变送器

5、抗干扰措施 供电系统的抗干扰设计 对传感器、仪器仪表正常工作危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰， 产生尖峰干扰的用电设备有：电焊机、大电机、可控机、继电接触器、 带镇流器的充气照明灯，甚至电烙铁等。尖峰干扰可用硬件、软件结 合的办法来抑制。 1）用硬件线路抑制尖峰干扰的影响 常用办法主要有三种： ①在仪器交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制 器，将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上，从而减弱其破坏性； ②在仪器交流电源输入端加超级隔离变压器，利用铁磁共振原理 抑制尖峰脉冲； ③在仪器交流电源的输入端并联压敏电阻，利用尖峰脉冲到来时 电阻值减小以降低仪器从电源分得的电压，从而削弱干扰的影响。 2）利用软件方法抑制尖峰干扰 对于周期性干扰，可以采用编程进行时间滤波，也就是用程序 控制可控硅导通瞬间不采样，从而有效地消除干扰。
单项交流电流信号隔 离变送器
两线制智能有毒有害气体变送器
智能型特点 ●超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量 ●数字精度：+（-）0.05% ●模拟精度：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S ●全性能：+（-）0.25F.S ●稳定性：0.25% 60个月 ●量程比：100：1 ●测量速率：0.2S ●小型化（2.4kg）全不锈钢法兰，易于安装 ●过程连接与其它产品兼容，实现最佳测量 ●世界上唯一采用H合金护套的传感器（专利技术），实现了优良的 冷、热稳定性 ●采用16位计算机的智能变送器 ●标准4-20mA，带有基于HART协议的数字信号，远程操控 ●支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级。
目录
1、概述 2、分类
3、压力变送器
4、电容式变送器 5、两线制电流变送器
概述
1、科技名词定义 中文名称： 变送器 英文名称： transmitter 定义1： 输出为规定类型信号的装置。 应用学科： 机械工程（一级学科）；工业自动化仪表与系统（二级学科）；工 业自动化仪表与系统一般名词（三级学科） 定义2： 输出为标准信号的传感器。 应用学科： 煤炭科技（一级学科）；矿山电气工程（二级学科）；煤矿监测与 控制（三级学科）
3）采用硬、软件结合的看门狗（watchdog）技术抑制尖峰脉冲的影响 软件：在定时器定时到之前，CPU访问一次定时器，让定时器重新开 始计时，正常程序运行，该定时器不会产生溢出脉冲，watchdog也就不 会起作用。一旦尖峰干扰出现了“飞程序”，则CPU就不会在定时到之前 访问定时器，因而定时信号就会出现，从而引起系统复位中断，保证智能 仪器回到正常程序上来。 4）实行电源分组供电，例如：将执行电机的驱动电源与控制电源分开， 以防止设备间的干扰。 5）采用噪声滤波器也可以有效地抑制交流伺服驱动器对其它设备的干扰。 该措施对以上几种干扰现象都可以有效地抑制。 6）采用隔离变压器 考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初、次级线圈的互感耦合，而 是靠初、次级寄生电容耦合的，因此隔离变压器的初、次级之间均用屏蔽 层隔离，减少其分布电容，以提高抵抗共模干扰能力。 7）采用高抗干扰性能的电源，如利用频谱均衡法设计的高抗干扰电源。 这种电源抵抗随机干扰非常有效，它能把高尖峰的扰动电压脉冲转换成低 电压峰值（电压峰值小于TTL电平）的电压，但干扰脉冲的能量不变，从 而可以提高传感器、仪器仪表的抗干扰能力。
分类
压力变送器 温度变送器 浓度变送器 流量变送器 湿度变送器 及其他分析类仪表等 压力变送器分为表压、绝压、负压、真空度、差压等种类。 根据压力变送器的不同种类可以分别用在： 绝对压力，液位等不同的场合。 压力变送器按测量机理来分，最常用的有电容式、电感式等。 按结构形式变送器将其分为模拟式、智能式和数字智能式三代产品。 一般分为：温度/湿度变送器，压力变送器，差压变送器，液位变送器，电 流变送器，电量变送器，流量变送器，重量变送器等。
4、优势分析
模拟型特点 ● 精度高 ● 量程、零点外部连续可调 ● 稳定性能好 ● 正迁移可达500%、负迁移可达600% ● 二线制 ● 阻尼可调、耐过压 ● 固体传感器设计 ● 无机械可动部件、维修量少 ● 重量轻（2.4kg） ● 全系列统一结构、互换性强 ● 小型化（166mm总高） ● 接触介质的膜片材料可选 ● 单边抗过压强 ● 低压浇铸铝合金壳体
2、电容式差压变送器的优点
精度高（一般能达到0.1%以上） 温度稳定性好（一般可达-25~85摄氏度） 体积小 抗震性好 无死区 线性度好 使用寿命长 目前，世界上各大仪表公司几乎都推出 了自己的电容式差压变送器：罗斯蒙特 （ Rosemount ） 、 ABB、横河 （YOKOGAWA）、西门子（Simens）、 E+H、霍尼威尔（ Honeywell ）等。
电流型变送器将物理量转化成电信号
电流型变送器将物理量转化成电信号
7、电流输出型与电压输出型比较 在单片机控制的许多应用场合，都要使用变送器来将单片机不能直接测 量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如电流变送器、压力变送器、 温度变送器、流量变送器等。 早期的变送器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出， 这是运放直接输出，信号功率<0.05W，通过模拟/数字转换电路转换数字信 号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较 大的场合，电压输出型传感器的使用受到了极大限制，暴露了抗干扰能力较 差，线路损耗破坏了精度等等等缺点，而两线制电流输出型变送器以其具有 极高的抗干扰能力得到了广泛应用。 电压输出型变送器抗干扰能力极差，线路损耗的破坏，谈不上精度有多 高，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制 出现错误，严重时还会损坏设备，输出0－5V绝对不能远传，远传后线路压 降大，精确度大打折扣。现在很多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成 两线制电流输出型变送器4-20mA的，证明了电压输出型变送器被淘汰的必然 趋势。
2、基本概念
传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的 器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定 的标准信号时，则称为变送器。
应用在工业现场、能输出标准信信号的传感器称为变送器。这个术语有时 与传感器通用。 变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的转换器。传 统意义上的“变送器”意义应该是：“把传感器的输出信号转换为可以被控制 器或者测量仪表所接受标准信号的仪器”。在自控中：信号源-->传感器-->变送 器-->运算器控制器-->执行机构-->控制输出。 变送器种类很多，总体来说就是由变送器发出一种信号来给二次仪表使二 次仪表显示测量数据。 将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方 式输出的设备。
模块式二线制电流隔离变送器
3、两线制优点
1）不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的 更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用； 2）在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压， 不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能 降低干扰；三线制与四线制必须用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。 3）电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路， 接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生 显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远； 4）各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行 换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式 采集的好处就是：分散采集，集中控制.... 5）将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十 分方便。 6）在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件，有利于安全防雷 防爆。
电容式压力变送器
1、工作原理
电容式变送器
在膜片两边因差压产生一个应力，使膜片的一侧压缩，另一侧拉伸， 两个应变电阻片位于压缩区内，另两个应变电阻位于拉伸区，它们连接成 一个全动态惠斯登电桥，惠斯登电桥检测出电阻的变化后，经过放大、变 换，输出与输入信号成线性关系的4-20mADC标准信号。 1—高压侧进气口 2—低压侧进气口 3—过滤片 4—空腔 5—柔性不锈钢波 纹隔离膜片 6—导压硅油 7— 凹形玻璃圆片 8—镀金凹形电极 9—弹性平膜片 10—d 腔
6、电流变送器的4-20mA输出如何转换 两线制电流变送器的输出为4～ 20 mA，通过250 Ω的精密电阻转换 成1～5 V或2-10V的模拟电压信号. 转换成数字信号有多种方法，如果 系统是在环境较为恶劣的工业现场 长期使用，因此需考虑硬件系统工 作的安全性和可靠性。系统的输入 模块采用压频转换器件LM231将模 拟电压信号转换成频率信号，用光 电耦合器件TL117进行模拟量与数字 量的隔离。 同时模拟信号处理电路与数字 信号处理电路分别使用两组独立的 电源，模拟地与数字地相互分开， 这样可提高系统工作的安全性。利 用压频转换器件LM231也有一定的 抗高频干扰的作用。
两线制电流变送器
1、两线制定义
两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既 是电源线，又是信号线。两线制与三线制 （一根正电源线，两根信号线， 其中一根共GND) 和四线制（两根正负电源线，两根信号线，其中一根共 GND）相比，测量精度较低。 2、线制的说法
热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电 阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热 电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引 线对测量结果会有较大的影响。 目前热电阻的引线主要有三种方式 1）二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式 叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r 大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量 精度较低的场合 。
压力变送器
压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件（即敏感 元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。 测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。 当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比， 故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力 变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力 是大气压或真空。 A/D转换器将解调器的电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入 压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它进行传感器线性化。重置测量范 围。工程单位换算、阻尼、开方，，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。 本微处理器中有16字节程序的RAM，并有三个16位计数器，其中之一执行A /D转换。 D/A转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号微调数据，这些数据可用 变送器软件修改。数据贮存在EEPROM内，即使断电也保存完整。 数字通信线路为变送器提供一个与外部设备（如275型智能通信器或采用 HART协议的控制系统）的连接接口。此线路检测叠加在4-20mA信号的数字信号， 并通过回路传送所需信息。通信的类型为移频键控FSK技术并依据BeII202标准。
2）三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引 线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引 线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的。 3）四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制， 其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两 根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的 测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电 桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的 一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用 三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的 桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差 。