第二章變送器和轉(zhuǎn)換器

1、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(cè)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，也就是改變變送斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)器輸

2、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(cè)量范圍的上限值與測(cè)量范圍的上限值xmax相對(duì)應(yīng)。相對(duì)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(cè)量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)改變測(cè)量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)零點(diǎn)調(diào)整使變送器測(cè)量起始點(diǎn)為零；零點(diǎn)遷移是把測(cè)量起零點(diǎn)調(diào)整使變送器測(cè)量起始點(diǎn)為零；零點(diǎn)遷移是把測(cè)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(cè)量起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?dāng)測(cè)量起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱正遷移；而由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為負(fù)遷移。值，稱正遷移；而由零變?yōu)?/p>

3、某一負(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(cè)量范圍的下限值與測(cè)量范圍的下限值xmin相對(duì)應(yīng)，在相對(duì)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 （一）概述（一）概述檢測(cè)元件檢測(cè)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送器變送

4、器構(gòu)成方框圖（二）測(cè)量部件（二）測(cè)量部件 作用：作用：iP2121iiiiCCCCi1i20CCiP時(shí)，i1i10CCiP 時(shí)，電容量減小，電容量增大測(cè)量部件結(jié)構(gòu)21002210001/() 1/()1/() 1/()iiiiCCASSSSSKSCCASSSSS1iSKP2121221iiiiiCCKSK KPCC11110iAACSSS 22220iAACSSS 結(jié)論結(jié)論：1212iiiiCCCC(1) 相對(duì)變化值 與被測(cè)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(duì)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)換放大電路作用：

5、作用： 將差動(dòng)電容的相對(duì)變化值，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流輸將差動(dòng)電容的相對(duì)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Ci1和和

6、Ci2提供高頻電源提供高頻電源將差動(dòng)電容的相對(duì)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(duì)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(cè)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- -Ci1

7、Ci2+ +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(cè)元件中分布電容的存在，使差動(dòng)電容的相對(duì)變檢測(cè)元件中分布電容的存在，使差動(dòng)電容的相對(duì)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。放大放大電路電路(

8、 (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)變送器的正向或負(fù)

9、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(duì)電路的分析，可推得如下的輸入、輸出關(guān)系式：對(duì)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