第二讲(温度检测与变送器).ppt

* * 第二章 检测仪表与变送器 自动化系 唐德东 023tddsohu@ 逸夫科技楼I410 教学目的与要求：了解变送器和转换器的功能作用，了解常见压力变送器的类型，理解其工作原理;掌握各种测温原理，理解集成温度传感器的结构及使用方法，了解多路温度测控电路；理解常见流量检测原理，知道如何进行使用。了解液位传感器的结构和变送。 教学重点：流量、温度、压力检测原理及相关设备的使用。 教学难点：变送器电路原理 第二讲 温度检测及变送器 一、温度检测原理 温度是表示物体冷热程度的物理量。 测温方法可以分为直接测温和间接测温。 1、直接测温法 敏感元件与被测系统直接接触。 例如：热电阻，热电偶，热敏电阻，PN结，石英晶体温度传感器等。 ①电阻测温(自行复习) 根据导体或者半导体的电阻值随温度变换的性质，把电阻值反映出来作为电阻温度计。 金属铜在－50～＋150℃范围内，阻值与温度呈线性关系。 ] 100)t - C(t Bt At [1 R R 0 190 ) Bt At (1 R R 630.74 0 ) 1 ( 3 2 0 t 2 0 t 0 + + + = + + = + = ℃范围内 ～ 在－ ℃范围内： ～ 金属铂在 t R R t a 热电阻的温度测量电路 ②热电偶测温(自行复习) 两种不同导体（或半导体）A和B接成闭合回路，结点分别放置于T和T0的环境中，则在该回路中会产生热电动势：接触电势和温差电势。eAB(T),eAB(T0),eA(T,T0),eB(T,T0) 热电偶基本定律 1）中间温度定律 2）中间导体定律 热电偶的冷端补偿 图2-7 补偿导线连接图 图2-8 冷端温度补偿电模 （1）冷端温度冰浴法（2）计算修正法（3）补偿电桥法 热电偶分度表 PN结压降为： ③PN结测温(自行复习) ④石英晶体温度传感器 以石英晶体为测温元件，将温度变化转化为 石英晶体振荡频率变化，再将频率信号进行转换，得到温度值。 2、不接触测温法 是测温敏感元件与检测系统不直接接触而测定其温度的测量方法。测温温度高，反应速度快，热惯性小的优点。 常用：全辐射测温法，亮度测温法，比色测温法，光谱测温法。 思考题： 1.热电偶测温原理是什么？ 2.为什么需要冷端温度补偿？ 二、集成温度传感器 1、AD590，输出电流与所测绝对温度成比例。 特点： 1）每增加1℃，它会增加1μA输出电流 2）?可测量范围-55℃至150℃ ?3)?供电电压范围+4V至+30V  其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。 AD581:高精度稳压电源 A1：I---U的转换 A2:跟随器，阻抗变换 2、单片集成温度传感器DS1820 外形入三极管，三个引脚为电源，地，数据线。 测温范围：－55～125℃，增量0.5℃，输出值用9位二进制数表示。转换时间200ms。 性能特点： 1.采用独特的单线总线技术，通过串行通信接口直接输出被测温度值，适配各种单片机和系统机 2.温度分辨力可编程，DS1820分别工作在9、10、11、12模式下，所对应的温度分辨率依次为0.5、0.25、0.125、0.0625°C. 3.用户可以分别设定温度的上下限并写入随机存储器中，可以迅速识别发生了温度越线报警的器件。 4.具有电源反接保护电路 三.典型模拟式温度变送器 1.概念 典型模拟式温度变送器由三部分：输入部分、放大器和反馈部分组成，其测温元件，一般不包括在变送器内，而是通过接线端子与变送器相连接。 + _ 检测元件 输入回路 零点调整与迁移电路 放大器 反馈回路 输入部分 放大部分 典型模拟式温度变送器原理框图 温度变送器将温度、温差以及与温度有关的工艺参数和直流毫伏信号变换成DC 4～20mA 或DC 1～5V的统一标准信号。 原理：检测元件把被测温度Ti或其他工艺参数X转换为变送器的输入信号xi ，送入变送器。经输入回路变换成直流毫伏信号ui后，ui和调零与零迁移电路产生的调零信号uz 的代数和同反馈电路产生的反馈信号进行比较，其差值送入放大器，经放大得到整机的输出信号Io。气动温度变送器还需要将放大器的输出电流信号Io经仪表内的电/气转换器转换成20-100kPa的气压信号。 + _ 检测元件 输入回路 零点调整与迁移电路 放大器 反馈回路 输入部分 放大部分 典型模拟式温度变送器原理框图 DDZ III型温度变送器原理框图 DDZ-Ⅲ温度变送器有三种品种： 1）直流毫伏变送器 其输入信号是直流毫伏信号。 2）热电偶温度变送器。 3）热电阻温度变送器。 三种变送器在线路结构