各类温度变送器的工作原理

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U 偿T原理Et分U 析z：Et R10R510(R 0CR1u10R3 R 1C 0R)31C u/R1/uC RC 2uR2uC2uR100Uz E tR 1 10(R 510 0R 10 R 3 C R 1 C R u1 C u 2R uC2u )U Z
势为25mV和当温度变化t 50
两个条件进行计算。
℃时|Uz||Et |
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
r1 U Uaf (1R R1 2)R0R aRa r2 U Ua f (1R2R /1/R)R0R aRa r3 U U a f (1R 2R /1/R )R 0R aR /a/R //R
输入信号断路报警电路
③变送器的静特性 I0
分压公式 Δ → Y变换
等效电源定理 叠加定理 分压公式
U TE iR 10 3R R W a1b /R R /1 10 0 3 4R 10U 5z
Ei
Rab R103 R105
UZ
UFR10/6/R1R 0W 72R 2 11R 11R 1W 42R 11 R/1 5/1R (41R 11 61/R 5/4R )(11 6 R4)R10R 6 10R6 10U 7 z
R 1/ 0 R 1 /6 0 R R 1 1 7 / 0 1 R R 1 / W 6 1 2 0 R R 1 1 7 1 1 R R W 1 1 4 2 / 1 1 R / 1 5( 1 R 4 6 )R 1 R 1 1 R 1 1 5 U 1 5 f6
R10R611R111R111R4W21R11R511R5116R4Io
内改变比例系数；
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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。
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。
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
d.直流/交流/直流变换器
作用：对仪表进行隔离式供电
②量程单元
②量程单元
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。
t↑
Et
U z
1
1
Et R10(5R10 0 R103 1 1 )UZ
|Uz||Et |
RC1u RC2u RC2u RC1u
RCu1、RCu2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
U i
UtOSt/Ui
UOS Ui
t t
0.3V/C
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
放大器: 电压放大器、功率放大器 和隔离输出电路
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:
(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
直流毫伏变送器线路原理图
①②③④ ⑤
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
UOSUtOSt
设η 为由于ΔUOS的变化给变送器带来的附加误差
即 U OS
R R
106 107
1/
Uz
UTEi UZ
UF
R4
Io
Uz
UF
UT
I0R 4Ei R 4()UZ
讨论：
a.时，R4得(到为正 )直向Uz流调毫零伏信变号送，器即的可调实零现信负号向。迁移；而当当
时，得到负向调零点迁移量；
b. 为R 4 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
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
线性化电路
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
Ub
R1 1
15R1
2
R1 R 20121 0R121R1
R12R0122
2
2Uf
R120R121R122
Ua
Ra Ra Ro
Ub
1
Ua Uf
1RR112221RR1121251R12R112R012
2
1R0
Ra
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
r2U Uaf
1R121R11 R122 R12
251RR112201//RR112129
1R0
Ra
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