差压变送器课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,上页,下页,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,1,差压变送器,,,差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制,。

1差压变送器 差压变送器用来将差压,2,差压,从物理学角度来看，任何一个物体上受到的压力都包括大气压力和被测介质的压力（一般称为表压）两部分作用在被测物体上的这两部分压力总和称为绝对压力P,绝,=P,表,+,大气压,2差压从物理学角度来看，任何一个物体上受到的压力都包括大气压,3,,测量绝对压力的仪表称为绝压表对于普通的工业压力表测量的都是表压值，也就是绝对压力与大气压的压差值当绝对压力大于大气压值时测得的表压值为正值，称为正表压；当绝对压力小于大气压值时测得的表压值为负值，称为负表压，即真空度测量真空度的仪表称为真空表3测量绝对压力的仪表称为绝压表4,按照检测元件分类,:,膜盒式差压变送器,,电容式差压变送器,,扩散硅式差压变送器,,振弦式差压变送器,,电感式差压变送器,等,,△p→,F (M),△p→,C,△p→,R,△p→,f,△p→,L,4按照检测元件分类: 膜盒式差压变送器 电容式差压变送器,5,3.2.1.,膜盒式差压变送器,,膜盒式差压变送器构成,,工作原理：力矩平衡,,检测元件——膜盒或膜片,,杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构,,53.2.1. 膜盒式差压变送器 膜盒式差压变送器构成 工作,6,DDZ-III,型差压变送器,,检测,部分,:,ΔP,→输入力,F,i,,杠杆系统,:,力的传递和力矩比较,,位移检测放大器,:,位移,→,输出,电磁反馈装置,:,输出→反馈力,F,f,,①,②,,③,,④,,6DDZ-III型差压变送器 检测部分: ΔP →输入力Fi,7,(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,F,i,,A,1,= A,2,= A,d,,F,i,= A,d,(P,1,-P,2,) = A,d,ΔP,,F,i,= A,1,P,1,-A,2,P,2,因,:,,故,:,7(1) 测量部分 作用：把被测差压ΔP转换成A1= A,8,(2),电磁反馈装置,,作用：,把变送器的输出电流,I,0,转换成作,用于副杠杆的电磁反馈力,F,f,,见图,,F,f,=πBD,c,WI,0,,,,,,,设,,K,f,,=πBD,c,W,,则,,F,f,= K,f,I,0,,改变反馈动圈的匝数，,可以改变,,K,f,的大小,,8(2) 电磁反馈装置 作用：把变送器的输出电流I0转换成作,9,1-3短接、2-4短接,,W = W,1,=725,匝,,1-2短接,,W,,=,,W,1,+W,2,=2175,匝,,可实现3：1的量程调整,,W,1,=725,匝，,W,2,=1450,匝,91-3短接、2-4短接 W = W1=725匝 1-2短接,10,回顾：电感,&,电感传感器,电感传感器的敏感元件是电感线圈，其转换原理基于电磁感应原理。

它把被测量的变化转换成线圈自感系数,L,或互感系数,M,的变化,(,在电路中表现为感抗,XL,的变化,),而达到被测量到电参量的转换10回顾：电感&电感传感器电感传感器的敏感元件是电感线圈，其,11,自感,,当一个简单的单线圈作为敏感元件时，机械位移输入会改变线圈产生的磁路的磁阻，从而改变自感式装置的电感电感的变化由合适的电路进行测量，就可从表头上指示输入值磁路的磁阻变化可以通过空气间隙的变化来获得，也可以通过改变铁心材料的数量或类型来获得简单自感式装置原理图,11自感 当一个简单的单线圈作为敏感元件时，机械位移输,12,互感,采用两个线圈的互感装置如图,5.26,所示当一个激励源线圈的磁通量被耦合到另一个传感线圈上，就可从这个传感线圈得到输出信号输入信息是衔铁位移的函数，它改变线圈间的耦合耦合可以通过改变线圈和衔铁之间的相对位置而改变这种相对位置的改变可以是线位移的，也可以是转动的角位移12互感采用两个线圈的互感装置如图5.26所示当一个激励源,13,(3),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4~20,mA,的直流输出电流,,构成方框图,,:,13(3) 放大器 作用：把副杠杆上位移检测片,14,,放大器,,14 放大器,15,差动变压器,,差动变压器的作用是将位移检测片（衔铁）,的位移,S,转换成相应的电压信号,,15差动变压器 差动变压器的作用是将位移检测片（,16,差动变压器,=,>,u,CD,随着,S,的减小而增大与,u,AB,同相,,<,u,CD,随着,S,的增大而增大与,u,AB,反相,,,16差动变压器=>uCD随着S的减小而增大与uAB同相 <,17,,低频振荡器,,振荡器要形成,自激振荡,，,必须满足振荡的相位条件和,振幅条件,,相位条件,,u,CD,与,u,AB,同相工作在,的范围内,,,振幅条件,,选择合适的电路参数，,是容易满足的,,振荡频率,17 低频振荡器 振荡器要形成自激振荡，相位条,18,名词解释：自激振荡,在振荡电路中，人为地引入正反馈（所谓正反馈，就是在振荡电路中通过对振荡电流同相位的电流补给，使振荡电流不断增大的过程），并使反馈环路增益满足一定的条件，那么，电路在没有外部激励的情况下会产生输出信号，即产生自激振荡。

无论在放大电路还是在振荡电路中，自激振荡的本质是相同的即振荡时电路中的反馈一定是正反馈，并且反馈环路增益必须满足一定的条件返回,18名词解释：自激振荡在振荡电路中，人为地引入正反馈（所谓正,19,,低频振荡器,振荡器的放大特性和反馈特性,,不同,S,下的输出与输入关系,,S↓→F↑→,交点上移→,u,AB,↑,19 低频振荡器振荡器的放大特性和反馈特性 不,20,,整流滤波电路,,将振荡器的输出电压,u,AB,转换为直流电压信号,U,R4,,整流滤波电路,功率放大器,20 整流滤波电路 将振荡器的输出电压uAB转换为直流电,21,,功率放大器,将输入的电压信号,U,R4,转换为变送器的输出电流,I,0,,,提高电流放大系数,电平配置,目的：,21 功率放大器 将输入的电压信号UR4转换为变送器的输出,22,(4),杠杆系统,,进行力的传递和力矩比较,,①,,主杠杆：,将输入力,F,i,转换为,作用于矢量机构上的力,F,1,,22(4) 杠杆系统 进行力的传递和力矩比较 ① 主杠杆：,23,②,矢量机构：,将输入力,F,1,转换为作,用于副杠杆上的力,F,2,,23② 矢量机构：将输入力F1转换为作,24,③,副杠杆,进行力矩的比较,,α,,S,,24③ 副杠杆进行力矩的比较 α S,25,(5),整机特性,,零点和量程要反复调整,,25 (5) 整机特性 零点和量程要反复调整,26,3.2.2,.,电容式差压变送器,,,电容式,差压变送器是目前工业上普遍使用的一种变送器。

电容式差压变送器的信号检测部分采用电容式压力传感器，输入差压作用于电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的差动电容之电容量发生变化，此电容变化量由信号调理部分转换、放大后输出标准电流信号感压膜片,差动电容,△P,,△S,,△C,差动电容变化,263.2.2. 电容式差压变送器  电容式差,27,27,28,(1),电容式,差压变送器,构成方框图,,检测元件,,28(1) 电容式差压变送器构成方框图 检测元件,29,ΔP=0,C,i1,=C,i2,=15pF,,ΔP,＞,0,C,i1,的电容量减小,,C,i2,的电容量增大,,(2),电容式,差压变送器,测量原理,,——,差动,电容测量原理,29ΔP=0ΔP＞0 (2) 电容式差压变送器测量原理 ——,30,ΔP=0,S,1,=S,2,=S,0,,ΔP,＞,0,S,1,=S,0,+δ S,2,=S,0,-δ,30ΔP=0 S1=S2=S0 ΔP＞0 S1=S0+δ,31,相对变化值 与被测差压,ΔP,成线性关系,,与灌充液的介电常数无关,,结论：,,31相对变化值 与被测差压ΔP成线性,32,,振荡器,,向电容式压力传感器的,C,i1,和,C,i2,提供高频电源,,振荡器为变压器反馈振荡器,,振荡器的等效电路,,32 振荡器 向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频,33,电容一电流转换电路,,i,2,i,1,,作用：将差动,电容的相对变,化值,成比例地,转换为差动,信号 ，并实,现非线性补偿,功能,。

T,1,同相端输出为正,T,1,同相端输出为负,33电容一电流转换电路 i2i1 作用：将差动T1同相端输出,34,,电容一电流转换电路,差动信号,,I,d,=,（,I,2,－,I,1,）,=,共模信号,,I,c,=,（,I,2,+I,1,）,差动信号,Id,经电流放大电路放大成,4~20mA,的输出电流,I,0,；共模信号,I,c,=I,2,+I,1,保持不变，从而保证,Id,,与输入差压,ΔP,之间成比例关系,,,I,d,ΔC,,I,c,34 电容一电流转换电路差动信号 Id=（I2－I1,35,i,2,i,1,T,1,同相端输出为正,T,1,同相端输出为负,,解调器,35i2i1T1同相端输出为正 T1同相端输出为负,36,,解调器,,电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为,C,i1,、,C,i2,两端电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值,U,PP,各个回路的电流主要取决于,C,i1,、,C,i2,i,1,和,i,2,,的平均值,I,1,、,I,2,如下：,36 解调器 电路时间常数比振荡,37,,解调器,i,1,、,i,2,的平均值之差,I,d,及两者之和,I,c,分别为,,37 解调器 i1、i2的平均值之差Id及两者之和I,38,,振荡控制放大器,,流过,VD,1,、,VD,5,和,VD,3,、,VD,7,的电流之和,I,2,+I,1,即,I,C,等于常数,。

38 振荡控制放大器 流过VD1、VD5和VD3、VD7的,39,,振荡控制放大器,定性分析如下：,,I,2,+I,1,↑ →,↑,,→U,d,↑,→,振荡器振荡幅度↓,,→,使,I,2,、,I,1,↓ →,恢复到原来的,I,2,+I,1,数值,→,变压器,T,1,输出电压减小↓,,→U,01,↓,39 振荡控制放大器定性分析如下： I2+I1↑ →↑,40,40,41,,线性调整电路,,,进行非线性补偿,I,d,和,ΔP,的,非线性关系是由电容式压力传感器的分布电容引起的,,41 线性调整电路 进行非线性补偿 Id和Δ,42,,振荡器,,向电容式压力传感器的,C,i1,和,C,i2,提供高频电源,,振荡器为变压器反馈振荡器,,振荡器的等效电路,,42 振荡器 向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频,43,放大转换部分,,,把测量部分输出的差动信号,I,d,放大并转换成,4,～,20mA,的直流输出电流 ，实现量程调整、零点调整和迁移、输出限幅和阻尼调整功能,,43放大转换部分 把测量部分输出的差动信号I,44,电流放大电路,,,把,Id,放大并转换成,4,～,20mA,的直流输出电流，并实现量程调整,输出电流,I,o,路线为,E,+,→VD,11,→R,31,∥ W,3,→R,33,→VD,12,→R,18,→VT,2,→VT,4,→R,L,→E,－,,R,34,C,11,,44电流放大电路 把Id放大并转换成4～20mA的,45,,电流放大电路的等效电路,,电流放大电路,45 电流放大电路的等效电路 电流放大电路,46,,电流放大电路,反馈电流,I,f,与,I,o,的关系为,,因为,R,34,＞＞（,R,33,+,R,a,+,R,b,）,,46 电流放大电路反馈电流If与Io的关系为 因为R3,47,式（,3-38,）表明,,:,,①,,I,0,和输入信号,ΔP,之间呈线性,,②,改变,反馈,系数的大小，可以调整变送器的量程,,47式（3-38）表明 : ① I0和输入信号ΔP之间呈,48,48,49,,零点调整与零点迁移电路,,,调整变送器的输出零位和实现变送器的零点迁移 ，调整电位器,W,2,，即改变,U,A,的大小，可以使得变送器的输出零点电流为,4mA,。

接通,R,20,时实现正迁移,接通,R,21,时实现负迁移49 零点调整与零点迁移电路 调整变送器的输出零位,50,,输出限幅电路,,──,限制变送器输出电流,I,o,的最大数值,不超过,30mA,I,o,,最大值为,:,,50 输出限幅电路 ──限制变送器输出电流Io的最大,51,51,52,,阻尼电路,,,──,抑制变送器的输出,电流因输入差压快速,变化所引起的波动,52 阻尼电路 ──抑制变送器的输出,53,53,54,R,26,～,R,28,用于变送器的零点温度补偿,C,17,用于电容耦合接地,VZ,2,除起稳压作用外，还在电源接反时，提供电流通路，以免损坏电子器件R,1,、,R,2,、,R,4,、,R,5,用于量程温度补偿二极管,V,D,11,用于在变送器输出指示表未接通时，为输出电流提供通路54 R26～R28用于变送器的零点温度补偿,55,3.2.3.,扩散硅式差压变送器,,,扩散硅式差压变送器其传感元件采用扩散硅压阻传感器,扩散硅式差压变送器的基本工作原理为：输入差压经由信号检测部分的扩散硅压阻传感器，利用压阻效应使硅材料上的扩散电阻,,(,应变电阻,),阻值发生变化，从而使这些电阻组成的电桥产生不平衡电压，该电压由前置放大器放大，与调零与零迁电路产生的调零信号的代数和送入电压,-,电流转换器转换为整机的电流输出信号。

553.2.3. 扩散硅式差压变送器 扩散硅式差压变,56,,,①,②,③,④,56①②③④,57,,(1),扩散硅式,差压变送器,构成方框图,,57 (1) 扩散硅式差压变送器构成方框图,58,(2),测量部分,,——,把被测差压,ΔP,成比例地转换为不平衡电压,U,S,,1),扩散硅压阻传感器,,设：,58 (2) 测量部分 ——把被测差压ΔP成比例地转换为不平,59,,2),传感器供电电路,,,为传感器提供恒定的桥路工作电流,U,T1,=,U,F1,、,I,F1,=0,工作电流,I,S,为,,59 2) 传感器供电电路 为传感器提供恒定的桥路工作,60,(3),放大转换部分,,,把测量部分输出的,毫伏信号,U,O1,放大并转换成,4,～,20mA,的直流输出电流,I,O,,1),前置放大器,——,起电压放大作用,可求得,因,,R,8,=R,9,，,故,,,60(3) 放大转换部分 把测量部分输出的毫伏信号U,61,2),电压,—,电流转换器,,把前置放大器的输出,电压,U,01,转换成,4,～,20mA,的直流输出电流,I,O,由于,R,10,＝,R,11,＝,R,15,＝,R,18,,因而,U,0,,＝,U,01,零点调整和输出限幅功能,,612) 电压—电流转换器 把前置放大器的输出电压U01转换,62,,采用了哪些措施（手段）来提高变送器的性能？,62 采用了哪些措施（手段）来提高变送器的性能？,63,数字式差压变送器,,,ST3000,差压变送器,,,3051,C,差压变送器,,1151数字式差压变送器,,63数字式差压变送器 ST3000差压变送器,64,,ST3000,差压变送器,,,传感器在单个芯片上形成差压测量用、温度测量用和静压测量用三种感测元件,,,64 ST3000差压变送器 传感器在单个芯,65,,3051,C,差压变送器,,,检测元件采用电容式压力传感器,,65 3051C差压变送器 检测元件采用电容式,66,,1151数字式差压变送器,,,AT89S8252,∑-,Δ,转换技术,,HT202,如何保证满足二线制要求？,66 1151数字式差压变送器 AT89S,67,,1151数字式差压变送器的软件,,,分为两部分：测控程序和通信程序,,,测控程序包括,A/D,采样程序、非线性补偿程序、量程转换程序、线性或开方输出程序、阻尼程序以及,D/A,输出程序等,,通信程序采用串行口中断接收/发送,,67 1151数字式差压变送器的软件,。