第03章变送器03节

•3.3 温度变送器

作用：

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；

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EI的工艺参数转换成为标准的统一信号。

分类：

模拟式温度变送器

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

在与测温元件配合使用，温度变送器的输出有两种形式：

(1) 输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输入信号（Et或Rt）之间呈非线性关系

(2) 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（Et或Rt）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

3.3.1.典型模拟式温度变送器

模拟式温度变送器实例——— DDZ-ІІІ型温度变送器

DDZ-ІІІ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。

现介绍其中三种：

直流毫伏变送器

带非线性补偿电路的热电偶温度变送器

热电阻温度变送器。

•(1)直流毫伏变送器

•——把直流毫伏信号Ei 转换成4～20mADC电流信号

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•直流毫伏变送器线路原理图

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•直流毫伏变送器构成方框图

a.电压放大器

失调电压的温漂系数要求:

温度变化Δt时失调电压的变化量ΔUOS为

设η为由于ΔUOS的变化给变送器带来的附加误差

因此，应采用低漂移型高增益运算放大器

①放大单元

•放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分

隔离输出电路

•直流/交流/直流变换器:直流/交流变换器和整流、滤波、稳压电路• b.功率放大器

•作用：放大和调制

•正半周期时:

•二极管VT5导通，VT6截止，由输入信号产生电流ic1

•负半周期时:

•二极管VT6导通，VT5截止，从而产生了电流ic2

•

c.隔离输出电路

•作用：避免输出和输入之间有直接的联系Array

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• d.直流/交流/直流变换器

作用：对仪表进行隔离式供电

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•②量程单元

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•输入回路：起限流和限压作用

•零点调整电路：实现零点调整和零点迁移的作用

•反馈回路：保证变送器的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能,及量程调整。

•输入信号断路报警电路

③变送器的静特性

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•

a.

为直流毫伏变送器的调零信号。当时，得到正向调零信号，

即可实现负向迁移；而当时，得到负向调零点迁移量；

b. 为输出与输入之间的比例系数。改变R114可以大幅度地改变送器的量程。而调整电位器W2，可以在小范围内改变比例系数；

c.零点和满度必须反复调整。

(2)热电偶温度变送器

与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例的4～20mADC电流信号和1～5VDC

电压信号。

•热电偶温度变送器量程单元

•线路上的两点修改

•①在输入回路增加了由铜补偿电阻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。

•②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。

•1)热电偶冷端补偿电路

•补偿原因：热电偶产生的热电势Et,与热电偶的冷端温度有关

•补偿原理分析：

•R Cu1、R Cu2为铜线绕电阻，其阻值在0℃时为50Ω。

•R105、R103和R 100为锰铜线绕电阻或精密度金属膜电阻，R105=7.5kΩ，R103和R 100的阻值决定于所选用的热电偶型号，一般按0℃时冷端补偿电势为25mV和当温度

变化℃时两个条件进行计算。

•2)线性化电路

•测温元件热电偶和被测温度之间存在着非线性关系，线性化电路处于反馈回路中，因而它的特性应与所采用的热电偶的特性相同。是一个折线电路，它是用折线来近似热电偶的非线性特性。

•

•线性化电路原理

•线性化电路

•应用Δ→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

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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

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3)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4～20mADC电流信号和1～5VDC电压信号

•线路上的两点修改

•①输入回路增加了由A2、R16～R19等元件构成的线性化电路

•②增加了由R23、R24等元件构成的热电阻导线电阻补偿电路

•同时零点调整电路有所改变

•热电阻温度变送器量程单元

•1)线性化电路

•热电阻和被测温度之间也存在着非线性关系

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2)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。

•不考虑R23、R24支路的作用，可求得

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•存在导线电阻补偿电路时，可求得

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• 3.3.2.一体化温度变送器

•所谓一体化温度变送器，是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或专用接线盒内的一种温度变送器。

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•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，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。

•使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。

•变送器模块大多数以一片专用变送器芯片为主，外接少量元器件构成

1)变送器芯片AD693

•它可以直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成4～20mA的直流输出电流。