温变送器流量.pptx

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1、1在与测温元件配合使用，温度变送器的输出有两种形在与测温元件配合使用，温度变送器的输出有两种形式：式：1)1)输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输输出与温度之间呈线性关系，但输出与变送器的输入信号（入信号（EtEt或或RtRt）之间呈非线性关系）之间呈非线性关系;2)2)输出与温度之间呈非线性关系，而输出与变送器的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（输入信号（EtEt或或RtRt）之间呈线性关系）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两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路 第1页/共68页23.3.1.3.3.1.典型模拟式温度变送器

2、第2页/共68页3模拟式温度变送器实例 DDZ-DDZ-型温度变送器DDZ-DDZ-型温度变送器有带非线性补偿电路与不带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。和结构大致相仿。现介绍其中三种：现介绍其中三种：v直流毫伏变送器直流毫伏变送器v带非线性补偿电路的热电偶温度变送器带非线性补偿电路的热电偶温度变送器v热电阻温度变送器。热电阻温度变送器。第3页/共68页4(1)(1)直流毫伏变送器 把直流毫伏信

3、号E Ei i 转换成4 420mADC20mADC电流信号第4页/共68页5直流毫伏变送器线路原理图直流毫伏变送器线路原理图第5页/共68页6 直流毫伏变送器直流毫伏变送器构构成方框图成方框图 第6页/共68页7a.a.电压放大器电压放大器失调电压的温漂系数要求失调电压的温漂系数要求:因此，应采用低漂移型高增益运算放大器 即设 为由于UUOSOS的变化给变送器带来的附加误差温度变化tt时失调电压的变化量UUOSOS为第7页/共68页8放大单元 放大单元包括放大器和直流放大单元包括放大器和直流/交流交流/直流变换器两部直流变换器两部分分直流直流/交流交流/直流变换器直流变换器:直流直流/交流变

4、换器和整流、交流变换器和整流、滤波、稳压电路滤波、稳压电路 放大器放大器:电压放大器、功率放大器和隔离输出电路电压放大器、功率放大器和隔离输出电路第8页/共68页9b.b.功率放大器功率放大器作用：放大和调制作用：放大和调制二极管二极管V VT T6 6导通，导通，VTVT5 5截止，从而产截止，从而产生了电流生了电流i ic2c2 二极管二极管VTVT5 5导通，导通，VTVT6 6截止，由截止，由输入信号产生电流输入信号产生电流i ic1c1正半周期时正半周期时:负半周期时负半周期时:第9页/共68页10作用：避免输出和输入之间有直接的联系 c.c.隔离输出电路隔离输出电路 第10页/共6

5、8页11作用：对仪表进行隔离式供电作用：对仪表进行隔离式供电 d.d.直流直流/交流交流/直流变换器直流变换器 第11页/共68页12量程单元 第12页/共68页13输入回路：输入回路：起限流和限压作用 零点调整电路：零点调整电路：实现零点调整和零点迁移的作用 反馈回路：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输入信号断路报警电路量程单元 第13页/共68页14变送器的静特性第14页/共68页15第15页/共68页16a.为直流毫伏变送器的调零信号。为直流毫伏变送器的调零信号。当当 时，得到正向调零信号，即可实

6、现负向迁时，得到正向调零信号，即可实现负向迁移；而当移；而当 时，得到负向调零点迁移量；时，得到负向调零点迁移量；讨论：b.b.为输出与输入之间的比例系数。改变为输出与输入之间的比例系数。改变R R114114可以大幅可以大幅度地改变送器的量程。而调整电位器度地改变送器的量程。而调整电位器W W2 2，可以在小范围，可以在小范围内改变比例系数；内改变比例系数；c.c.零点和满度必须反复调整。零点和满度必须反复调整。第16页/共68页17与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例的4 420mADC20mADC电流信号和1 15VDC5VDC电压信号。(2)(2)热电偶温度变送器热电偶温度变送

7、器 第17页/共68页18热电偶温度变送器量程单元热电偶温度变送器量程单元第18页/共68页19 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。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。线路上的两点修改线路上的两点修改 第19页/共68页20补补偿偿原原因因：热电偶产生的热电势E Et t,与热电偶的冷端温度有关1)1)热电偶冷端补偿电路热电偶冷端补偿电路 补偿原理分析补偿原理分析：t 第20页/共68页21 RCu1、RCu2为铜线绕电阻，其阻值在0时为50。R105、R103和

8、R 100为锰铜线绕电阻或精密度金属膜电阻，R105=7.5k，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25mV25mV和当温度变化 时 两个条件进行计算。第21页/共68页22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。2)2)线性化电路线性化电路 第22页/共68页23线性化电路原理线性化电路原理第23页/共68页24线性化电路线性化电路 第24页/共68页25线性化电路线性化电路 应用Y变换和同相端输入运放电路的输出输入关系式,可以

9、求得 第25页/共68页26第26页/共68页27线性化电路线性化电路如果在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 第27页/共68页283)3)热电阻温度变送器热电阻温度变送器 与各种热电阻配合使用，可以将温度信号变换为成比例的420mADC电流信号和15VDC电压信号第28页/共68页29 输入回路增加了由A A2 2、R R1616R R1919等元件构成的线性化电路 增加了由R R2323、R R2424等元件构成的热电阻导线电阻补偿电路线路上的两点修改线路上的两点修改 同时零点调整电路有所改变 第29页/共

10、68页30热电阻温度变送器量程单元热电阻温度变送器量程单元 第30页/共68页311)1)线性化电路线性化电路热电阻和被测温度之间也存在着非线性关系第31页/共68页32第32页/共68页332)2)热电阻导线电阻补偿电路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。存在导线电阻补偿电路时，可求得 不考虑R R2323、R R2424支路的作用，可求得 第33页/共68页343.3.2.3.3.2.一体化温度变送器一体化温度变送器 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装在测温元件接线盒

11、或专用接线盒内的一种温度变送器。送器。第34页/共68页35一体化温度变送器模块和测温元件形成一个整体，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。用昂贵的补偿导线，可节省安装费用。变送器模块大多数

12、以一片专用变送器芯片为主，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外接少量元器件构成 使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度。第35页/共68页361)1)1)1)变送器芯片变送器芯片AD693AD693AD693AD693 它可以直接接受传感器的直流低电平输入信号并转换成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 4 4 420mA20mA20mA20mA的直流输出电流。的直流输出电流。第36页/共68页37AD693AD693AD693AD693 (1)(1)信号放大器信号放大器 信信号号放放大大器器是是一一个个仪仪用

13、用放放大大器器，由由三三个个运运放放和和反反馈馈电电阻阻组组成成，其其输输入入信信号号范范围围为为0 0100mV100mV；设设计计放放大大倍倍数数为为2 2倍倍，通通过过引引脚脚1414、1515、1616外外接接适适当当阻阻值值的的电电阻阻，可可 以以 调调 整整 放放 大大 器器 的的 放放 大大 倍倍 数数，以以 使使 输输 出出 为为006060mVmV。第37页/共68页38(2)(2)U/I U/I变换器U/IU/I变换器将06060mVmV的电压输入信号转换为016mA16mA的电流输出信号，通过引脚9 9、11111313，通过外接适当阻值的电阻或适当的连接方法，可以使输出

14、为4 420mA20mA、0 020mA20mA或12128mA8mA。U/IU/I变换器中，还设置了输出电流限幅电路，可使输出电流最大不超过32mA32mA。AD693 AD693 AD693 AD693 第38页/共68页39 AD693 AD693 AD693 AD693(3)(3)基准电压源基准电压源由基准稳压电路和分压电路组成，通过将其输入引脚9 9与引脚8 8相连或外接适当的电压，可以输出6.26.2V V及其它多种不同的基准电压，供零点调整、量程调整及用户使用。第39页/共68页40 AD693 AD693 AD693 AD693(4)(4)辅助放大器辅助放大器是一个可以灵活使用

15、的放大器，由运放和电流放大级组成，输出电流范围为0.010.015mA5mA。它主要作为信号调理用，另外也有多种用途，如作为输入桥路的供电电源、输入缓冲级和U/IU/I变换器；提供大于或小于6.26.2V V的基准电压；放大其它信号然后与主输入信号叠加；利用片内提供的100100和75mV75mV或150150mVmV的基准电压产生0.75mA0.75mA或1.51.5mAmA的电流作为传感器的供电电流等。辅助放大器不用时须将同相输入端(引脚2)2)接地。第40页/共68页412)AD6932)AD693构成的热电偶温度变送器构成的热电偶温度变送器 第41页/共68页42输入电路输入电路输入电

16、路是一直流不平衡电桥，AD693的输入信号Ui为热电偶所产生的热电势Et与电桥的输出信号UBD之代数和，即 第42页/共68页43变送器的静特性变送器的静特性 2)2)具有热电偶冷端温度补偿功能不同热电偶R RCuCu的阻值是不同的，其值可由下式求得 变送器输出与输入之间的关系为从上式可以看出：1)1)变送器输出电流I I0 0与热电偶的热电势E Et t成正比关系t 第43页/共68页443)3)改变R RW1W1以实现变送器的零点调整和零点迁移,零点调整和零点迁移量（mVmV数）的大小可近似用下式计算4)4)改变转换系数K K，可以改变仪表的量程。5)5)零点调整和量程调整相互有影响。第4

17、4页/共68页453)AD6933)AD693构成的热电阻温度变送器构成的热电阻温度变送器 第45页/共68页46 热电阻温度变送器的输出与输入之间的关系为 变送器的静特性变送器的静特性 第46页/共68页473.3.3.智能式温度变送器 特点：（6）具有自诊断功能（5）具有通信功能（4）具有控制功能（3）具有各种补偿功能（2）使用方便灵活（1）通用性强第47页/共68页48智能式温度变送器实例 TT302温度变送器 特点：量程范围宽、精度高、环境温度和振动影响小、抗干扰能力强、重量轻以及安装维护方便第48页/共68页49TT302温度变送器 一种符合FF通信协议的现场总线智能仪表 可以与各种

18、热电阻（Cu10、Ni120、Pt50、Pt100、Pt500）或热电偶（B、E、J、K、N、R、S、T、L、U）配合使用；也可以使用其它具有电阻或毫伏(mV)输出的传感器配合使用 具有控制功能 具有双通道输入，可接受两个测量元件的信号第49页/共68页50TT302温度变送器的硬件构成 第50页/共68页51TT302温度变送器的软件构成 系统程序使变送器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。用户可以通过上位管理计算机或手持用户可以通过上位管理计算机或手持式组态器，对变送器进行远程组态，调用式组态器，对变送器进行远程组态，调用或删除功能模块或删除功能模块 功能

19、模块提供了各种功能，用户可以选择所需要的功能模块以实现用户所要求的功能。软件分为：系统程序和功能模块第51页/共68页52功能模块：资源模块RES 转换功能模块TRD 显示转换DSP 组态转换DIAG 模拟输入AI PID 控制功能PID 增强的PID功能EPID 输入选择器ISEL 运算功能块ARTH第52页/共68页53功能模块：信号特征描述CHAR 分层SPLT 模拟警报AALM 设定点斜坡发生器SPG 计时器TIME 超前/滞后功能模块LLAG 常量模块C T 输出选择/动态限位OSDL 第53页/共68页543.4 3.4 流量的检测与变送3.4.1 流量的概念与检测方法流量的概念与

20、检测方法1.1.流量的概念流量的概念 工业上的工业上的“流量流量”通常是指在单位时间内流过通常是指在单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量管道某截面流体的体积或质量.前者称为体积前者称为体积流量流量(q(qv v),),后者称为质量流量后者称为质量流量(q(qm m).).关系：关系：第54页/共68页55在一段时间内流过截面的流体总量称为累积流量，累积流在一段时间内流过截面的流体总量称为累积流量，累积流量时流量对时间的积分，即量时流量对时间的积分，即2.2.流量的检测方法流量的检测方法 （1 1）体积流量检测方法：容积法（体积流量检测方法：容积法（单位时间内排出流体的固单位时间内排出流体的

21、固定体积数定体积数）和速度法（）和速度法（管道内的平均流速乘以管道面积管道内的平均流速乘以管道面积）；）；（2 2）质量流量检测法：间接法（质量流量检测法：间接法（体积流量乘以密度体积流量乘以密度）和直接）和直接法（法（仪表直接测得仪表直接测得）。）。第55页/共68页562.4.2 2.4.2 典型流量检测仪表典型流量检测仪表1.1.容积式流量计容积式流量计原理原理:标准标准“计量空间计量空间”、进出口压差、进出口压差椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计第56页/共68页572.2.速度式流量计1)1)差压式流量计差压式流量计差压式流量计也称节流式流量计差压式流量计也称节流式流量计.在工业中在工业中

22、,用于测量气体、蒸用于测量气体、蒸汽和液体的流量。主要有两部分组成：节流装置和差压计汽和液体的流量。主要有两部分组成：节流装置和差压计第57页/共68页58流量方程流量方程根据柏努利方程和流体连续性方程根据柏努利方程和流体连续性方程对于不可压缩流体对于不可压缩流体其体积流量为其体积流量为:质量流量方程为质量流量方程为:第58页/共68页59工程上实用的流量方程工程上实用的流量方程流量系数流量系数-流体膨胀的校正系数。对于不可压缩流体流体膨胀的校正系数。对于不可压缩流体1 1，对于可压缩流体对于可压缩流体1 1m-m-面积比面积比D-D-管道内径管道内径d-d-节流装置的开孔直径节流装置的开孔直

23、径被测流体的重度（一般采用密度）被测流体的重度（一般采用密度）第59页/共68页60标准节流装置标准节流装置第60页/共68页61差压计差压计第61页/共68页62标准节流装置的安装要求标准节流装置的安装要求第62页/共68页63第63页/共68页64（2）涡街流量计涡街流量计周期稳定，有周期稳定，有当当进而有进而有对圆柱、三角柱、方柱：对圆柱、三角柱、方柱：第64页/共68页65灵巧型涡街流量变送器灵巧型涡街流量变送器第65页/共68页663.直接式质量流量计（科氏流量计）（图直接式质量流量计（科氏流量计）（图250）实验图示说明：实验图示说明：a)水静止、管摆动；水静止、管摆动；b)、c)水流动、管摆动，出水侧水流动、管摆动，出水侧的摆动先于入水侧；出水侧摆动的的摆动先于入水侧；出水侧摆动的相位超前入水侧；相位差相位超前入水侧；相位差质量流质量流量量双弯管型双弯管型（图（图251）：水按箭头）：水按箭头流入、流出；流入、流出；A、B、C三处各按一三处各按一组压电换能器：组压电换能器：A处加交变电压，处加交变电压，B、C检测振动幅度检测振动幅度相位差相位差420mA 质量流量质量流量第66页/共68页67The End !The End !第67页/共68页68感谢您的观看！第68页/共68页