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1、3.3 3.3 温度变送器温度变送器作用：作用：与测温元件配合使用，将温度或温差信号转换成为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；标准的统一信号；作为直流毫伏变送器使用，用以将其它能够转换成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直流毫伏信号E EI I的工艺参数转换成为的工艺参数转换成为标准的统一信标准的统一信号。号。分类：分类：模拟式温度变送器模拟式温度变送器, ,智能式温度变送器智能式温度变送器;在结构上，有一体化结构和分体式结构之分在结构上，有一体化结构和分体式结构之分1温度变送器流量课件在与测温元件配合使用，温度变送器的输出有两种形式：在与测温元
2、件配合使用，温度变送器的输出有两种形式： 1)1)输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输入信输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输入信号（号（EtEt或或RtRt）之间呈非线性关系）之间呈非线性关系; ;2) 2) 输出与温度之间呈非线性关系，而输出与变送器的输输出与温度之间呈非线性关系，而输出与变送器的输入信号（入信号（EtEt或或RtRt）之间呈线性关系）之间呈线性关系; ;两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路 2温度变送器流量课件3.3.1.3.3.1.典型模拟式温度变送器典型模拟式温度变送器 3温度变送器流量课件模拟式
3、温度变送器实例模拟式温度变送器实例 DDZ-DDZ-型温度变送器型温度变送器DDZ-DDZ-型温度变送器有带非线性补偿电路与不带非型温度变送器有带非线性补偿电路与不带非线性补偿电路的热电偶温度变送器和热电阻温度变送器以线性补偿电路的热电偶温度变送器和热电阻温度变送器以及直流毫伏变送器等多个品种，各品种的原理和结构大致及直流毫伏变送器等多个品种，各品种的原理和结构大致相仿。相仿。现介绍其中三种：现介绍其中三种：v直流毫伏变送器直流毫伏变送器v带非线性补偿电路的热电偶温度变送器带非线性补偿电路的热电偶温度变送器v热电阻温度变送器。热电阻温度变送器。 4温度变送器流量课件(1)(1)直流毫伏变送器直
4、流毫伏变送器 把直流毫伏信号把直流毫伏信号E Ei i 转换成转换成4 420mADC20mADC电流信号电流信号5温度变送器流量课件直流毫伏变送器线路原理图直流毫伏变送器线路原理图6温度变送器流量课件 直流毫伏变送器直流毫伏变送器构构成方框图成方框图 7温度变送器流量课件a.a.电压放大器电压放大器失调电压的温漂系数要求失调电压的温漂系数要求: :因此，应因此，应采用低漂移型高增益运算放大器采用低漂移型高增益运算放大器 即即设设 为由于为由于UUOSOS的变化给变送器带来的附加误差的变化给变送器带来的附加误差温度变化温度变化tt时失调电压的变化量时失调电压的变化量UUOSOS为为8温度变送器
5、流量课件放大单元放大单元 放大单元包括放大器和直流放大单元包括放大器和直流/ /交流交流/ /直流变换器两部分直流变换器两部分直流直流/ /交流交流/ /直流变换器直流变换器: :直流直流/ /交流变换器和整流、交流变换器和整流、滤波、稳压电路滤波、稳压电路 放大器放大器: : 电压放大器、功率放大器和隔离输出电路电压放大器、功率放大器和隔离输出电路9温度变送器流量课件b.b.功率放大器功率放大器作用：放大和调制作用：放大和调制二极管二极管VTVT6 6导通，导通，VTVT5 5截止，从而产截止，从而产生了电流生了电流i ic2c2 二极管二极管VTVT5 5导通，导通，VTVT6 6截止，由
6、截止，由输入信号产生电流输入信号产生电流i ic1c1正半周期时正半周期时: :负半周期时负半周期时: :10温度变送器流量课件作用：避免输出和输入之间有直接的联系 c.c.隔离输出电路隔离输出电路 11温度变送器流量课件作用：对仪表进行隔离式供电作用：对仪表进行隔离式供电 d.d.直流直流/ /交流交流/ /直流变换器直流变换器 12温度变送器流量课件量程单元量程单元 13温度变送器流量课件输入回路：输入回路：起限流和限压作用起限流和限压作用 零点调整电路：零点调整电路：实现零点调整和零点迁移的作用实现零点调整和零点迁移的作用 反馈回路：反馈回路：保证变送器的输出与输入之间具有良保证变送器的
7、输出与输入之间具有良好的线性关系，并使变送器输出具有较好的恒流性好的线性关系，并使变送器输出具有较好的恒流性能能 , ,及量程调整。及量程调整。输入信号断路报警电路输入信号断路报警电路量程单元量程单元 14温度变送器流量课件变送器的静特性变送器的静特性15温度变送器流量课件16温度变送器流量课件a. 为直流毫伏变送器的调零信号。为直流毫伏变送器的调零信号。 当当 时，得到正向调零信号，即可实现负向迁移；时，得到正向调零信号，即可实现负向迁移；而当而当 时，得到负向调零点迁移量；时，得到负向调零点迁移量； 讨论：讨论： b. b. 为输出与输入之间的比例系数。改变为输出与输入之间的比例系数。改变
8、R R114114可以大幅可以大幅度地改变送器的量程。而调整电位器度地改变送器的量程。而调整电位器W W2 2，可以在小范围，可以在小范围内改变比例系数；内改变比例系数；c.c.零点和满度必须反复调整。零点和满度必须反复调整。17温度变送器流量课件与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例的的4 420mADC20mADC电流信号和电流信号和1 15VDC5VDC电压信号。电压信号。 (2)(2)热电偶温度变送器热电偶温度变送器 18温度变送器流量课件热电偶温度变送器量程单元热电偶温度变送器量程单元19温度变送器流量课件 在输入回路增加了由铜补偿电
9、阻RCu1、RCu2等元件组成的热电偶冷端补偿电路。同时，在电路安排上把零电位器W1和电阻R104移到了反馈回路的支路上。 在反馈回路中增加了由运算放大器A2等构成的线性化电路。 线路上的两点修改 20温度变送器流量课件补偿原因：补偿原因：热电偶偶产生的生的热电势E Et t, ,与与热电偶的冷端温度有关偶的冷端温度有关1)热电偶冷端补偿电路 补偿原理分析补偿原理分析：t 21温度变送器流量课件 RCu1、RCu2为铜线绕电阻，其阻值在为铜线绕电阻，其阻值在0时为时为50。 R105、R103和和R 100为锰铜线绕电阻或精密度金为锰铜线绕电阻或精密度金属膜电阻，属膜电阻，R105=7.5k，
10、R103和和R 100的阻值决定于的阻值决定于所选用的热电偶型号，所选用的热电偶型号，一般按一般按0时冷端补偿电势时冷端补偿电势为为25mV25mV和当温度变化和当温度变化 时时 两两个条件进行计算。个条件进行计算。 22温度变送器流量课件测测温温元元件件热热电电偶偶和和被被测测温温度度之之间间存存在在着着非非线线性性关关系系，线线性性化化电电路路处处于于反反馈馈回回路路中中，因因而而它它的的特特性性应应与与所所采采用用的的热热电电偶偶的的特特性性相相同同。是是一一个个折折线线电电路路，它它是是用用折折线线来来近近似热电偶的非线性特性。似热电偶的非线性特性。 2)线性化电路 23温度变送器流量
11、课件线性化电路原理线性化电路原理24温度变送器流量课件线性化电路线性化电路 25温度变送器流量课件线性化电路线性化电路 应用Y变换和同相端输入运放电路的输出输入关系式 ,可以求得 26温度变送器流量课件27温度变送器流量课件线性化电路线性化电路如果在UC=Us1+UVZ的时候，Uf=Uf2，则特性曲线在Uf2对应的拐点处将向上绕。由图3-可以得到第二段线段的斜率为 28温度变送器流量课件3)3)热电阻温度变送器热电阻温度变送器 与各种热电阻配合使用，可以将温度信号变换为成比例的420mADC电流信号和15VDC电压信号29温度变送器流量课件 输入输入回路增加了由回路增加了由A A2 2、R R
12、1616R R1919等元等元件构成的件构成的线性化电路线性化电路 增加了由增加了由R R2323、R R2424等元件构成的等元件构成的热电热电阻导线电阻补偿电路阻导线电阻补偿电路线路上的两点修改线路上的两点修改 同时零点调整电路有所改变同时零点调整电路有所改变 30温度变送器流量课件热电阻温度变送器量程单元 31温度变送器流量课件1)1)线性化电路线性化电路热电阻和被测温度之间也存在着非线性关系32温度变送器流量课件33温度变送器流量课件2)2)热电阻导线电阻补偿电路热电阻导线电阻补偿电路为了消除导线电阻的影响，热电阻采用三线制接法为了消除导线电阻的影响，热电阻采用三线制接法。存在导线电阻
13、补偿电路时，存在导线电阻补偿电路时，可求得可求得 不考不考虑R R2323、R R2424支路的作用支路的作用，可求得可求得 34温度变送器流量课件3.3.2.3.3.2.一体化温度变送器一体化温度变送器 所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变送器。送器。送器。送器。35温度变送器流量课件一体化温度变
14、送器模块和测温元件形成一个整体，一体化温度变送器模块和测温元件形成一个整体，一体化温度变送器模块和测温元件形成一个整体，一体化温度变送器模块和测温元件形成一个整体，可以直接安装在被测温度的工艺设备上，输出为标准统可以直接安装在被测温度的工艺设备上，输出为标准统可以直接安装在被测温度的工艺设备上，输出为标准统可以直接安装在被测温度的工艺设备上，输出为标准统一信号。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方一信号。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方一信号。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方一信号。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便以及输出信号抗干扰能力强，便于远距离传输等优点，便
15、以及输出信号抗干扰能力强，便于远距离传输等优点，便以及输出信号抗干扰能力强，便于远距离传输等优点，便以及输出信号抗干扰能力强，便于远距离传输等优点，对于测温元件采用热电偶的变送器，不必采用昂贵的补对于测温元件采用热电偶的变送器，不必采用昂贵的补对于测温元件采用热电偶的变送器，不必采用昂贵的补对于测温元件采用热电偶的变送器，不必采用昂贵的补偿导线，可节省安装费用。偿导线，可节省安装费用。偿导线，可节省安装费用。偿导线，可节省安装费用。 变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，变送器模块大多数以一片专用变送器芯片
16、为主，外接少量元器件构成外接少量元器件构成外接少量元器件构成外接少量元器件构成 使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。 36温度变送器流量课件1)1)1)1)变送器芯片变送器芯片变送器芯片变送器芯片AD693AD693AD693AD693 它可以它可以它可以它可以直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成4 4 4 420mA20mA20mA
17、20mA的直的直的直的直流输出电流。流输出电流。流输出电流。流输出电流。 37温度变送器流量课件AD693AD693AD693AD693 (1) (1) 信号放大器信号放大器 信信号号放放大大器器是是一一个个仪仪用用放放大大器器，由由三三个个运运放放和和反反馈馈电电阻阻组组成成，其其输输入入信信号号范范围围为为0 0100mV100mV；设设计计放放大大倍倍数数为为2 2倍倍，通通过过引引脚脚1414、1515、1616外外接接适适当当阻阻值值的的电电阻阻，可可以以调调整放大器的放大倍数，以使输出为整放大器的放大倍数，以使输出为006060mVmV。38温度变送器流量课件(2) U/I(2)
18、U/I变换器变换器U/IU/I变变换换器器将将06060mVmV的的电电压压输输入入信信号号转转换换为为016mA16mA的的电电流流输输出出信信号号，通通过过引引脚脚9 9、11111313，通通过过外外接接适适当当阻阻值值的的电电阻阻或或适适当当的的连连接接方方法法，可可以以使使输输出出为为4 420mA20mA、0 020mA20mA或或12128mA8mA。U/IU/I变变换换器器中中，还还设设置置了了输输出出电电流流限限幅幅电电路路，可可使使输输出出电流最大不超过电流最大不超过32mA32mA。AD693 AD693 AD693 AD693 39温度变送器流量课件 AD693 AD6
19、93 AD693 AD693 (3) (3) 基准电压源基准电压源基基准准电电压压源源由由基基准准稳稳压压电电路路和和分分压压电电路路组组成成，通通过过将将其其输输入入引引脚脚9 9与与引引脚脚8 8相相连连或或外外接接适适当当的的电电压压，可可以以输输出出6.26.2V V及及其其它它多多种种不不同同的的基基准准电电压压，供零点调整、量程调整及用户使用。供零点调整、量程调整及用户使用。 40温度变送器流量课件 AD693 AD693 AD693 AD693 (4) (4) 辅助放大器辅助放大器辅辅助助放放大大器器是是一一个个可可以以灵灵活活使使用用的的放放大大器器，由由运运放放和和电电流流放
20、放大大级级组组成成，输输出出电电流流范范围围为为0.010.015mA5mA。它它主主要要作作为为信信号号调调理理用用，另另外外也也有有多多种种用用途途，如如作作为为输输入入桥桥路路的的供供电电电电源源、输输入入缓缓冲冲级级和和U/IU/I变变换换器器；提提供供大大于于或或小小于于6.26.2V V的的基基准准电电压压；放放大大其其它它信信号号然然后后与与主主输输入入信信号号叠叠加加；利利用用片片内内提提供供的的100100和和7575mVmV或或150150mVmV的的基基准准电电压压产产生生0.75mA0.75mA或或1.5mA1.5mA的的电电流流作作为为传传感感器器的的供供电电电电流流
21、等等。辅辅助助放放大大器器不不用用时须将同相输入端时须将同相输入端( (引脚引脚2)2)接地。接地。 41温度变送器流量课件2)AD6932)AD693构成的热电偶温度变送器构成的热电偶温度变送器 42温度变送器流量课件输入电路输入电路输入电路是一直流不平衡电桥，AD693的输入信号Ui为热电偶所产生的热电势Et与电桥的输出信号UBD之代数和，即 43温度变送器流量课件变送器的静特性变送器的静特性 2) 2) 具有热电偶冷端温度补偿功能具有热电偶冷端温度补偿功能不同不同热电偶偶R RCuCu的阻的阻值是不同的，其是不同的，其值可由下式求得可由下式求得 变送器输出与输入之间的关系为变送器输出与输
22、入之间的关系为从上式可以看出：从上式可以看出：1) 1) 变送器输出电流变送器输出电流I I0 0与热电偶的热电势与热电偶的热电势E Et t成正比关系成正比关系t 44温度变送器流量课件3) 3) 改改变R RW1W1以以实现变送送器器的的零零点点调整整和和零零点点迁迁移移, ,零零点点调调整整和和零零点点迁迁移移量量（mVmV数数）的的大大小可近似用下式计算小可近似用下式计算4) 4) 改改变转换系数转换系数K K，可以改，可以改变仪表的量程。表的量程。5) 5) 零点零点调整和量程整和量程调整相互有影响。整相互有影响。45温度变送器流量课件3)AD693构成的热电阻温度变送器 46温度变
23、送器流量课件 热电阻温度变送器的输出与输入之间的关系为 变送器的静特性变送器的静特性 47温度变送器流量课件3.3.3. 智能式温度变送器智能式温度变送器 特点：特点：（6）具有自诊断功能（5）具有通信功能（4）具有控制功能（3）具有各种补偿功能（2）使用方便灵活（1）通用性强48温度变送器流量课件智能式温度变送器实智能式温度变送器实例例 TT302温度变送器温度变送器 特点：特点：量程范围宽、精度高、环境温度和量程范围宽、精度高、环境温度和振动影响小、抗干扰能力强、重量轻以及安振动影响小、抗干扰能力强、重量轻以及安装维护方便装维护方便49温度变送器流量课件TT302温度变送器温度变送器 一种
24、符合FF通信协议的现场总线智能仪表 可以与各种热电阻（Cu10、Ni120、Pt50、 Pt100、Pt500）或热电偶（B、E、J、K、N、R、S、T、L、U）配合使用；也可以使用其它具有电阻或毫伏(mV)输出的传感器配合使用 具有控制功能 具有双通道输入，可接受两个测量元件的信号50温度变送器流量课件TT302温度变送器的硬件构成温度变送器的硬件构成 51温度变送器流量课件TT302温度变送器的软件构成温度变送器的软件构成 系统程序系统程序使使变送变送器各硬件电路能正常工器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。部分之间的管
25、理。 用户可以通过上位管理计算机或手持用户可以通过上位管理计算机或手持式组态器，对变送器进行远程组态，调用式组态器，对变送器进行远程组态，调用或删除功能模块或删除功能模块 功能模块功能模块提供了各种功能，用户可以提供了各种功能，用户可以选择所需要的功能模块以实现用户所要求选择所需要的功能模块以实现用户所要求的功能。的功能。 软件分为：系统程序和功能模块软件分为：系统程序和功能模块52温度变送器流量课件功能模块：功能模块： 资源模块RES 转换功能模块TRD 显示转换DSP 组态转换DIAG 模拟输入AI PID 控制功能PID 增强的PID功能EPID 输入选择器ISEL 运算功能块ARTH5
26、3温度变送器流量课件功能模块：功能模块： 信号特征描述CHAR 分层SPLT 模拟警报AALM 设定点斜坡发生器SPG 计时器TIME 超前/滞后功能模块LLAG 常量模块C T 输出选择/动态限位OSDL 54温度变送器流量课件3.4 3.4 流量的检测与变送流量的检测与变送3.4.1 流量的概念与检测方法流量的概念与检测方法1.1.流量的概念流量的概念 工业上的工业上的“流量流量”通常是指在单位时间内流过通常是指在单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量管道某截面流体的体积或质量. .前者称为体积前者称为体积流量流量(q(qv v),),后者称为质量流量后者称为质量流量(q(qm m).)
27、. 关系：关系：55温度变送器流量课件在一段时间内流过截面的流体总量称为累积流量，累积流在一段时间内流过截面的流体总量称为累积流量，累积流量时流量对时间的积分，即量时流量对时间的积分，即2. 2. 流量的检测方法流量的检测方法 （1 1）体积流量检测方法：容积法（体积流量检测方法：容积法（单位时间内排出流体的固单位时间内排出流体的固定体积数定体积数）和速度法（）和速度法（管道内的平均流速乘以管道面积管道内的平均流速乘以管道面积）；）；（2 2）质量流量检测法：间接法（质量流量检测法：间接法（体积流量乘以密度体积流量乘以密度）和直接）和直接法（法（仪表直接测得仪表直接测得）。）。56温度变送器流
28、量课件2.4.2 2.4.2 典型流量检测仪表典型流量检测仪表1. 1. 容积式流量计容积式流量计原理原理: :标准标准“计量空间计量空间”、进出口压差、进出口压差椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计57温度变送器流量课件2. 2. 速度式流量计速度式流量计1)1)差压式流量计差压式流量计差压式流量计也称节流式流量计差压式流量计也称节流式流量计. .在工业中在工业中, ,用于测量气体、蒸用于测量气体、蒸汽和液体的流量。主要有两部分组成：节流装置和差压计汽和液体的流量。主要有两部分组成：节流装置和差压计58温度变送器流量课件流量方程流量方程根据柏努利方程和流体连续性方程根据柏努利方程和流体连续性方程对于
29、不可压缩流体对于不可压缩流体其体积流量为其体积流量为:质量流量方程为质量流量方程为:59温度变送器流量课件工程上实用的流量方程工程上实用的流量方程流量系数流量系数-流体膨胀的校正系数。对于不可压缩流体流体膨胀的校正系数。对于不可压缩流体1 1， 对于可压缩流体对于可压缩流体1 1m-m-面积比面积比D-D-管道内径管道内径d-d-节流装置的开孔直径节流装置的开孔直径被测流体的重度（一般采用密度）被测流体的重度（一般采用密度）60温度变送器流量课件标准节流装置标准节流装置61温度变送器流量课件差压计差压计62温度变送器流量课件标准节流装置的安装要求标准节流装置的安装要求63温度变送器流量课件64
30、温度变送器流量课件（2）涡街流量计涡街流量计周期稳定，有周期稳定，有当当进而有进而有对圆柱、三角柱、方柱：对圆柱、三角柱、方柱：65温度变送器流量课件灵巧型涡街流量变送器灵巧型涡街流量变送器66温度变送器流量课件3.直接式质量流量计（科氏流量计）（图直接式质量流量计（科氏流量计）（图250）实验图示说明：实验图示说明：a) 水静止、管摆动；水静止、管摆动；b) 、c) 水流动、管摆动，出水侧水流动、管摆动，出水侧的摆动先于入水侧；出水侧摆动的的摆动先于入水侧；出水侧摆动的相位超前入水侧；相位差相位超前入水侧；相位差质量流质量流量量双弯管型双弯管型（图（图251）：水按箭头）：水按箭头流入、流出；流入、流出；A、B、C三处各按一三处各按一组压电换能器：组压电换能器：A处加交变电压，处加交变电压，B、C检测振动幅度检测振动幅度相位差相位差420mA 质量流量质量流量67温度变送器流量课件The End !68温度变送器流量课件
