.2.M靜壓調(diào)整和過載保護(hù)裝置：作用：克服變送器的靜壓誤差和過載時(shí)起保護(hù)作用。靜壓誤差：屬系統(tǒng)誤差。靜壓誤差產(chǎn)生的原因：測量膜片有效面積不等；拉條裝配不正調(diào)靜壓調(diào)整螺釘。平衡錘：作用：使負(fù)杠桿的重心和支點(diǎn)重合，提高儀表的耐沖擊、耐振動(dòng)性能，而且在儀表不垂直

9、安裝時(shí)也不影解決辦法：響精度。平衡帶拉條電磁反饋裝置電磁反饋裝置 作用：作用：把變送器的輸出電流把變送器的輸出電流I0轉(zhuǎn)換成作用于副杠桿的轉(zhuǎn)換成作用于副杠桿的電磁反饋力電磁反饋力Ff Ff =BDcWI0 設(shè)設(shè) Kf =BDcW 改變反饋動(dòng)圈的匝數(shù)，改變反饋動(dòng)圈的匝數(shù)，可以改變可以改變 Kf 的大小的大小 則則 Ff = KfI01-3短接、短接、2-4短接短接：W = W1=725匝 1-2短接：短接： W = W1+W2=2175匝 可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)3:1的量程調(diào)整的量程調(diào)整 W1=725匝，匝，W2=1450匝匝（三）低頻位移檢測（三）低頻位移檢測放大器放大器 作用：作用：把副杠桿上位移檢測

10、片（銜鐵）的微小位移把副杠桿上位移檢測片（銜鐵）的微小位移S轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成420mA的直流輸出電流。的直流輸出電流。 由差動(dòng)變壓器、低頻振蕩器、整流濾波電路、功率由差動(dòng)變壓器、低頻振蕩器、整流濾波電路、功率放大器組成。放大器組成。 構(gòu)成方框圖1.1.差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器B差動(dòng)變壓器原理圖D上罐形磁芯下罐形磁芯AC檢測片差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)S2.2.低頻振蕩器低頻振蕩器D1、D2 可以提供偏置可以提供偏置電電壓壓，使三，使三極極管管BG1正常工正常工作。作。兩個(gè)兩個(gè)二極管二極管D1、D2就相就相當(dāng)當(dāng)于一于一個(gè)穩(wěn)壓個(gè)穩(wěn)壓管。管。R2起起負(fù)負(fù)反反饋饋?zhàn)饔米饔? 從從而而穩(wěn)穩(wěn)定了定了BG1的工作點(diǎn)。的工作點(diǎn)

11、。振蕩器電路低頻振蕩器的起振條件低頻振蕩器的起振條件振蕩頻率振蕩頻率：相位條件相位條件 s /2 時(shí)時(shí)， uCD 與與 uAB 相位相同，則相位相同，則電路就形成正反饋。電路就形成正反饋。振幅條件振幅條件 K F = 1, 選選擇合適的電路參數(shù)，可擇合適的電路參數(shù)，可滿足這一條件。滿足這一條件。1f0 = LABC42振蕩器的放大特性和反饋特性振蕩器的放大特性和反饋特性幅值可控幅值可控工作點(diǎn)工作點(diǎn)即：即： S F P點(diǎn)上移點(diǎn)上移 uAB 工作中，工作中，F(xiàn)隨隨S的變化而變化。的變化而變化。 S較大時(shí)，較大時(shí)，F(xiàn)較?。唬ù抛栎^大）較??；（磁阻較大） S較小時(shí)，較小時(shí)，F(xiàn)較大。（磁阻較小）較大。（

12、磁阻較?。?.3.整流濾波電路整流濾波電路整流濾波電路震蕩器的輸出震蕩器的輸出電壓電壓uAB經(jīng)二經(jīng)二極極管管D4整流，通過電阻整流，通過電阻R8-9和電容和電容C5濾波，得到平滑的直流電壓信號(hào)，再送至功濾波，得到平滑的直流電壓信號(hào)，再送至功放級(jí)放級(jí)。4.4.功率放大器功率放大器穩(wěn)定工作點(diǎn) 提高輸入阻抗穿透電流旁路，改善溫度特性采用復(fù)合管，目的一是提高電流放大倍數(shù)；二是電平配置其他元件作用其他元件作用R1、C1：相位校正作用，對高次諧波造成相移，破：相位校正作用，對高次諧波造成相移，破壞其振蕩條件，防止高次諧波產(chǎn)生寄生振蕩。壞其振蕩條件，防止高次諧波產(chǎn)生寄生振蕩。R10：改變放大器靈敏度。高量程

13、時(shí)，通過端子改變放大器靈敏度。高量程時(shí)，通過端子7、8將其接入，以降低靈敏度。將其接入，以降低靈敏度。R7：穩(wěn)定振蕩管輸入電壓。穩(wěn)定振蕩管輸入電壓。C3、C6：高頻旁路電容，可減小交流分量。：高頻旁路電容，可減小交流分量。D9：防止電源反接。防止電源反接。位移檢測位移檢測放大器總圖放大器總圖及本安防爆措施見下：及本安防爆措施見下：限能限流負(fù)載兩線制（一）（一）概述概述檢測元件檢測元件差動(dòng)電容差動(dòng)電容感壓膜片差動(dòng)電容電容-電流轉(zhuǎn)換電路 放大和輸出限制電路反饋電路調(diào)零、遷移信號(hào)反饋信號(hào)iPS2121iiiiCCCC21II0I構(gòu)成原理位移平衡式構(gòu)成原理位移平衡式二、二、電容式差壓變送器電容式差壓變

14、送器變送器構(gòu)成方框圖（二）測量部件（二）測量部件 作用：作用：iP2121iiiiCCCCi1i20CCiP時(shí)，i1i10CCiP 時(shí)，電容量減小，電容量增大測量部件結(jié)構(gòu)21002210001/() 1/()1/() 1/()iiiiCCASSSSSKSCCASSSSS1iSKP2121221iiiiiCCKSK KPCC11110iAACSSS 22220iAACSSS 結(jié)論結(jié)論：1212iiiiCCCC(1) 相對變化值 與被測差壓 成線性關(guān)系。 iP(2) 與介電常數(shù) 無關(guān) ,可大大減小溫度對變送器的影響。 (3) 與 有關(guān)。 愈小，靈敏度越高。0S0S（三）轉(zhuǎn)換放大電路（三）轉(zhuǎn)換放大電

15、路作用：作用： 將差動(dòng)電容的相對變化值，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流輸將差動(dòng)電容的相對變化值，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流輸出信號(hào)。出信號(hào)。 此外，還要實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整、正負(fù)遷移、量程調(diào)整、此外，還要實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整、正負(fù)遷移、量程調(diào)整、阻尼調(diào)整等功能。阻尼調(diào)整等功能。電路包括電路包括電容電流轉(zhuǎn)換電路及放大電路兩部分轉(zhuǎn)換放大部分電路原理方框圖轉(zhuǎn)換放大部分電路原理方框圖振蕩器解調(diào)器穩(wěn)壓源調(diào)零及 零點(diǎn)遷移功放和 輸出限制量程調(diào)整（負(fù)反饋）基準(zhǔn) 電壓IC1IC3E1245VCi1Ci2RLI 0420mA共模信號(hào)差動(dòng)信號(hào)振蕩控制放大器前置放大器1.1.電容電流轉(zhuǎn)換電路電容電流轉(zhuǎn)換電路振蕩器振蕩器 包括包括VT1、T1等，向等，向C

16、i1和和Ci2提供高頻電源提供高頻電源將差動(dòng)電容的相對變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動(dòng)電流將差動(dòng)電容的相對變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動(dòng)電流信號(hào)信號(hào) (電流變化值電流變化值)。是一種變壓器反饋型振蕩電路，其振蕩頻率由檢測電容和變壓器次級(jí)繞組的電感決定。振蕩器的輸出幅值由控制放大器 IC1 的輸出電壓決定。解調(diào)解調(diào)和振蕩控制電路和振蕩控制電路 (包括解調(diào)器和振蕩控制電路包括解調(diào)器和振蕩控制電路)Ii = I2 - I1 = ( I2+ + I1) 解調(diào)解調(diào)(即相敏整流即相敏整流)后輸出兩組電流信號(hào)后輸出兩組電流信號(hào) ：差動(dòng)信號(hào)：差動(dòng)信號(hào)和共模信號(hào)，使后者保持不變，可得和共模信號(hào)，使后者保持不變，可得Ci2-

17、-Ci1Ci2+ +Ci1= K3Ci2- -Ci1Ci2+ +Ci1線性調(diào)整電路線性調(diào)整電路( (包括包括VD9、VD10、R22、R23、RP1等等)檢測元件中分布電容的存在，使差動(dòng)電容的相對變檢測元件中分布電容的存在，使差動(dòng)電容的相對變化值減小，造成非線性誤差，故設(shè)計(jì)了線形調(diào)整電化值減小，造成非線性誤差，故設(shè)計(jì)了線形調(diào)整電路。路。電路通過提高振蕩器輸出電壓幅度以增大解調(diào)器輸出電流的方法，來補(bǔ)償分布電容所產(chǎn)生的非線性誤差。補(bǔ)償電壓大小取決于RP1的阻值。2.放大及輸出限制電路放大及輸出限制電路將電流信號(hào)將電流信號(hào) Ii 放大，并輸出放大，并輸出4 20mA的直流電流。的直流電流。放大放大電

18、路電路( (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組成復(fù)合管，將組成復(fù)合管，將IC3的輸出電壓變換為變送器的輸出電流。的輸出電壓變換為變送器的輸出電流。電阻電阻R31、 R33、 R34和電位器和電位器Rp3組成反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出電組成反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出電流流Io經(jīng)這一網(wǎng)絡(luò)分流，得到反饋電流經(jīng)這一網(wǎng)絡(luò)分流，得到反饋電流If，送至放大器送至放大器的輸入端，這深度負(fù)反饋的輸入端，這深度負(fù)反饋保證了保證了Ii 和和 Io的線性關(guān)系。的線性關(guān)系。電位器電位器Rp2用以調(diào)整輸出零位。用以調(diào)整輸出零位。S為正負(fù)遷移調(diào)整開關(guān)，為正負(fù)遷移調(diào)整開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)變送器的

19、正向或負(fù)向遷移。電位器可實(shí)現(xiàn)變送器的正向或負(fù)向遷移。電位器Rp3用以調(diào)用以調(diào)整變送器的量程。整變送器的量程。對電路的分析，可推得如下的輸入、輸出關(guān)系式：對電路的分析，可推得如下的輸入、輸出關(guān)系式：調(diào)零和調(diào)量程電路Io = K3K4Ci2- -Ci1Ci2+ +Ci1+ K4K5 ( UA- - a aUVZ1) 式中：式中：K4 =RiRf，K5 =1Ri，、a a為分壓系數(shù)。輸出限制輸出限制電路電路( (包括包括VT2、 R18等等)當(dāng)輸出電流超過允許值時(shí)，當(dāng)輸出電流超過允許值時(shí)，R18上壓降變大，使上壓降變大，使VT2的集電極電位降低，從而使該管處于飽和狀態(tài)，流的集電極電位降低，從而使該管

20、處于飽和狀態(tài)，流過過VT2(也即也即VT4)的電流受到限制的電流受到限制(Io不超過不超過30mA)。其它元件的作用其它元件的作用R38、R39、C22和和RP4構(gòu)成阻尼電路構(gòu)成阻尼電路，抑制變送器的輸抑制變送器的輸出波動(dòng)，出波動(dòng)，RP4用來調(diào)整阻尼時(shí)間。用來調(diào)整阻尼時(shí)間。VZ2起穩(wěn)壓作用，還可防止電源反接時(shí)損壞器件起穩(wěn)壓作用，還可防止電源反接時(shí)損壞器件。VD12在指示儀表未接同時(shí)在指示儀表未接同時(shí)，為輸出電流提供通路為輸出電流提供通路, 同同時(shí)起反向保護(hù)作用時(shí)起反向保護(hù)作用。溫度變送器溫度變送器四線制溫度變送器的特點(diǎn)：四線制溫度變送器的特點(diǎn)：在熱電偶和熱電阻溫度變送器中，采用了線性化電在熱電

21、偶和熱電阻溫度變送器中，采用了線性化電路，實(shí)現(xiàn)了變送器輸出信號(hào)與溫度的線性關(guān)系。路，實(shí)現(xiàn)了變送器輸出信號(hào)與溫度的線性關(guān)系。1. 變送器輸入、輸出之間具有隔離變壓器，并且采取變送器輸入、輸出之間具有隔離變壓器，并且采取了本安防爆措施。了本安防爆措施。將來自熱電將來自熱電偶偶或熱電阻的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信或熱電阻的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)號(hào)(4(4 2020mAmA直流電流或直流電流或1 1 5 5V V直流電壓直流電壓) )，以實(shí)現(xiàn)對溫度的以實(shí)現(xiàn)對溫度的顯示、記錄或自動(dòng)控制顯示、記錄或自動(dòng)控制。變送器變送器有有兩線制兩線制和和四線制四線制之分之分，主要討論主要討論四線制變送器四線制變送

22、器。有有三個(gè)品種：三個(gè)品種：直流毫伏變送器、熱電偶溫度變送器、熱直流毫伏變送器、熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器電阻溫度變送器。輸入回路電壓放大反饋回路直流-交流變換器功率放大整流濾波隔離輸出UZUfUi、Et-+UoIo量程單元放大單元溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖（一）概述（一）概述在線路結(jié)構(gòu)上分為量程單元和放大單元在線路結(jié)構(gòu)上分為量程單元和放大單元，放大單元是通放大單元是通用的，而量程單元?jiǎng)t隨品種、測量范圍的不同而異用的，而量程單元?jiǎng)t隨品種、測量范圍的不同而異。（二）（二）放大單元放大單元工作原理工作原理由IC1構(gòu)成，要求采用低漂移、高增益的運(yùn)算放大器。1. 電壓放大電路電壓放大電路0.3/os

23、VVct其作用是將量程單元輸出的毫伏信號(hào)放大，輸出直流其作用是將量程單元輸出的毫伏信號(hào)放大，輸出直流電流電流Io 和直流電壓和直流電壓Uo信號(hào)。當(dāng)溫度變送器的最小量程Ui 為3mV，溫升t為30oC，要求附加誤差小于等于0.3%時(shí)，通過計(jì)算可得失調(diào)電壓的溫漂系數(shù)： 2. 功率放大電路功率放大電路由由VT1、VT2、T0等組成。等組成。其作用是把其作用是把 IC1 輸出的電輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)信號(hào)，再通過隔離變壓器實(shí)現(xiàn)隔再通過隔離變壓器實(shí)現(xiàn)隔離輸出離輸出。VT1、VT2起功放作用，由交流方波電壓供電。在方波的前后半周期，二極管輪流導(dǎo)通，電流通過T0的兩個(gè)繞組而產(chǎn)生交變磁通

24、，在T0副邊產(chǎn)生交變電流iL 。3. 隔離輸出電路隔離輸出電路由整流二極管由整流二極管VD1316、保護(hù)二極管保護(hù)二極管VD1718等組成。等組成。其作用是將其作用是將功放功放輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)信號(hào), 并并實(shí)現(xiàn)隔離輸出實(shí)現(xiàn)隔離輸出。7、8端接輸出負(fù)載，為電流輸出（4-20mA）5、6端為電壓輸出（1-5v）4. 直流直流-交流交流-直流直流(DC/AC/DC)變換器變換器由整流二極管由整流二極管VD38、變壓器變壓器T 1等組成。等組成。其作用是對其作用是對儀表進(jìn)行隔離式供電儀表進(jìn)行隔離式供電。先把先把24V直流電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的的交流方波電壓，直流電壓轉(zhuǎn)換

25、成一定頻率的的交流方波電壓，再經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓，再經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓，提供直流電壓提供直流電壓。電路核心是直流電路核心是直流-交流交流(DC/AC)變換器變換器，一個(gè)磁耦合，一個(gè)磁耦合多諧振蕩器多諧振蕩器。振蕩頻率振蕩頻率可求得感應(yīng)電勢：可求得感應(yīng)電勢： ES =4WcBmST因此振蕩頻率為：因此振蕩頻率為： f =4WcBmST(T為周期, S為磁 芯截面積，Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度)（三）直流毫伏變送器量程單元（三）直流毫伏變送器量程單元R109R110R140上K下量程單元由輸入回路量程單元由輸入回路( (左半部分左半部分) )和反饋回路和反饋回路( (右半部右半部分分) )組成，組成，將

26、其與將其與IC1 聯(lián)系起來畫成下圖聯(lián)系起來畫成下圖。輸入回路輸入回路: R101、R102及及VZ101、VZ102分別起限流和限壓作用，分別起限流和限壓作用，將其與將其與IC1 聯(lián)系起來畫成下圖聯(lián)系起來畫成下圖。R103、R104 、R105及及RP1組成零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移電組成零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移電路，橋路基準(zhǔn)電壓路，橋路基準(zhǔn)電壓UZ由集成穩(wěn)壓器提供由集成穩(wěn)壓器提供。圖中圖中紅筆紅筆部分為輸入信號(hào)部分為輸入信號(hào)斷路報(bào)警電路斷路報(bào)警電路。按疊加原理，按疊加原理，IC1同相輸入端的電壓同相輸入端的電壓UT為為(見教材見教材)UT = Ui + Uz = Ui +Rcd + R103R103 +

27、RP1/R104 + R105Uz( 式中式中 Rcd =RP11 R104RP1+ R104 Ui +R105Rcd + R103Uz= Ui + Uz)從從反饋回路反饋回路可得可得IC1反相輸入端的電壓反相輸入端的電壓UF為為UF =R106 + R111 + RP21R111 + R114UzR115R115 + R116U05+R106R107=1U0 + Uz因 UT UF故 U0 = Ui + ( - ) Uz 結(jié)論結(jié)論：(1)改變改變 值值, 即更換即更換R103和調(diào)整和調(diào)整RP1,可實(shí)現(xiàn)零遷和調(diào)零。可實(shí)現(xiàn)零遷和調(diào)零。 (2)改變改變 值值, 即更換即更換R114和調(diào)整和調(diào)整RP

28、2, 可實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整可實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整。 (3)零位和滿度必須反復(fù)零位和滿度必須反復(fù)調(diào)整調(diào)整。 EtVs4Vs2Vs3Vs1（四）熱電偶溫度變送器量程單元（四）熱電偶溫度變送器量程單元1. 冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償采用采用兩個(gè)銅電阻兩個(gè)銅電阻，固定為固定為50 。當(dāng)熱電偶型號(hào)不同時(shí)，。當(dāng)熱電偶型號(hào)不同時(shí)，只需調(diào)整幾個(gè)錳銅電阻或金屬膜電阻。只需調(diào)整幾個(gè)錳銅電阻或金屬膜電阻。按疊加原理，可求得按疊加原理，可求得IC1同相端的電壓同相端的電壓UT為為(見教材見教材)UT = Ei +RCu1 RCu2R103 + RCu1+ RCu2)Uz1R105(R100 + 從上式可知，冷端環(huán)境溫度變化時(shí)，從上式

29、可知，冷端環(huán)境溫度變化時(shí)，RCu1、RCu2的阻的阻值也隨之變化，從而補(bǔ)償了由于環(huán)境溫度升降引起值也隨之變化，從而補(bǔ)償了由于環(huán)境溫度升降引起的熱電偶電勢的變化。而且，補(bǔ)償特性與熱電偶的的熱電偶電勢的變化。而且，補(bǔ)償特性與熱電偶的特性相似，故補(bǔ)償精度高。特性相似，故補(bǔ)償精度高。熱電偶溫度變送器線性化原理方框圖熱電偶放大部分非線性反饋回路EtVz+-ttttEtVoVo(Vo)tVfVf2. 線性化線性化采取在反饋回路中置入與采取在反饋回路中置入與熱電偶特性相一致的非線熱電偶特性相一致的非線性電路的方法，如下圖所示。性電路的方法，如下圖所示。用四段折線來模擬非線性運(yùn)算電路，用四段折線來模擬非線性運(yùn)

30、算電路，如下圖。如下圖。折線的段數(shù)及斜率大小由熱電偶的特性來確折線的段數(shù)及斜率大小由熱電偶的特性來確定。定。 表示直線的斜率。表示直線的斜率。Va4Vf5Vf4Vf3Vf2Vf1Va3Va2Va10Va5VfVa1432非線性電路的實(shí)現(xiàn)非線性電路的實(shí)現(xiàn)Vs4Vs3Vs2Vs1在在IC2的反饋回路中加入一些的反饋回路中加入一些穩(wěn)壓管和基準(zhǔn)電壓，穩(wěn)壓管和基準(zhǔn)電壓，利用穩(wěn)壓管的擊穿特性實(shí)現(xiàn)折線電路。利用穩(wěn)壓管的擊穿特性實(shí)現(xiàn)折線電路。Ir（五）熱電偶溫度變送器量程單元（五）熱電偶溫度變送器量程單元tttVI R 17161716191617FzttRVVRRRRRIRR1zttgVIgR1. 線性化線

31、性化線行化電路置于輸入回路線行化電路置于輸入回路，采用正反饋的方法來達(dá)，采用正反饋的方法來達(dá)到線性化的目的，如下圖所示。到線性化的目的，如下圖所示。當(dāng)當(dāng)Rt隨溫度而增加時(shí)，隨溫度而增加時(shí)， It將增大。而從上式可知，將增大。而從上式可知，Rt的增加導(dǎo)致的增加導(dǎo)致It的進(jìn)一步加大，從而實(shí)現(xiàn)線性化。的進(jìn)一步加大，從而實(shí)現(xiàn)線性化。Ir2. 引線電阻補(bǔ)償引線電阻補(bǔ)償Ir為消除引線電阻的影響為消除引線電阻的影響， 熱電阻采用三導(dǎo)線接法，熱電阻采用三導(dǎo)線接法，要求要求r1 = r2 = r3 = r 。由由R23、R24、r2構(gòu)成的支路為引構(gòu)成的支路為引線電阻補(bǔ)償電路。線電阻補(bǔ)償電路。 調(diào)整R24,使Ir =It,流過r3的兩電流大小相等, 方向相反，故r3上不產(chǎn)生壓降。另電阻 r1 、r2 上的壓降Itr和Irr亦極性相反，從而消除了引線電阻影響。電電/氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器一、概述一、概述將電動(dòng)儀表輸出的將電動(dòng)儀表輸出的4 4 2020mAmA直流電流轉(zhuǎn)換成可被氣動(dòng)儀直流電流轉(zhuǎn)換成可被氣動(dòng)儀表接受的表接受的 2020 100100