控制仪表及装置李忠虎课件

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1、控制仪表及装置控制仪表及装置控制仪表及装置控制仪表及装置第二章第二章第二章第二章 变送器和转换器变送器和转换器变送器和转换器变送器和转换器1 1控制仪表及装置李忠虎课件控制仪表及装置李忠虎课件内容安排内容安排第一第一节 变送器的构成送器的构成第二第二节 差差压变送器送器第三第三节 温度温度变送器送器第四第四节 电/ /气气转换器器2控制仪表及装置李忠虎课件第一节第一节 变送器的构成变送器的构成一、构成原理一、构成原理变送器的构成原理和输入输出特性yxymaxxmaxxminymin0测量部分测量部分C放大器放大器K反馈部分反馈部分F调零、零点迁移调零、零点迁移Zi Zf Z0 yx信号处理部分

2、信号处理部分3控制仪表及装置李忠虎课件二、量程调整、零点调整和零点迁移二、量程调整、零点调整和零点迁移量量程程调调整整 相相当当于于改改变变变变送送器器的的输输入入输输出出特特性性的的斜斜率率，也也就就是是改改变变变变送送器器输输出出信信号号y y与与输输入入信信号号x x之之间间的的比比例例系系数。数。 量程调整量程调整（即满度调整）的目的是（即满度调整）的目的是使变送器的输使变送器的输出信号上限值出信号上限值y ymaxmax与测量范围的上限值与测量范围的上限值x xmaxmax相对应。相对应。方法方法：改变反馈部分反馈系数改变反馈部分反馈系数 改变测量部分转换系数改变测量部分转换系数4控

3、制仪表及装置李忠虎课件零点调整零点调整使变送器测量起始点为零；使变送器测量起始点为零；零点迁移零点迁移是把测量起是把测量起始点由零迁移到某一数值始点由零迁移到某一数值。当测量起始点由零变为某一正当测量起始点由零变为某一正值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。 零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移都是都是使变送器的输出信号下限使变送器的输出信号下限值值y ymimin n与测量范围的下限值与测量范围的下限值x xmimin n相对应，在相对应，在x xmimin n= = 0 0时，时，称为零点调整，在称为零点调整，在x xminmin 0

4、0时，称为零点迁移时，称为零点迁移。 实现方法：实现方法：改变调零信号改变调零信号Z Z0 0 5控制仪表及装置李忠虎课件第二节第二节 差压变送器差压变送器作用：作用：用来将用来将压力、压力、差压、流量、液位等被测参数差压、流量、液位等被测参数 转换为统一标准的信号，以实现对这些参数转换为统一标准的信号，以实现对这些参数 的显示、记录或自动控制的显示、记录或自动控制。应用：应用：压力变送器压力变送器显示、记录或控制显示、记录或控制配电器配电器测压力测压力：差压变送器差压变送器配电器配电器显示、记录控制显示、记录控制开方器开方器测流量测流量：H 通大气通大气测液位测液位：6控制仪表及装置李忠虎课

5、件一、力平衡式差压变送器一、力平衡式差压变送器测量部分测量部分杠杠系统杠杠系统位移检测位移检测放大器放大器电磁反馈电磁反馈机构系统机构系统piFiFfI0变送器构成方框图变送器构成方框图力平衡式差压变送器力平衡式差压变送器 电容式差压变送器电容式差压变送器 扩散硅式差压变送器扩散硅式差压变送器7控制仪表及装置李忠虎课件8控制仪表及装置李忠虎课件作作用用：把把被被测测差差压压P转转换换成成作作用用于于主主杠杠杆杆下下端端的的输入力输入力Fi 1.测量部分测量部分9控制仪表及装置李忠虎课件作作用用：进进行行力力的的传传递递和和力矩比较力矩比较。 2.2.杠杆系统杠杆系统 10控制仪表及装置李忠虎课

6、件3.3.电磁反馈装置电磁反馈装置 作作用用：把把变变送送器器的的输输出出电电流流I0转转换换成成作作用用于于副副杠杠杆杆的的电电磁反馈力磁反馈力Ff 11控制仪表及装置李忠虎课件4.4.低频位移检测低频位移检测放大器放大器 作用：作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小位把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小位 移移S转换成转换成420mA的直流输出电流。的直流输出电流。组成：组成：由差动变压器、低频振荡器、整流滤波电由差动变压器、低频振荡器、整流滤波电 路、功率放大器组成。路、功率放大器组成。 12控制仪表及装置李忠虎课件差动变压器差动变压器BD上罐形磁芯上罐形磁芯下罐形磁芯下罐形磁芯AC检测

7、片检测片差动变压器的结构差动变压器的结构S差动变压器原理图差动变压器原理图13控制仪表及装置李忠虎课件（一）概述（一）概述二、二、电容式差压变送器电容式差压变送器检测元件检测元件差动电容差动电容构成原理位移平衡式构成原理位移平衡式变送器变送器构成方框图构成方框图感压感压膜片膜片差动差动电容电容电容电容-电流电流转换电路转换电路 放大和输放大和输出限制电路出限制电路反馈反馈电路电路调零、迁移信号调零、迁移信号反馈信号14控制仪表及装置李忠虎课件（二）测量部件（二）测量部件 作用：作用：测量部件结构测量部件结构15控制仪表及装置李忠虎课件结论：结论：(1) 相对变化值相对变化值 与被测差压与被测差

8、压 成线性关系。成线性关系。 (2) 与介电常数与介电常数 无关无关 ,可大大减小温度对变送器的影响。可大大减小温度对变送器的影响。 (3) 与与 有关。有关。 愈小，灵敏度越高。愈小，灵敏度越高。16控制仪表及装置李忠虎课件（三）转换放大电路（三）转换放大电路作用：作用：将差动电容的相对变化值，转换成标准的电将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输出信号。流输出信号。此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调整等功能。调整、阻尼调整等功能。电路包括电容电流转换电路电容电流转换电路及放大电路放大电路两部分17控制仪表及装置李忠虎课件转换放大部分电

9、路原理方框图转换放大部分电路原理方框图E1245V振荡器振荡器解调器解调器稳压稳压源源调零及调零及 零点迁移零点迁移功放和功放和 输出限制输出限制量程调整量程调整（负反馈）（负反馈）基准基准 电压电压IC1IC3Ci1Ci2RLI 0420mA共共模模信信号号差动信号差动信号振荡控制振荡控制放大器放大器前置前置放大器放大器18控制仪表及装置李忠虎课件1.1.电容电流转换电路电容电流转换电路 振荡器振荡器 包括包括VT1、T1等，向等，向Ci1和和Ci2提供高频电源提供高频电源作用：作用：将差动电容的相对变化值成比例地转换为将差动电容的相对变化值成比例地转换为 差动电流信号差动电流信号 (电流变

10、化值电流变化值)。 是一种变压器反是一种变压器反馈型振荡电路，其振馈型振荡电路，其振荡频率由检测电容和荡频率由检测电容和变压器次级绕组的电变压器次级绕组的电感决定。感决定。 振荡器的输出幅振荡器的输出幅值值由由控制放大器控制放大器 ICIC1 1 的输出电压决定。的输出电压决定。19控制仪表及装置李忠虎课件 解调和振荡控制电路解调和振荡控制电路 只要设法使只要设法使I I1 1+I+I2 2保持不变，即可实现电流信号保持不变，即可实现电流信号I Ii i与电与电 容相对变化值成线性关系。容相对变化值成线性关系。Ii = I2 - I1 = ( I2+ + I1) Ci2- -Ci1Ci2+ +

11、Ci1= K3Ci2- -Ci1Ci2+ +Ci1 解调器解调器 由由VD1VD1VD8VD8构成构成 振荡控制放大器振荡控制放大器 主要包括放大器主要包括放大器 ICIC1 1，其作用是保持，其作用是保持I I1 1+I+I2 2不变不变20控制仪表及装置李忠虎课件 线性调整电路线性调整电路( (包括包括VDVD9 9、VDVD1010、R R2222、R R2323、R RP1P1等等) ) 检测元件中检测元件中分布电容分布电容的存在，使差动电容的相对变的存在，使差动电容的相对变化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电路。化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电路。 电路通过提高振

12、荡器输电路通过提高振荡器输出电压幅度以增大解调器输出电压幅度以增大解调器输出电流的方法，来补偿分布出电流的方法，来补偿分布电容所产生的非线性误差。电容所产生的非线性误差。 补偿电压大小取决于补偿电压大小取决于R RP1P1的阻值。的阻值。21控制仪表及装置李忠虎课件2.2.放大及输出限制电路放大及输出限制电路作用：作用：将电流信号将电流信号 Ii 放大，并输出放大，并输出4 20mA的直的直 流电流。流电流。22控制仪表及装置李忠虎课件 放大电路放大电路( (包括包括ICIC3 3、VTVT3 3、 VTVT4 4等等) ) ICIC3 3起前置放大作用，起前置放大作用， VTVT3 3、 V

13、TVT4 4组成复合管，将组成复合管，将ICIC3 3的输出电压变换为变送器的输出电流。的输出电压变换为变送器的输出电流。 电阻电阻R R3131、 R R3333、 R R3434和电位器和电位器R Rp p3 3组成反馈网络，输出电流组成反馈网络，输出电流I Io o经这一网络分流，得到反馈电流经这一网络分流，得到反馈电流I If f，送至放大器的输入端，送至放大器的输入端，这深度负反馈保证了这深度负反馈保证了I Ii i 和和 I Io o的线性关系。的线性关系。 电位器电位器R Rp p2 2用以调整输出零位。用以调整输出零位。S S为正负迁移调整开关，为正负迁移调整开关，可实现变送器

14、的正向或负向迁移。电位器可实现变送器的正向或负向迁移。电位器R Rp p3 3用以调整变送器用以调整变送器的量程。的量程。对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：对电路的分析，可推得如下的输入、输出关系式：23控制仪表及装置李忠虎课件调零电路调零电路 调量程电路调量程电路Io = K3K4Ci2- -Ci1Ci2+ +Ci1+ K4K5 ( UA- - a aUVZ1) 式中：式中：K4 =RiRf，K5 =1Ri，、a a为分压系数。24控制仪表及装置李忠虎课件 输出限制电路输出限制电路( (包括包括VT2、 R18等等) 当输出电流超过允许值时，当输出电流超过允许值时，R R1818上

15、压降变大，使上压降变大，使VTVT2 2的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流过的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流过VTVT2 2( (也即也即VTVT4 4) )的电流受到限制的电流受到限制( (I Io o不超过不超过30mA30mA) )。其它元件的作用其它元件的作用 R R3838、R R3939、C C2222和和R RP4P4构成阻尼电路，抑制变送器的输出构成阻尼电路，抑制变送器的输出波动，波动，R RP4P4用来调整阻尼时间。用来调整阻尼时间。VZVZ2 2起稳压作用，还可防止电源反接时损坏器件。起稳压作用，还可防止电源反接时损坏器件。 VDVD1212在指示仪表

16、未接同时，为输出电流提供通路在指示仪表未接同时，为输出电流提供通路, , 同时起反向保护作用。同时起反向保护作用。25控制仪表及装置李忠虎课件三、三、扩散硅电子式扩散硅电子式差压差压（压力）（压力）变送器变送器 扩散硅电子式差压（压力）变送器采用硅杯压阻传扩散硅电子式差压（压力）变送器采用硅杯压阻传感器作为感压元件，它具有体积小、重量轻、结构简单、感器作为感压元件，它具有体积小、重量轻、结构简单、稳定性好和测量精度比较高等特点。稳定性好和测量精度比较高等特点。 这种变送器的感压元件由两片研磨后胶合成杯状的这种变送器的感压元件由两片研磨后胶合成杯状的硅片组成，如图所示的硅杯。硅片组成，如图所示的

17、硅杯。 当当p1p2p1p2时，硅杯杯底受侧时，硅杯杯底受侧向压力差作用而向一侧弯曲，这向压力差作用而向一侧弯曲，这就使在杯底表面扩散的电阻阻值就使在杯底表面扩散的电阻阻值发生变化，这些电阻阻值变化再发生变化，这些电阻阻值变化再通过电桥等电路的进一步处理，通过电桥等电路的进一步处理，最终将待测压力或差压转换为标最终将待测压力或差压转换为标准信号（准信号（4 420mA DC20mA DC）输出。）输出。11外壳；外壳；22低压腔；低压腔；33电阻（扩散硅）；电阻（扩散硅）；44高压腔；高压腔； 55硅杯；硅杯；66引线引线26控制仪表及装置李忠虎课件27控制仪表及装置李忠虎课件28控制仪表及装

18、置李忠虎课件扩散硅压阻传感器扩散硅压阻传感器设：设：29控制仪表及装置李忠虎课件第三节第三节 温度变送器温度变送器作用作用: :将来自热电将来自热电偶偶或热电阻的温度信号转换为统或热电阻的温度信号转换为统 一标准的信号一标准的信号(4(4 2020mADCmADC或或1 1 5 5VDCVDC) )，以实以实 现对温度的显示、记录或自动控制现对温度的显示、记录或自动控制。分类：分类：变送器变送器有两线制和四线制之分有两线制和四线制之分，主要讨论四线制主要讨论四线制 变送器。变送器。有有三个品种：直流毫伏变送器、热电偶三个品种：直流毫伏变送器、热电偶 温度变送器、热电阻温度变送器温度变送器、热电

19、阻温度变送器。温度变送器温度变送器显示、记录或控制显示、记录或控制电源电源热电阻热电阻热电偶热电偶毫伏信号毫伏信号420mADC或15VDC电阻或mV24VDC30控制仪表及装置李忠虎课件 四线制温度变送器的特点：四线制温度变送器的特点： 1、在热电偶和热电阻温度变送器中，采用了线性化、在热电偶和热电阻温度变送器中，采用了线性化 电路，实现了变送器输出信号与温度的线性关系。电路，实现了变送器输出信号与温度的线性关系。 2、变送器输入、输出之间具有隔离变压器，并且采、变送器输入、输出之间具有隔离变压器，并且采 取了本安防爆措施。取了本安防爆措施。一、四线制温度变送器一、四线制温度变送器（一）概述

20、（一）概述电动温度变送器电动温度变送器31控制仪表及装置李忠虎课件温度变送器结构方框图温度变送器结构方框图 在线路结构上分为量程单元和放大单元在线路结构上分为量程单元和放大单元，放大放大单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的不同而异不同而异。输入回路输入回路电压放大电压放大反馈回路反馈回路直流直流-交流交流变换器变换器功率放大功率放大整流滤波整流滤波隔离输出隔离输出UZUfUi、Et-+UoIo量程单元量程单元放大单元放大单元32控制仪表及装置李忠虎课件（二）（二）放大单元放大单元由由ICIC1 1构成，构成，要求采用低漂移、高增益的运算放大器

21、。要求采用低漂移、高增益的运算放大器。 （参见（参见P73P737575图）图）1.1.电压放大电路电压放大电路作用作用：是将量程单元输出的毫伏信号放大，输出是将量程单元输出的毫伏信号放大，输出 直流电流直流电流Io 和直流电压和直流电压Uo信号。当温度变送器的最小量程当温度变送器的最小量程 U Ui i 为为3 3mVmV，温升温升 t t为为3030o oC C，要求附加误差小于等于要求附加误差小于等于0.30.3% %时，时，通过计算可得失调电通过计算可得失调电压的温漂系数：压的温漂系数： 33控制仪表及装置李忠虎课件2. 2. 功率放大电路功率放大电路 由由VTVT1 1、VTVT2

22、2、T T0 0等组成。等组成。其作用是把其作用是把 ICIC1 1 输出的电压输出的电压信号转换成电流信号转换成电流信号，再通过隔离变压器实现隔离输出。信号，再通过隔离变压器实现隔离输出。 VTVT1 1、VTVT2 2起功起功放作用，由交流方放作用，由交流方波电压供电。波电压供电。 在方波的前后在方波的前后半周期半周期，二极管轮二极管轮流导通流导通，电流通过电流通过T T0 0的两个绕组而产的两个绕组而产生交变磁通，生交变磁通，在在T T0 0副边产生交变电流副边产生交变电流i iL L 。34控制仪表及装置李忠虎课件3.3.隔离输出电路隔离输出电路 由整流二极管由整流二极管VDVD131

23、3VDVD1616、保护二极管保护二极管VDVD1717VDVD1818等等组成。组成。其其作用作用是将是将功放功放输出的交流信号转换成直流输出的交流信号转换成直流信号信号, , 并实现隔离输出。并实现隔离输出。7 7、8 8端接输出负载，为电流输出（端接输出负载，为电流输出（4-20mA4-20mA）5 5、6 6端为电压输出（端为电压输出（1-5V1-5V）7 735控制仪表及装置李忠虎课件4. 4. 直流直流- -交流交流- -直流直流( (DC/AC/DC)DC/AC/DC)变换器变换器组成：由整流二极管组成：由整流二极管VDVD38、变压器变压器T T 1等等组成组成。（P7375）

24、方法方法：先把先把2424V V直流电压转换成一定频率的的交流方波电直流电压转换成一定频率的的交流方波电 压，再经过整流、滤波和稳压，提供直流电压。压，再经过整流、滤波和稳压，提供直流电压。电路核心：电路核心：直流直流- -交流交流( (DC/AC)DC/AC)变换器（实质上是一个磁耦变换器（实质上是一个磁耦 合多谐振荡器）合多谐振荡器）。振荡频率振荡频率：可求得感应电势：可求得感应电势：ES =4WcBmST因此振荡频率为：因此振荡频率为：f =4WcBmST( (T T 为周期为周期, , S S为为磁芯截面积，磁芯截面积，B Bm m 为磁感应强度为磁感应强度) )作用作用：是对是对仪表

25、进行隔离式供电。仪表进行隔离式供电。36控制仪表及装置李忠虎课件（三）直流毫伏变送器量程单元（三）直流毫伏变送器量程单元R109R110R140上K下 量程单元由输入回路量程单元由输入回路( (左半部分左半部分) )和反馈回路和反馈回路( (右半右半部分部分) )组成，组成，将其与将其与ICIC1 1 联系起来画成下图联系起来画成下图。37控制仪表及装置李忠虎课件输入回路输入回路: :R R101、R R102及及VZVZ101、VZVZ102分别起限流和限压作用。分别起限流和限压作用。 R R103103、R R104 104 、R R105105及及R RP1P1组成零点调整和零点迁移电路

26、，组成零点调整和零点迁移电路，桥路基准电压桥路基准电压U UZ Z由集成稳压器提供。由集成稳压器提供。图中红笔部分为输入信号断路报警电路。图中红笔部分为输入信号断路报警电路。按叠加原理，按叠加原理，ICIC1 1同相输入端的电压同相输入端的电压U UT T为为UT = Ui + Uz = Ui +Rcd + R103R103 + RP1/R104 + R105Uz( 式中式中 Rcd =RP11 R104RP1+ R104 Ui +R105Rcd + R103Uz= Ui + Uz)38控制仪表及装置李忠虎课件从反馈回路可得从反馈回路可得ICIC1 1反相输入端的电压反相输入端的电压U UF

27、F为为UF =R106 + R111 + RP21R111 + R114UzR115R115 + R116U05+R106R107=1U0 + Uz因 UT UF故 U0 = Ui + ( - ) Uz 结论结论：(1)改变改变 值值, 即更换即更换R103和调整和调整RP1,可实现零迁和调零。可实现零迁和调零。 (2)改变改变 值值, 即更换即更换R114和调整和调整RP2, 可实现量程调整可实现量程调整。 (3)零位和满度必须反复调整零位和满度必须反复调整。 39控制仪表及装置李忠虎课件（四）热电偶温度变送器量程单元（四）热电偶温度变送器量程单元EtVs4Vs2Vs3Vs1P6840控制仪

28、表及装置李忠虎课件1. 1. 冷端温度补偿冷端温度补偿 采用两个铜电阻采用两个铜电阻，固定为固定为50 。当热电偶型号不同。当热电偶型号不同时，只需调整几个锰铜电阻或金属膜电阻。时，只需调整几个锰铜电阻或金属膜电阻。按叠加原理，可求得按叠加原理，可求得ICIC1 1同相端的电压同相端的电压U UT T为为UT = Ei +RCu1 RCu2R103 + RCu1+ RCu2)Uz1R105(R100 + 从上式可知，冷端环境温度变化时，从上式可知，冷端环境温度变化时，R RCu1Cu1、R RCu2Cu2的阻值的阻值也随之变化，从而补偿了由于环境温度升降引起的热电偶也随之变化，从而补偿了由于环

29、境温度升降引起的热电偶电势的变化。而且，补偿特性与热电偶的特性相似，故补电势的变化。而且，补偿特性与热电偶的特性相似，故补偿精度高。偿精度高。41控制仪表及装置李忠虎课件热电偶温度变送器线性化原理方框图热电偶温度变送器线性化原理方框图热电偶热电偶放大部分放大部分非线性非线性反馈回路反馈回路EtVz+-ttttEtVoVo(Vo)tVfVf2. 2. 线性化线性化 采取在反馈回路中置入与采取在反馈回路中置入与热电偶特性相一热电偶特性相一致的非线性电路的方法，如下图所示。致的非线性电路的方法，如下图所示。42控制仪表及装置李忠虎课件 用四段折线来模拟非线性运算电路，如下用四段折线来模拟非线性运算电

30、路，如下图。折线的段数及斜率大小由热电偶的特性来图。折线的段数及斜率大小由热电偶的特性来确定。确定。 表示直线的斜率。表示直线的斜率。Va4Vf5Vf4Vf3Vf2Vf1Va3Va2Va10Va5VfVa143243控制仪表及装置李忠虎课件非线性电路的实现非线性电路的实现Vs4Vs3Vs2Vs1 在在ICIC2 2的反馈回路中加入一些的反馈回路中加入一些稳压管和基准电稳压管和基准电压，利用稳压管的击穿特性实现折线电路。压，利用稳压管的击穿特性实现折线电路。44控制仪表及装置李忠虎课件Ir（五）热电阻温度变送器量程单元（五）热电阻温度变送器量程单元45控制仪表及装置李忠虎课件1.1.线性化线性化

31、 线行化电路置于输入回路线行化电路置于输入回路，采用正反馈的方法来达，采用正反馈的方法来达到线性化的目的，如下图所示。到线性化的目的，如下图所示。 当当R Rt t随温度而增加时，随温度而增加时，I It t将增大。而从上式可知，将增大。而从上式可知，R Rt t的增的增加导致加导致I It t的进一步加大，从而实现线性化。的进一步加大，从而实现线性化。46控制仪表及装置李忠虎课件2. 2. 引线电阻补偿引线电阻补偿IrIr 为消除引线电阻的影响为消除引线电阻的影响，热电阻采用三导线接法，热电阻采用三导线接法，要求要求r1=r2=r3=r。由。由R23、R24、r2构成的支路为引线电阻构成的支

32、路为引线电阻补偿电路。补偿电路。 二、两线制温度变送器二、两线制温度变送器（P77图）47控制仪表及装置李忠虎课件第四节第四节 电电/ /气转换器气转换器一、概述一、概述 将电动仪表输出的将电动仪表输出的4 42020mAmA直流电流转换成可被直流电流转换成可被气动仪表接受的气动仪表接受的 2020100100kPa kPa 标准气压信号，以实现标准气压信号，以实现电动、气动仪表的联用电动、气动仪表的联用。电电/ /气转换器气转换器48控制仪表及装置李忠虎课件二、气动仪表的基本元件二、气动仪表的基本元件（一）气阻（一）气阻 气阻与电阻相似，它可以改变气路中的气体流量气阻与电阻相似，它可以改变气

33、路中的气体流量。流。流过气阻的流体为层流状态时，气阻呈现为线性；而流体为过气阻的流体为层流状态时，气阻呈现为线性；而流体为紊流状态时，气阻呈现非线性。紊流状态时，气阻呈现非线性。 有恒气阻有恒气阻( (毛细管、小孔等毛细管、小孔等) )与可调气阻与可调气阻( (变气阻变气阻) )。（二）气容（二）气容 气容与电容相似，它是具有一定容积的气室气容与电容相似，它是具有一定容积的气室，是，是储能元件；有固定气容储能元件；有固定气容与弹性气容两种。与弹性气容两种。49控制仪表及装置李忠虎课件 固定气室的气固定气室的气容量为恒值容量为恒值。弹性。弹性气容在工作过程中气容在工作过程中容积发生变化，气容积发

34、生变化，气容量也随之改变。容量也随之改变。（三）弹性元件（三）弹性元件n 用来产生力、储存机械能、缓冲振动，把力、差压等物理用来产生力、储存机械能、缓冲振动，把力、差压等物理量转换为位移量转换为位移。n 弹性元件有弹簧、波纹管、金属膜片和非金属膜片等。弹性元件有弹簧、波纹管、金属膜片和非金属膜片等。50控制仪表及装置李忠虎课件（四）喷嘴挡板机构（四）喷嘴挡板机构 把微小的位移转换成相应的压力信号把微小的位移转换成相应的压力信号，由恒节流，由恒节流孔孔与喷嘴挡板与喷嘴挡板( (变变节流孔节流孔) )组成。组成。 喷嘴挡板构成一个变气阻喷嘴挡板构成一个变气阻，气阻值决定于，气阻值决定于喷嘴挡板间的

35、间喷嘴挡板间的间隙隙 ，气源压力，气源压力pS经恒节流孔进入节流气室，由喷嘴挡板的间隙经恒节流孔进入节流气室，由喷嘴挡板的间隙排出，排出， 改变时，改变时，喷嘴背压喷嘴背压 pB 也改变也改变。51控制仪表及装置李忠虎课件（五）功率放大器（五）功率放大器 将喷嘴挡板的输出压力和流量放大将喷嘴挡板的输出压力和流量放大，由壳体、膜，由壳体、膜片、锥阀、球阀、簧片、恒气阻片、锥阀、球阀、簧片、恒气阻等组成。等组成。 当输入信当输入信号号 (喷嘴背压喷嘴背压) pB增大时，金增大时，金属膜片受力而属膜片受力而产生向下的推产生向下的推力，使球阀开力，使球阀开大，锥阀关小，大，锥阀关小，输出压力随之输出压

36、力随之增加增加。52控制仪表及装置李忠虎课件三、电三、电/ /气转换器气转换器 由电流由电流- -位移转换部分位移转换部分( (动圈、磁钢、杠杆等动圈、磁钢、杠杆等) )，位移，位移- -气压转换部分气压转换部分( (喷嘴挡板、杠杆系统等喷嘴挡板、杠杆系统等) )，气动功率放大，气动功率放大器和反馈部件器和反馈部件( (正、负反馈波纹管正、负反馈波纹管) )组成。组成。 输入电流输入电流进进入入动圈产生电磁动圈产生电磁力，带动杠杆转力，带动杠杆转动，使挡板靠近动，使挡板靠近喷嘴，背压升高，喷嘴，背压升高，经功放后输出压经功放后输出压力，再通过波纹力，再通过波纹管产生负反馈力，管产生负反馈力，达到平衡达到平衡。53控制仪表及装置李忠虎课件