控制仪表及系统_差压变送器11

特性分析：见图3 6。
F3
l4
l3
F0
F1
θ
F2
l0
M
Pi
A Fi
l1 l2
F1 tan θ F2
l3
+ M0 Mi +_K1S NhomakorabeaK2
Io
l2
lf l0
Ff
Mf
Ff
lf
Kf
图3-6 变送器信号传输方框图
F0 H
l1 注：未考虑迁移力。
Fi
图3-7 杠杆系统受力图
A— 膜 片有 效 面 积；
K 1— 副 杠 杆 力 距 位 移 转 换 系 数 ；
上海自动化仪表一厂，型号为DBC - 32,测量范围为 0 ~ 1, 6 kPa。
比较环节
ΔPi 测量部分
Fi
机械部分 杠杆系统
Ff
电气部分
位移检测
I0
放大器
测量部分
转换部分
电磁反 馈机构
深度电流负反馈
图3-4 力平衡式差压变送器构成方框图 差压变送器是基于力矩平衡原理工作的。
二、工作原理和结构
1.工作原理 见图3 - 5。
图3 5 力平衡式差压变送器
结构示意图
8
1—低压室；2—高压室；3—测量
7
元件（膜盒、膜片）；4—轴封膜
6
片；5—主杠杆；6—过载保护簧片；
7—静压调整螺钉；8—矢量机构； 转
换
9—零点迁移弹簧；10—平衡锤； 部
11—量程调整螺钉；12—检测片
分
(衔铁)；13—差动变压器；14 —副杠
信号相平衡的原理来分析变送器的特性。
变送器的输入输出特性示于图1-3-1b，xmax、 xmin分别为被测变量的上限值和下限值，也即变送 器测量范围的上、下限值（图中xmin= 0）；ymax和 ymin分别为输出信号的上限值和下限值。它们与统 一标准信号的上、下限值相对应。
1 y F (C x z0 )
F—反馈部分的反馈系数；
C—测量部分的转换系数。 当满足深度负反馈的条件，即KF≫1时,上式变为
1 y F (C x z0 )
(1-3-2)
式(1-3-2)表明，在KF≫1的条件下，变送器输出与输入之间的关系取决于 测量部分和反馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。如果转换系数C
和反馈系数F是常数，则变送器的输出和输入将保持良好的线性关系。
二、量程调整、零点调整和零点迁移
量程调整、零点调整和零点迁移是变送器的一个共性问题。 1、量程调整
量程调整（即满度调整）的目的是使变送器输出信号的上限值 ymax(即统一标准信号的上限值)与测量范围的上限值xmax相对应。 图1-3-2所示为变送器量程调整前后的输入输出特性。由图可见， 量程调整相当于改变输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输 出信号y与被测变量x之间的比例系数。
本节重点：
1.变送器的构成原理； 2.量程调整、零点调整和零点迁移； 3.差压变送器的构成； 4.差压变送器的工作原理和特性分析； 5.差压变送器的结构说明； 6.低频位移检测放大器； 7.整机线路分析；
第三章 变送器和转换器
变送器的作用是将各种工艺变量(如温度、压 力、流量、液位)转换成相应的统一标准信号。
转换器的作用是将电、气信号（如电压、电 流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准 信号。
一、构成原理
变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理见图1-3-1a，它 包括测量部分（即输入转换部分）、放大器和反馈部分。
变送器输出与输入之间的关系为
y
1
K KF
(C
x
z0
)
(1-3-1)
式中 K—放大器的放大系数；
l1、l 2 — Fi、F1到 主 杠 杆 支 点H的 力 臂 ；
l
、
3
l
0、l
f
— F2、F0、Ff 到 副 杠 杆 支 点M的 力 臂 ；
K2
— 低 频 位 移 检 测 放 大 器 位移 电流转换系数；
l 4 — 检 测 片12到 副 杠 杆 支 点M的 距 离 ； tg — 矢 量机 构 的 力传 递 系 数，为 矢量 角 ；
量程调整通常是通过改变反馈系数F 的大小来实现的。F大，量程就大；F小， 程就小。有些变送器还可以通过改变转
来调整量程。
量 换系数C
y
1 F
(C
x
z0 )
2、零点调整和零点迁移
零点调整和零点迁移的目的，都是使变送器输出信号的下限值 ymin（即统一标准信号的下限值）与测量范围的下限值xmin相对应。 在xmin= 0时，为零点调整；在xmin≠ 0时，为零点迁移。
性能指标：
变送器的主要性能指标如下：
（1）基本误差：一般为 0.5%；低压差为 1%；微压差为 1.5%、 2.5%。
（2）变差： 0.25%。 (3) 灵敏度： 0.05%。
（4）长期稳定性： 0.3% （5） 负载电阻：250~350。
测量范围： 如：天津自动化仪表厂，型号为DBY 1100,测量范围为 0 ~ 10 — 0 ~ 100kPa。
由式(1-3-2)可知，变送器零点调整和零点迁移可通过改变调零信 号z0的大小来实现。当z0为负时可实现正迁移；而当z0为正时则可实 现负迁移。
y
1 F
(C
x
z0 )
第二节 差压变送器
作用：将液体、气体、蒸汽的压力、流量、液位等工艺参数转换为4 ~ 20
mA.DC标准信号输出。
一、概述
组成：测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、电磁反馈机构。见图3 4。
也就是说，零点调整使变送器的测量起始点为零，而零点迁 移则是把测量起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。把测量 起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，把测量起始点由零 变为某一负值，称为负迁移。图1-3-3所示为变送器零点迁移前后的 输入输出特性。
由图1-3-3可以看出，零点迁移以后，变送器的输入输出特性沿x坐 标向右或向左平移了一段距离，其斜率并没有改变，即变送器的量程 不变。进行零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的测量灵敏度。
式(1-3-2)也可从输入信号zi、z0同反馈信号zf相 平衡的原理导出。在KF≫1时，输入放大器的偏差
信号ε近似为零，故有zi+z0≈zf ，由此同样可求得如 上的输入输出关系式。如果zi、z0和zf 是电量，则 把zi+z0≈zf称为电平衡；如果是力或力矩，则称为 力平衡或力矩平衡。显然，可利用输入信号同反馈
杆；15—放大器；16—永久磁钢；
5
17—反馈动圈；18—电源；19—负
载；20—调零弹簧 作用在杠杆系统上的力有： Fi，F1，F2，Ff，F0，F'0
4
测
23
量1 部 P2
Fi
分
F3
量程
θ
F1
M
量程
H P1
9
1迁0 移F'0
11
F2 12 13 14 15
16 17 18 Ff 19
20
调零F0