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变送器结构与应用范围详解

【摘要】:图5-27 变送器结构框图变送器按测量参数可分为温度、温差、压力、差压、流量、物位等变送器。同样变送器经A-D转换器可与微机接口。表5-12 常见压力传感器差压/压力变送器的作用就是把Δp/p变成4~20mA的直流信号,供显示/控制仪表工作。图5-29为霍尔压力变送器的工作原理简图,矩形半导体薄片垂直置于磁场中,A、B端通入恒定直流。霍尔压力变送器的测量范围见表5-13。

变送器就是将传感器测量到的电量/非电量的模拟信号转变为电量标准信号,进而使仪表能够显示或控制的装置。

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图5-27 变送器结构框图

变送器按测量参数可分为温度、温差、压力、差压、流量、物位等变送器。变送器一般由测量传感器、输入回路、放大器和负反馈回路组成,见图5-27。首先由测量传感器将所测参数转变为易识别的模拟电信号(电压、电流电阻等),通过输入回路引入放大器,放大器将其变成直流0~10mA的信号。负反馈电路是使测量稳定的电路。电量变送器的种类、原理见表5-11。同样变送器经A-D转换器可与微机接口

表5-11 电量变送器的种类原理

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(续)

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(1)差压/压力变送器

差压变送器是将压力差Δpp1p2的信号变成电量标准电信号4~20mA的一种装置,见图5-28。其中,测量元件(膜盒/膜片)是将Δp转换成力Fi,推动主杠杆动作;主杠杆产生推力F1;矢量机构将F1分解,产生向上的推力F2;电磁反馈机构是将输出电流Io转换成电磁反馈力Ff,其力矩MfMi,但方向相反,从而达到平衡。

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图5-28 差压变送器结构示意图

1-低压室 2-高压室 3-测量元件(膜盒、膜片) 4-轴封膜片 5-主杠杆 6-过载保护簧片 7-静压调整螺钉 8-矢量机构 9-零点迁移弹簧 10-平衡锤 11-量程调整螺钉 12-检测片(衔铁) 13-差动变压器 14-副杠杆 15-放大器 16-反馈动圈 17-永久磁钢 18-电源 19-负载 20-调零弹簧

压力变送器与差压变送器基本相同,只是将输入部分p2去掉,只测量p1。压力传感器见表5-12。

表5-12 常见压力传感器

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差压/压力变送器的作用就是把Δp/p变成4~20mA的直流信号,供显示/控制仪表工作。

(2)霍尔压力变送器

霍尔压力变送器的主要元件是半导体霍尔元件,霍尔元件的霍尔效应是指磁场中静止的载流导体,当它的电流方向与磁场方向相反时,这时载流导体上平行于电流的磁场方向上的两个面之间产生电动势。图5-29为霍尔压力变送器的工作原理简图,矩形半导体薄片垂直置于磁场中,A、B端通入恒定直流。变送器内磁极间的磁感应强度分布呈现非均匀状态,由于压力p引入到弹位元件(弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等)中,其产生位移,改变了霍尔元件在非均匀磁场中的位置,于是在“+”、“-”端间输出电动势,此电动势与位移成正比,可反映出压力的大小。

霍尔压力变送器的测量范围见表5-13。

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图5-29 霍尔压力变送器的工作原理

表5-13 霍尔压力变送器测量范围

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霍尔压力变送器的输出电压为0~20mV,其配套显示仪表是动圈毫伏表(如XCZ-103、XCT-103等)或电子电位差计(如XWD等),亦可与直流毫伏变送器配套使用。