压力变送器
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《传感器与检测技术项目教程》 模块四、压力检测 课件
内容简介
本模块介绍“压力” 等基本概念、电容式
压力表、两线制压力表、智能压力表、总线制
压力表，还介绍了陶瓷式压力传感器。
今天是：2018年10月25日星期四
模块四、压力检测（下）
知识链接、压力的基本概念 进入
目录
项目一、电容式压力变送器
项目二、两线制压力变送器 拓展阅读、陶瓷式压力传感器 現在時間是：03:10
进入 进入
项目二
两线制压力变送器
回目录
【项目教学目标】 ☞ 知识目标 1）熟悉压力变送器的分类和组成。 2）熟悉压力变送器的HART通信。 3）熟悉现场总线型变送器的原理。 ☞ 技能目标 1）掌握两线制压力变送器的接线。 2）掌握智能变送器的零点迁移方法。 現在時間是：03:10
任务一、两线制压Biblioteka 变送器的应用p1p2
压力变送器分类
①按工作原理，可分为电容式、压阻式、谐振式、 等（谐振式压力变送器可不经过信号处理电路，直接输 出数字脉冲信号等）； ②按接线方式，可分为两线制、三线制（一根正电 源线。两根信号线，其中一根GND）、四线制（两根 正负电源线，两根信号线，其中一根GND）等； ③按输出方式，可分为电压输出、电流输出、数字 信号输出等； ④按压力测量范围，可分为一般压力变送器 （0.001～35MPa）和微压力变送器（0～1.5kPa），负 压变送器（0～-100kPa）等； ⑤按准确度，可分为高准确度变送器（0.1%或 0.075%级）和通用变送器（0.5%级）。
两线制电流输出型压力变送器的特性曲线
【填写压力变送器输出电流与压力的对照表训练】
输出 ＜3.75 电流 I/mA 差压 /kPa
4
12
16
20
＞21.75
0
40
160
例4-6 某两线制电流输出型绝对压力（pabs）变送器的 量程为40~250kPa，零点和量程均已校准，若将取压口 向大气敞开，求：此时的输出电流 I 大约为多少毫安？ 解 该仪表输入40kPa的绝对压力时，输出为4mA； 输入 250kPa 的绝对压力时，输出为 20mA 。设大气压 的绝对压力 p 大气 ≈ 100kPa ，则此时输出电流与 (p 大气 pmin)成正比：
1511电流输出型差压变送器的原理框图
二极管VD构成外接电源极性反接保护电路。当外接电 源E极性反接时，二极管VD反偏，电路的电流非常微小 小，不会损坏变送器电路。
二、两线制压力（差压）变送器简介
接线：其中一根为电源正极导线（红色），另一根 既作为电源负极引线，又作为二次仪表的信号传输线。 在信号传输线的末端，通过一只精密的取样电阻（也称 负载电阻）接到电源负极，将电流信号转换成电压信号
压力（差压）变送器的原理框图（图4-20）
以电容式压力（差压）传感器为例，两个大小不同 的被测压力p1、p2通过导压液传送到电容式压力（差压） 变送器的两个压力室，并作用在δ室（即感压元件）两 侧的隔离膜片上，致使测量膜片产生位移，其位移量与 压力之差成正比。
一次仪表与二次仪表
压力变送器已经将 传感膜头与信号处理、 转换单元组合在一个壳 体中，并安装在检测现 场，这种信号采集转换 装置在工业中被称为一 次仪表，例如热电偶、 压力变送器、流量计、 液位计等。
变送器：能够将传感器的输出信号转换为可以被控 制器接受的标准化信号的设备。 主要由：传感器、测量转换电路、补偿电路等组成。 不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。 用于工业控制的变送器主要有：温度变送器、压力 变送器、流量变送器、液位变送器、电流变送器、电压 变送器等。 变送器具有输入过载保护、输出过电流保护、输出 电流长时间短路保护、输出端口瞬态感应雷与浪涌电流 TVS抑制保护、工作电源过压极限保护、工作电源反接 保护等。
p大气 pabs min I =4mA+(20mA 4mA) ( 100%) pabs max pabs min 100kPa 40kPa 4mA+16mA ( 100%)=8.57mA 250kPa 40kPa
例4-5 某两线制电流输出型压力变送器的产品说明书注 明其量程范围为0～200kPa，对应的输出电流为4～ 20mA。求：当测得输出电流I =12mA时的被测压力p。
解 因为该仪表说明书未说明线性度，可以默认输出 电流与被测压力之间为线性关系，即 I 与 p 的数学关系 为一次方程，所以有 I =a0+a1p 式中 a0、a 1——待求常数。 当p =0时，a 0=4mA 当 p =200kPa 时 ， I=20mA ， 代 入 式 （ 4-15 ） 得 a1=0.08mA/kPa，所以该压力变送器的输出/输入方程为： I=4mA+0.08(mA/kPa)p 。将 I=12mA 代入式（ 4-15 ）得 p=(Ｉ-a0)/a1=(12mA-4mA)/(0.08mA/kPa)=100kPa。
无纸记录仪 是二次仪表
而接受来自一次仪表的信号，并显示、记录、转换 及发送该信号的装置称为二次仪表，例如：显示报警仪、 记录仪、调节器等。二次仪表通常安装在仪表盘上。
电流输出型仪表
一次仪表的输出信号可以是电压，也可以是电流。 由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输（可以不 考虑电路压降），所以在一次仪表中多采用电流输出型。 从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始，规定标准电流输出型仪 表的输出为4～20mA（DDZ-Ⅱ标准为0~10mA），对应 的输出电压为1～5V（DDZ-Ⅱ标准为0～2V）。在4～ 20mA信号制中，4mA对应于零输入，20mA对应于满 度输入。 不让信号占有0～4mA的原因：1）有利于判断电路 故障（开路）或仪表故障；2）这类一次仪表内部均采 用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此，0～ 4mA这一部分“本底”电流还能为一次仪表的内部电路 提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表。
两线制变送器（续）
2018/10/25
6
一、压力变送器简介
压力变送器是一种能将接收 的气体、液体等压力信号转换 为可传送的标准化输出信号的 仪器。此外，其输出信号与压 力之间有一给定的连续函数关 系（通常为线性函数）。 压力变送器主要用于工业过 程压力参数的测量与控制，其 中的差压变送器也常用于液位 和流量的测量。
内容简介
本模块介绍“压力” 等基本概念、电容式
压力表、两线制压力表、智能压力表、总线制
压力表，还介绍了陶瓷式压力传感器。
今天是：2018年10月25日星期四
模块四、压力检测（下）
知识链接、压力的基本概念 进入
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项目一、电容式压力变送器
项目二、两线制压力变送器 拓展阅读、陶瓷式压力传感器 現在時間是：03:10
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项目二
两线制压力变送器
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【项目教学目标】 ☞ 知识目标 1）熟悉压力变送器的分类和组成。 2）熟悉压力变送器的HART通信。 3）熟悉现场总线型变送器的原理。 ☞ 技能目标 1）掌握两线制压力变送器的接线。 2）掌握智能变送器的零点迁移方法。 現在時間是：03:10
任务一、两线制压Biblioteka 变送器的应用p1p2
压力变送器分类
①按工作原理，可分为电容式、压阻式、谐振式、 等（谐振式压力变送器可不经过信号处理电路，直接输 出数字脉冲信号等）； ②按接线方式，可分为两线制、三线制（一根正电 源线。两根信号线，其中一根GND）、四线制（两根 正负电源线，两根信号线，其中一根GND）等； ③按输出方式，可分为电压输出、电流输出、数字 信号输出等； ④按压力测量范围，可分为一般压力变送器 （0.001～35MPa）和微压力变送器（0～1.5kPa），负 压变送器（0～-100kPa）等； ⑤按准确度，可分为高准确度变送器（0.1%或 0.075%级）和通用变送器（0.5%级）。
两线制电流输出型压力变送器的特性曲线
【填写压力变送器输出电流与压力的对照表训练】
输出 ＜3.75 电流 I/mA 差压 /kPa
4
12
16
20
＞21.75
0
40
160
例4-6 某两线制电流输出型绝对压力（pabs）变送器的 量程为40~250kPa，零点和量程均已校准，若将取压口 向大气敞开，求：此时的输出电流 I 大约为多少毫安？ 解 该仪表输入40kPa的绝对压力时，输出为4mA； 输入 250kPa 的绝对压力时，输出为 20mA 。设大气压 的绝对压力 p 大气 ≈ 100kPa ，则此时输出电流与 (p 大气 pmin)成正比：
1511电流输出型差压变送器的原理框图
二极管VD构成外接电源极性反接保护电路。当外接电 源E极性反接时，二极管VD反偏，电路的电流非常微小 小，不会损坏变送器电路。
二、两线制压力（差压）变送器简介
接线：其中一根为电源正极导线（红色），另一根 既作为电源负极引线，又作为二次仪表的信号传输线。 在信号传输线的末端，通过一只精密的取样电阻（也称 负载电阻）接到电源负极，将电流信号转换成电压信号
压力（差压）变送器的原理框图（图4-20）
以电容式压力（差压）传感器为例，两个大小不同 的被测压力p1、p2通过导压液传送到电容式压力（差压） 变送器的两个压力室，并作用在δ室（即感压元件）两 侧的隔离膜片上，致使测量膜片产生位移，其位移量与 压力之差成正比。
一次仪表与二次仪表
压力变送器已经将 传感膜头与信号处理、 转换单元组合在一个壳 体中，并安装在检测现 场，这种信号采集转换 装置在工业中被称为一 次仪表，例如热电偶、 压力变送器、流量计、 液位计等。
变送器：能够将传感器的输出信号转换为可以被控 制器接受的标准化信号的设备。 主要由：传感器、测量转换电路、补偿电路等组成。 不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。 用于工业控制的变送器主要有：温度变送器、压力 变送器、流量变送器、液位变送器、电流变送器、电压 变送器等。 变送器具有输入过载保护、输出过电流保护、输出 电流长时间短路保护、输出端口瞬态感应雷与浪涌电流 TVS抑制保护、工作电源过压极限保护、工作电源反接 保护等。
p大气 pabs min I =4mA+(20mA 4mA) ( 100%) pabs max pabs min 100kPa 40kPa 4mA+16mA ( 100%)=8.57mA 250kPa 40kPa
例4-5 某两线制电流输出型压力变送器的产品说明书注 明其量程范围为0～200kPa，对应的输出电流为4～ 20mA。求：当测得输出电流I =12mA时的被测压力p。
解 因为该仪表说明书未说明线性度，可以默认输出 电流与被测压力之间为线性关系，即 I 与 p 的数学关系 为一次方程，所以有 I =a0+a1p 式中 a0、a 1——待求常数。 当p =0时，a 0=4mA 当 p =200kPa 时 ， I=20mA ， 代 入 式 （ 4-15 ） 得 a1=0.08mA/kPa，所以该压力变送器的输出/输入方程为： I=4mA+0.08(mA/kPa)p 。将 I=12mA 代入式（ 4-15 ）得 p=(Ｉ-a0)/a1=(12mA-4mA)/(0.08mA/kPa)=100kPa。
无纸记录仪 是二次仪表
而接受来自一次仪表的信号，并显示、记录、转换 及发送该信号的装置称为二次仪表，例如：显示报警仪、 记录仪、调节器等。二次仪表通常安装在仪表盘上。
电流输出型仪表
一次仪表的输出信号可以是电压，也可以是电流。 由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输（可以不 考虑电路压降），所以在一次仪表中多采用电流输出型。 从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始，规定标准电流输出型仪 表的输出为4～20mA（DDZ-Ⅱ标准为0~10mA），对应 的输出电压为1～5V（DDZ-Ⅱ标准为0～2V）。在4～ 20mA信号制中，4mA对应于零输入，20mA对应于满 度输入。 不让信号占有0～4mA的原因：1）有利于判断电路 故障（开路）或仪表故障；2）这类一次仪表内部均采 用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此，0～ 4mA这一部分“本底”电流还能为一次仪表的内部电路 提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表。
两线制变送器（续）
2018/10/25
6
一、压力变送器简介
压力变送器是一种能将接收 的气体、液体等压力信号转换 为可传送的标准化输出信号的 仪器。此外，其输出信号与压 力之间有一给定的连续函数关 系（通常为线性函数）。 压力变送器主要用于工业过 程压力参数的测量与控制，其 中的差压变送器也常用于液位 和流量的测量。