傳感器和變送器在儀器儀表和工業(yè)自動(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路
對(duì)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(gè)與被測(cè)溫度
成線性關(guān)系的 4～20mA的恒流信號(hào)。
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(shì)經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢(shì)與溫度的非線性誤差，
后放大轉(zhuǎn)換為 4～20mA電流輸出信號(hào)。為防止熱電偶測(cè)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(shí)，變送器會(huì)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(hào)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(hào)；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(cè)量儀表。
二、壓力變送器
壓力變送器也稱差變送器， 主要由測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的
電流電壓信號(hào)， 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(cè)量、 指
示和過程調(diào)節(jié)。壓力變送器的測(cè)量原理圖如圖
3 所示。其測(cè)量原理是： 流程壓力和參考?jí)?/span>
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(jí)），以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)
動(dòng)下輸出正比于壓力的 mV級(jí)電壓信號(hào)。由于硅材料的強(qiáng)性佳，所以輸出信
號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時(shí)，壓力變送器將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成
mV
級(jí)的電壓信號(hào)，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(dòng)式放大
器。放大后的信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號(hào)，
再經(jīng)過非線性校正，
后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號(hào)。
壓力變送器根據(jù)測(cè)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(cè)量導(dǎo)管、 信號(hào)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(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。 導(dǎo)
管內(nèi)裝有測(cè)量元件， 它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變
化的電阻信號(hào)， 并將電子單元轉(zhuǎn)換成 4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(cè)量液體的液
位、界位或密度的。它在工作時(shí)可以通過現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量原理工作。 它一般選用硅壓力測(cè)壓傳感器
將測(cè)量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，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(cè)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(cè)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(hào)形成為 1～5V、0～5V、0～10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。電容傳感
器由絕緣電極和裝有測(cè)量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。
當(dāng)料位上升時(shí)， 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(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是頻率較低，
對(duì)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(hào)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，從而使體積更孝重量更輕、價(jià)格更便宜。超聲波變送器可用于液位。
物位的測(cè)量和開渠、明渠等流量測(cè)量，并可用于測(cè)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(cè)、自動(dòng)清洗、電信號(hào)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(cè)量系統(tǒng)。在被測(cè)酸性溶
液中，由于銻電極表面會(huì)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(huì)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(cè)酸性溶液中氫離子的適度相對(duì)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(chǎng)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(dòng)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(cè)量變送器電路，它把來自傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)和
PH酸度信號(hào)
經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路， 以使信號(hào)內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。 將放大
后的 PH信號(hào)與溫度被償信號(hào)進(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路，后輸出與
PH值相對(duì)應(yīng)的
4～20mA恒流電
流信號(hào)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(cè)量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。
它可以在線連續(xù)
檢測(cè)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(cè)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(cè)溶液流入電導(dǎo)池時(shí)， 如果忽略電極極化和分布電容， 則
可以等效為一個(gè)純電阻。 在有恒壓交變電流流過時(shí)， 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(cè)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(lì)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(cè)量溶液的電導(dǎo)值來間接測(cè)量離子濃度的流程儀表
（一體化變送
器），可在線連續(xù)檢測(cè)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(shí)
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(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池
時(shí)，若在其中間放置待測(cè)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(cè)了待測(cè)溶液中流過的電流，就能測(cè)出待測(cè)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。
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