[工学]过控技术第四章 变送器和转换器.ppt

第4章 过程控制装置 过程控制装置三环节： 变送器：压力变送器，差压变送器，温度 变送器，流量变送器，液位变送器。 调节器：PID调节器。 执行器：气动执行器，电动执行器，电气转换器。 4.1 变送器 变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号(4-20mA电流信号）。 4.1.0 变送器原理与 量程调整零点迁移 2.量程调整、零点调整和零点迁移 变送器涉及的另一个问题是量程、零点调整和零点漂移。 零点调整和零点迁移 使变送器的输出信号下限值ymiin与测量范围的下限值xmin对应。 4.1.1 差压变送器 力平衡式差压变送器 电容式差压变送器 扩散硅式差压变送器 力平衡式差压变送器 概述 工作原理： 由上述工作原理可画出其传输方框图： 在差压变送器的放大系数（K1K2）和反馈系数（LfKf）的乘积足够大时，当变送器处于稳定时，将满足力矩平衡关系： 结构：（具体各部结构及作用） ⅰ、 调零和零点迁移机构： ⅱ、静压调整和过载保护装置： 3.电磁反馈机构 低频位移检测放大器 差动变压器 差动变压器是由检测片（衔铁）、上、下罐形磁芯和四组线圈构成。如图2-13所示，其作用是将检测片的位移s转换成相应的电压信号uCD 讨论： 低频振荡器 振荡的振幅条件：即KF=1 ②、整流滤波 ③、功率放大器 安全火花防爆 电容式差压变送器 测量部件 转换放大器 图2-28 电容式差压变送器电路图 1.电容-电流转换电路 ②、解调和振荡控制电路 ③、线性调整电路 2.放大及输出限制电路 扩散硅式差压变送器 温度变送器 温度变送器与测温元件配合使用，将温度或温差信号转换成为标准的统一信号；还可以作为直流毫伏变送器使用，用以将其它能够转换成直流毫伏信号的工艺变量转换成为标准的统一信号。 其可分为： 四线制温度变送器 其结构图如2-31，整机线路图如下页图2-44 图2-44 直流毫伏变送器电路图 2.放大单元工作原理 ②、功率放大电路 ③、隔离输出 ④、直流-交流-直流转换器 Ⅱ、 振荡频率 3.支流毫伏变送器量程单元 4.热电偶温度变送器量程单元 ①、热电偶冷端温度补偿电路 ②线性化原理及电路分析 II、线性化电路 5.热电阻温度变送器量程单元 I、线性化原理及分析 II、引线电阻补偿电路 6.安全火花型防爆措施 两线制温度变送器 2.反馈回路 电/气转换器 概述 气动仪表的基本元件 电/气转换器工作原理 概述 气动仪表的基本元件 4、喷嘴挡板机构 电/气转换器工作原理 图2-53为杠杆的受力图得 智能式温度变送器实例——TT302温度变送器 输入信号断路报警电路的作用与直流毫伏变送器的作用相同。 区别在于： I、在热电偶温度变送器的输入回路中增加了热电偶冷端温度补偿电路。 II、在反馈回路中增加了线形化电路。 表明：I、冷端温度变化时，引起热电偶热电势的变化。 II、当 ↑时，补偿电势V’z↑↑，即V’z-t是上凹形曲线，而Et-t也为下凹形曲线。二者综合即为线性特性。 线性化电路可使热电偶温度变送器的输出信号与被测信号成线性关系。 I、线性化原理 由图可知： ε=Et+U’z-U’f 如果U’f –t为非 线性，并于Et –t非线性相对应，则ε-t为线性。 即非线性运算电路实为一个折线电路，是用折线来近似表示的。 折线的段数及斜率大小由热电偶 的特性来确定。一般用4-6段表 示时，误差小于0.2%。 要采用图2-38的特性曲线， 可采用2-39的电路结构。 VZ103-Vd106稳压管稳压值为VD,其特性在击穿之前电阻极大，相当于开路，而当击穿后，动态电阻极小，相当于短路。 该线路决定了第一段直线的斜率γ1，当要求后一段的直线斜率大于前一段时，如图2-38 γ2γ1可在R120上并联一个电阻，如R119此时负反馈减小，输出Ua增加。 如要求后一段直线斜率小于前一段则可在Ra上并联一电阻。此时输出Ua减小。 与上述两种变送器的区别：线性化电路，置于输入回路中；热电阻引线补偿电路。 热电阻线性化电路原理如图：现把IC2看成是理想运算放大器， UT=UF可得： 为消除引线电路的影响，热电阻采用三线接法。 由R23、R24、γ2构成的支路为引线电阻补偿电路。 若不考虑此电路,则：U’t=Ut+2Itγ 若存在引线补偿电路，有电流Iγ流过γ2、γ3，调整R24使Iγ= It 则流过γ3的电流大小相等，方向相反。所以γ3上不产生压降。 因为设计时， R29= R30+R31，所以由γ1、γ2产生的压降引