第二章控制仪表及装置

反馈
信号
反馈
电路
检测元件－差动电容
变送器构成方框图
第二章控制仪表及装置
构成原理－位移平衡式 14
（二）测量部件
作用： P i
C i2 C i1 C i2 C i1
P i0时 ， C i1C i2
测量部件结构
Pi 0时，Ci1电容量减小，
第二章控制仪表及装置
Ci1电容量增大 15
Ci1
1A1
K2SK1K2Pi
结论：
(1)
相对变化值
Ci2 Ci2
C i1 C i1
与被测差压
Pi
成线性关系。
(2) 与介电常数 无关 ,可大大减小温度对变送器的影响。
(3) 与 S 0 有关。S 0 愈小，第二灵章控制敏仪表度及装越置 高。
16
（三）转换放大电路
作用：
➢ 将差动电容的相对变化值，转换成标准的电 流输出信号。
0
xmin
变送器的构成原理和输入输出特性
xmax x
K
KF1
y1KF(Cxz0) 第二章控制仪表及装置
y
1 F
(Cx
z0 )
3
二、量程调整、零点调整和零点迁移
量程调整（即满度调整）的目的是使变送器的输
出信号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。
量程调整 相当于改变变送
器的输入输出特性的斜率， 也就是改变变送器输出信号
功放和 输出限制 E ＋
12～45V －
I0
4～20mA
RL
第二章控制仪表及装置
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1.电容－电流转换电路
作用：将差动电容的相对变化值成比例地转换为 差动电流信号 (电流变化值)。
⑴ 振荡器 包括VT1、T1等，向Ci1和Ci2提供高频电源
是一种变压器反 馈型振荡电路，其振 荡频率由检测电容和 变压器次级绕组的电 感决定。
② 振荡控制放大器
第二章控制仪表及装置
20
主要包括放大器 IC1，其作用是保持I1+I2不变
⑶ 线性调整电路(包括VD9、VD10、R22、R23、RP1等)
检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变 化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电路。
电路通过提高振荡器输 出电压幅度以增大解调器输 出电流的方法，来补偿分布 电容所产生的非线性误差。
振荡器的输出幅
值由控制放大器 IC1
的输出电压决定。
第二章控制仪表及装置
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⑵ 解调和振荡控制电路
① 解调器
由VD1～VD8构成
Ii = I2- I1 = ( I2+ I1)
Ci2-Ci1 Ci2+Ci1
= K3
Ci2-Ci1 Ci2+Ci1
只要设法使I1+I2保持不变，即可实现电流信号Ii与电
容相对变化值成线性关系。
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力平衡式差压变送器 电容式差压变送器 扩散硅式差压变送器
一、力平衡式差压变送器
pi
测量部分
Fi
杠杠系统
Ff
位移检测
I0
放大器
电磁反馈 机构系统
第二章控制仪表及装置
7
变送器构成方框图
第二章控制仪表及装置
8
1.测量部分
作用：把被测差 压ΔP转换成作用 于主杠杆下端的 输入力Fi
第二章控制仪表及装置
补偿电压大小取决于RP1
的阻值。
第二章控制仪表及装置
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2.放大及输出限制电路
作用：将电流信号 Ii 放大，并输出4 ~ 20mA的直 流电流。
第二章控制仪表及装置
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⑴ 放大电路(包括IC3、VT3、 VT4等)
IC3起前置放大作用， VT3、 VT4组成复合管，将 IC3的输出电压变换为变送器的输出电流。
y与输入信号x之间的比例系
数。
方法：改变反馈部分反馈系数
改变测量部分转换系第二数章控制仪表及装置
4
零点调整和零点迁移都是使变送器的输出信号下限
值ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin= 0时， 称为零点调整，在xmin≠ 0时，称为零点迁移。
零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起 始点由零迁移到某一数值。当测量起始点由零变为某一正 值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。
实现方法：改变调零信号第二Z章0控制仪表及装置
5
第二节 差压变送器
作用：用来将压力、差压、流量、液位等被测参数 转换为统一标准的信号，以实现对这些参数 的显示、记录或自动控制。
应用：
测压力： 压力变送器
配电器
显示、记录或控制
测流量： 差压变送器
配电器
开方器
显示、记录控制
测液位：
H
第二章＋控制－仪表及装置通大气
第二章控制仪表及装置
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差动变压器
检测片
S
C
A
上罐形磁芯
D
B
下罐形磁芯
差动变压器的结构
差动变压器原理图
第二章控制仪表及装置
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二、电容式差压变送器 （一）概述
Pi
S
感压 膜片
调零、迁移信号
C i2 C i1 C i2 C i1
I2 I1
差动
电容-电流 ＋
I0 放大和输
电容
转换电路
－ 出限制电路
➢ 此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程 调整、阻尼调整等功能。
电路包括电容－电流转换电路及放大电路两部分
第二章控制仪表及装置
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转换放大部分电路原理方框图
Ci1 Ci2
量程调整 （负反馈）
差动信号
振荡器
解调器 共
模
信
IC1 振荡控制 放大器
－
基准
号
稳压 源
电压
－
＋
IC3
前置
放大器
调零及 零点迁移
电阻R31、 R33、 R34和电位器Rp3组成反馈网络，输出电流Io 经这一网络分流，得到反馈电流If，送至放大器的输入端， 这深度负反馈保证了Ii 和 Io的线性关系。
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2.杠杆系统
作用：进行 力的传递和 力矩比较。
第二章控制仪表及装置
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3.电磁反馈装置
作用：把变送
器的输出电流
I0 转 换 成 作 用 于副杠杆的电
磁反馈力Ff
第二章控制仪表及装置
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4.低频位移检测放大器
作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小位 移S转换成4~20mA的直流输出电流。
组成：由差动变压器、低频振荡器、整流滤波电 路、功率放大器组成。
S1
A
S0 S
Ci2
2A2
S2
A
S0 S
C C i i2 2 C C i i 1 1 A A [ [ 1 1 / /( ( S S 0 0 S S ) ) 1 1 / /( ( S S 0 0 S S ) ) ] ] S S 0 K 2 S
S K1Pi
Ci2Ci1 Ci2Ci1
《控制仪表及装置》
第二章 变送器和转换器
第二章控制仪表及装置
1
内容安排
第一节 变送器的构成 第二节 差压变送器 第三节 温度变送器 第四节 电/气转换器
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第二章控制仪表及装置
第一节 变送器的构成
一、构成原理
调零、零点迁移
x
测量部分 Zi
Z0
放大器
y
C
K
Zf
反馈部分 F
信号处理部分
y
ymax
ymin