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如何選用各類傳感器和變送器
傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。與傳感器不同,變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測量的電量外,一般還具有一定的放大作用。本文簡單地介紹了各類變送器的特點(diǎn),以供使用者選用。
一、一體化溫度變送器
一體化溫度變送器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi),從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。
熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后,再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償,經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的4~20mA的恒流信號。
熱電偶溫度變送器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后,再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,后放大轉(zhuǎn)換為4~20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故,變送器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時,變送器會輸出大值(28mA)以使儀表切斷電源。
一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強(qiáng)、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù)和限流保護(hù)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。
一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4~20mA信號;可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。
二、壓力變送器
壓力變送器也稱差變送器,主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號,以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。
壓力變送器的測量原理圖如圖3所示。其測量原理是:流程壓力和參考壓力分別作用于集成硅壓力敏感元件的兩端,其差壓使硅片變形(位移很小,僅μm級),以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動下輸出正比于壓力的mV級電壓信號。由于硅材料的強(qiáng)性,所以輸出信號的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時,壓力變送器將被測物理量轉(zhuǎn)換成mV級的電壓信號,并送往放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大后的信號經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號,再經(jīng)過非線性校正,后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號。
壓力變送器根據(jù)測壓范圍可分成一般壓力變送器(0.001MPa~20MP3)和微差壓變送器(0~30kPa)兩種。
三、液位變送器
1、浮球式液位變送器
浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導(dǎo)管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。
一般磁性浮球的比重小于0.5,可漂于液面之上并沿測量導(dǎo)管上下移動。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件,它可以在外磁作用下將被測液位信號轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號,并將電子單元轉(zhuǎn)換成4~20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。該變送器為模塊電路,具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn),電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路,可使輸出大電流不超過28mA,因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。
2、浮筒式液位變送器
浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒,它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。
3、靜壓或液位變送器
該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償,后以4~20mA或0~10mA電流方式輸出。
四、電容式物位變送器
電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測量和控制生產(chǎn)過程,主要用作類導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠(yuǎn)距離連續(xù)測量和指示。
電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成,它以兩線制4~20mA恒定電流輸出為基型,經(jīng)過轉(zhuǎn)換,可以用三線或四線方式輸出,輸出信號形成為1~5V、0~5V、0~10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上升時,因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù),所以電容量隨著物料高度的變化而變化。變送器的模塊電路由基準(zhǔn)源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調(diào)特原理進(jìn)行測量的優(yōu)點(diǎn)是頻率較低,對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。
五、超聲波變送器
超聲波變送器分為一般超聲波變送器(無表頭)和一體化超聲波變送器兩類,一體化超聲波變送器較為常用。
一體化超聲波變更新器由表頭(如LCD顯示器)和探頭兩部分組成,這種直接輸出4~20mA信號的變送器是將小型化的敏感元件(探頭)和電子電路組裝在一起,從而使體積更小、重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用于液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量,并可用于測量距離。
六、銻電極酸度變送器
銻電極酸度變送器是集PH檢測、自動清洗、電信號轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線分析儀表,它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統(tǒng)。在被測酸性溶液中,由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層,這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度,該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應(yīng)。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1,其電極電位就可用能斯特公式計(jì)算出來。
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場作用的安全起見,電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機(jī)提供驅(qū)動電源外,還應(yīng)通過電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓,以供變送電路使用。第二部分是測量變送器電路,它把來自傳感器的基準(zhǔn)信號和PH酸度信號經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路,以使信號內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號與溫度被償
信號進(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路,后輸出與PH值相對應(yīng)的4~20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。
七、酸、堿、鹽濃度變送器
酸、堿、鹽濃度變送器通過測量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。它可以在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過程。
酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是:在一定的范圍內(nèi),酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而,只要測出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測溶液流入電導(dǎo)池時,如果忽略電極極化和分布電容,則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時,其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系,而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測出溶液電流,便可算出酸、堿、鹽的濃度。
酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過載保護(hù)和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。
八、電導(dǎo)變送器
它是通過測量溶液的電導(dǎo)值來間接測量離子濃度的流程儀表(一體化變送器),可在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中水溶液的電導(dǎo)率。
由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體,因此電流流過電解質(zhì)溶液時必有電阻作用,且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反,具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來表示。當(dāng)兩個互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時,若在其中間放置待測溶液,并通以恒壓交變電流,就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定,則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣,測了待測溶液中流過的電流,就能測出待測溶液的電導(dǎo)率。
電導(dǎo)變送器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。
九、智能變送器
智能式變送器是由傳感器和微處理器(微機(jī))相結(jié)構(gòu)而成的。它充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲能力,可對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,包括對測量信號的調(diào)理(如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等)、數(shù)據(jù)顯示、自動校正和自動補(bǔ)償?shù)取?/span>
微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲和數(shù)據(jù)處理,還可以通過反饋回路對傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié),以使采集數(shù)據(jù)達(dá)到佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能,因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度,并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外,智能式變送器還具有以下特點(diǎn):
1.具有自動補(bǔ)償能力,可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進(jìn)行自動補(bǔ)償??勺栽\斷,通電后可對傳感器進(jìn)行自檢,以檢查傳感器各部分是否正常,并作出判斷。數(shù)據(jù)處理方便,可根據(jù)內(nèi)部程序自動處理數(shù)據(jù),如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、去除異常數(shù)值等。
2.具有雙向通信功能。微處理器不但可以接收和處理傳感器數(shù)據(jù),還可將信息反饋至傳感器,從而對測量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制??蛇M(jìn)行信息存儲和記憶,能存儲傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。
3.具有數(shù)字量接口輸出功能,可將輸出的數(shù)字信號方便地和計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場總線等連接。
江蘇省金壇市億通電子有限公司、是一家專業(yè)從事生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫用的分析儀器、醫(yī)療器械,以及實(shí)驗(yàn)室儀器、比色皿、燒杯、量筒、移液管、玻璃儀器的生產(chǎn)企業(yè)、公司的所有產(chǎn)品通過國家ISO9001認(rèn)證。 億通電子公司從成立以來、將的環(huán)境監(jiān)測儀器、分析儀器、水質(zhì) 大氣 土壤采樣器和實(shí)驗(yàn)室儀器推入市場、為出入境檢驗(yàn)檢疫局、全國數(shù)以萬計(jì)的衛(wèi)生防疫站、疾病控制中心、環(huán)境監(jiān)測站、大專院校提供了技術(shù)的便攜式儀器。 公司主要產(chǎn)品有: 1. 大氣采樣器、粉塵采樣器、六級微生物采樣器、氣溶膠采樣器、呼吸性粉塵采樣器、氣體檢測儀、四合一在線氣體檢測儀、遠(yuǎn)程傳輸在線氣體檢測系統(tǒng)、空氣采樣裝置。 2. 個人劑量報(bào)警儀,多功能核輻射儀、垃圾場氣體分析儀 3. 瓶式深水采樣器、全自動深水采樣器、在線式水質(zhì)遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng),多參數(shù)水質(zhì)檢測、水質(zhì)分析儀、水質(zhì)檢測儀、土壤采樣器、污泥采樣器、標(biāo)準(zhǔn)采樣設(shè)備。 4. PHS 5. 實(shí)驗(yàn)室儀器和輔助設(shè)備: l 生化培養(yǎng)箱、光照培養(yǎng)箱、恒溫恒濕培養(yǎng)箱、振蕩培養(yǎng)箱、恒溫?fù)u床培養(yǎng)箱、電熱恒溫干燥箱、冷卻水循環(huán)機(jī)、霉菌培養(yǎng)箱、立式雙層恒溫?fù)u床。 l 大功率磁力攪拌器、集熱式磁力攪拌器、電動攪拌器。 l 離心機(jī)、高速離心機(jī)、 高速勻漿機(jī)、組織搗碎機(jī)、固體樣品粉碎機(jī)。 l 恒溫水浴鍋、三用恒溫水箱、恒溫干式器、試管加熱器、低溫恒溫槽。 l 水浴恒溫振蕩器、微量振蕩器、脫色搖床、冷凍水浴恒溫振蕩器、全溫振蕩器、冷凍氣浴振蕩器、內(nèi)置式超級恒溫水浴、超級恒溫油浴 l 石英亞沸蒸餾器、雙重蒸餾水器。 隆重推出以下產(chǎn)品 四合一水質(zhì)檢測系統(tǒng)、水質(zhì)在線檢測遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)、四合一氣體檢測系統(tǒng)、有害氣體在線檢測遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng) 。注:本公司是這四種新產(chǎn)品的國內(nèi)生產(chǎn)商, 江蘇金壇市億通電子有限公司 地 址:金壇市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)華興路180號 郵編:213200 電 話:0519-82616366 82616576 傳 真:0519-82613699 E-mail:1318436540@qq.com 聯(lián)系QQ:1318436540 網(wǎng) 址: www.kx17.net.cn http://jtsytdz.cn.alibaba.com/
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