差压变送器课件.ppt

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1、1差压变送器差压变送器差差压压变变送送器器用用来来将将差差压压、流流量量、液液位位等等被被测测参参数数转转换换为为标标准准的的统统一一信信号号，以以实实现现对对这这些些参参数数的的显显示示、记录或自动控制记录或自动控制。4按照检测元件分类按照检测元件分类:膜盒式差压变送器膜盒式差压变送器 电容式差压变送器电容式差压变送器扩散硅式差压变送器扩散硅式差压变送器振弦式差压变送器振弦式差压变送器电感式差压变送器电感式差压变送器等等pF(M)pCpRpfpL53.2.1.膜盒式差压变送器膜盒式差压变送器膜盒式差压变送器构成膜盒式差压变送器构成工作原理：力矩平衡工作原理：力矩平衡 检测元件检测元件膜盒或膜

2、片膜盒或膜片 杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构 6DDZ-III型差压变送器检测检测部分部分:P 输入力输入力Fi 杠杆系统杠杆系统:力的传递和力矩比较力的传递和力矩比较 位移检测放大器位移检测放大器:位移位移 输出输出电磁反馈装置电磁反馈装置:输出输出反馈力反馈力Ff 7(1)测量部分测量部分 作用：作用：把被测差压把被测差压P转换成转换成 作用于主杠杆下端的输入力作用于主杠杆下端的输入力Fi A1=A2=Ad Fi=Ad(P1-P2)=AdP Fi=A1P1-A2P2因因:故故:8(2)电磁反馈装置电磁反馈装置作用：作用：把变送器的输出电流把变送器的

3、输出电流I0转换成作转换成作用于副杠杆的电磁反馈力用于副杠杆的电磁反馈力Ff 见见图图 Ff =BDcWI0 设设 Kf=BDcW 则则 Ff =KfI0 改变反馈动圈的匝数，改变反馈动圈的匝数，可以改变可以改变 Kf的大小的大小91-3短接、短接、2-4短接短接 W=W1=725匝1-2短接短接 W=W1+W2=2175匝可实现可实现3：1的量程调整的量程调整 W1=725匝，匝，W2=1450匝匝13(3)放大器放大器 作用：作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小 位移位移S转换成转换成420mA的直流输出电流的直流输出电流构成方框图构成方框图:14 放

4、大器放大器15差动变压器差动变压器 差动变压器的作用是将位移检测片（衔铁）差动变压器的作用是将位移检测片（衔铁）的位移的位移S转换成相应的电压信号转换成相应的电压信号16差动变压器差动变压器=uCD随着随着S的减小而增大与的减小而增大与uAB同相同相uCD随着随着S的增大而增大与的增大而增大与uAB反相反相17 低频振荡器低频振荡器 振荡器要形成振荡器要形成自激振荡自激振荡，必须满足振荡的相位条件和必须满足振荡的相位条件和振幅条件振幅条件 相位条件 uCD与与uAB同相工作在同相工作在 的范围内的范围内振幅条件选择合适的电路参数，选择合适的电路参数，是容易满足的是容易满足的振荡频率19 低频振

5、荡器低频振荡器振荡器的放大特性和反馈特性振荡器的放大特性和反馈特性 不同不同S下的输出与输入关系下的输出与输入关系 SF交点上移uAB20整流滤波电路整流滤波电路将振荡器的输出电压将振荡器的输出电压uAB转换为直流电压信号转换为直流电压信号UR4 整流滤波电路功率放大器21 功率放大器功率放大器 将输入的电压信号将输入的电压信号UR4转换为变送器的输出电流转换为变送器的输出电流I0 提高电流放大系数提高电流放大系数 电平配置电平配置 目的：目的：22(4)杠杆系统杠杆系统进行力的传递和力矩比较进行力的传递和力矩比较 主杠杆：主杠杆：将输入力将输入力Fi转换为转换为作用于矢量机构上的力作用于矢量

6、机构上的力F123 矢量机构：矢量机构：将输入力将输入力F1转换为作转换为作用于副杠杆上的力用于副杠杆上的力F224 副杠杆副杠杆进行力矩的比较进行力矩的比较 S 25(5)整机特性零点和量程要反复调整 263.2.2.电容式差压变送器电容式差压变送器 电容式电容式差压变送器是目前工业上普遍使用的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

7、电极所组成的差动电容（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。分转换、放大后输出标准电流信号。感压膜片感压膜片差动电容差动电容PSC差动差动电容电容变化变化2728(1)电容式电容式差压变送器差压变送器构成方框图构成方框图检测元件检测元件29P=0 Ci1=Ci2=15pFP0 Ci1的电容量减小的电容量减小 Ci2的电容量增大的电容量增大(2)电容式电容式差压变送器差压变送器测量原理测量原理 差动差动电容测量原理电容测量原理30P=0 S1=S2=S0 P0 S1=S0+S2=

8、S0-31相对变化值与被测差压P成线性关系与灌充液的介电常数无关结论：结论：32 振荡器振荡器向向电电容容式式压压力力传传感感器器的的Ci1和和Ci2提提供供高高频电源频电源振振荡荡器器为为变变压压器器反馈振荡器反馈振荡器振荡器的等效电路振荡器的等效电路33电容一电流转换电路i2i1 作用：将差动作用：将差动电容的相对变电容的相对变化值化值成比例地成比例地转换为差动转换为差动信号信号 ，并实，并实现非线性补偿现非线性补偿功能功能。T1同相端输出为正同相端输出为正 T1同相端输出为负同相端输出为负 34电容一电流转换电路电容一电流转换电路差动信号差动信号Id=（I2I1）=共模信号共模信号Ic=

9、（I2+I1）差差动动信信号号Id经经电电流流放放大大电电路路放放大大成成420mA的的输输出出电电流流I0；共共模模信信号号Ic=I2+I1保保持持不不变变，从从而而保保证证Id 与输入差压与输入差压P之间成比例关系之间成比例关系IdCIc35i2i1T1同相端输出为正同相端输出为正 T1同相端输出为负同相端输出为负 解调器解调器36解调器解调器电电路路时时间间常常数数比比振振荡荡周周期期小小得得多多，可可以以认认为为Ci1、Ci2两两端端电电压压的的变变化化等等于于振振荡荡器器输输出出高高频频电电压压的峰一峰值的峰一峰值UPP各个回路的电流主要取决于各个回路的电流主要取决于Ci1、Ci2i

10、1和和i2 的平均值的平均值I1、I2如下：如下：37 解调器解调器 i1、i2的平均值之差的平均值之差Id及两者之和及两者之和Ic分别为分别为 38振荡控制放大器振荡控制放大器流过流过VD1、VD5和和VD3、VD7的电流之和的电流之和I2+I1即即IC等于等于常数常数。39 振荡控制放大器振荡控制放大器定性分析如下：定性分析如下：I2+I1 Ud振荡器振荡幅度振荡器振荡幅度 使使I2、I1 恢复到原来的恢复到原来的I2+I1数值数值变压器变压器T1输出电压减小输出电压减小 U014041线性调整电路线性调整电路 进行非线性补偿进行非线性补偿 Id和和P的的非线性关系是由电非线性关系是由电容

11、式压力传感器的分布电容引起的容式压力传感器的分布电容引起的42 振荡器振荡器向向电电容容式式压压力力传传感感器器的的Ci1和和Ci2提提供供高高频电源频电源振振荡荡器器为为变变压压器器反馈振荡器反馈振荡器振荡器的等效电路振荡器的等效电路43放大转换部分放大转换部分 把测量部分输出的差动信号把测量部分输出的差动信号Id放大并转换成放大并转换成420mA的直流输出电流的直流输出电流，实现量程调整、零点调整和，实现量程调整、零点调整和迁移、输出限幅和阻尼调整功能迁移、输出限幅和阻尼调整功能44电流放大电路电流放大电路把Id放大并转换成420mA的直流输出电流，并实现量程调整输出电流Io路线为E+VD

12、11R31W3R33VD12R18VT2VT4RLER34C1145电流放大电路的等效电路电流放大电路电流放大电路46 电流放大电路电流放大电路反馈电流反馈电流If与与Io的关系为的关系为 因为因为R34（R33+Ra+Rb）47式（式（3-38）表明）表明:I0和输入信号和输入信号P之间呈线性之间呈线性 改改变变反反馈馈系系数数的的大大小小，可可以以调调整整变变送送器器的量程的量程 4849 零点调整与零点迁移电路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调整变送器的输出零位和实现变送器的零点迁移的零点迁移，调整电位器，调整电位器W2，即改变，即改变UA的大小，可以使得变送器的

13、输出零点电的大小，可以使得变送器的输出零点电流为流为4mA。接通接通R20时实现正迁移时实现正迁移 接通接通R21时实现负迁移。时实现负迁移。50输出限幅电路输出限幅电路限制变送器输出电流限制变送器输出电流Io的最大数值的最大数值 不超过不超过30mA。Io 最大值为最大值为:5152阻尼电路阻尼电路 抑制变送器的输出抑制变送器的输出 电流因输入差压快速电流因输入差压快速 变化所引起的波动变化所引起的波动 5354 R26R28用于变送器的零点温度补偿用于变送器的零点温度补偿 C17用于电容耦合接地用于电容耦合接地 VZ2除起稳压作用外，还在电源接反时，除起稳压作用外，还在电源接反时，提供电流

14、通路，以免损坏电子器件。提供电流通路，以免损坏电子器件。R1、R2、R4、R5用于量程温度补偿用于量程温度补偿二极管二极管VD11用于在变送器输出指示表用于在变送器输出指示表未接通时，为输出电流提供通路。未接通时，为输出电流提供通路。553.2.3.扩散硅式差压变送器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扩散硅式差压变送器其传感元件采用扩散硅压阻传感器阻传感器。扩散硅式差压变送器的基本工作原理为：输入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用压阻效应使硅材料上

15、的扩散电阻(应变电阻应变电阻)阻阻值发生变化，从而使这些电阻组成的电桥产生不值发生变化，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零迁电路产生的调零信号的代数和送入电压-电流电流转换器转换为整机的电流输出信号。转换器转换为整机的电流输出信号。56 57(1)扩散硅式扩散硅式差压变送器差压变送器构成方框图构成方框图58(2)测量部分测量部分把被测差压把被测差压P成比例地转换为不平衡电压成比例地转换为不平衡电压US 1)扩散硅压阻传感器扩散硅压阻传感器设：设：592)传感器供电电路传感器供

16、电电路 为传感器提供恒定的桥路工作电流为传感器提供恒定的桥路工作电流UT1=UF1、IF1=0工作电流工作电流IS为为 60(3)放大转换部分放大转换部分 把测量部分输出的把测量部分输出的毫伏信号毫伏信号UO1放大并转换成放大并转换成420mA的直流输出电流的直流输出电流IO 1)前置放大器前置放大器起电压放大作用起电压放大作用 可求得可求得 因因 R8=R9，故故 612)电压电压电流转换器电流转换器把前置放大器的输出把前置放大器的输出电压电压U01转换成转换成420mA的直流输出电流的直流输出电流IO由于由于R10 R11 R15 R18 因而因而 U0 U01零点调整和输出限幅功能零点调

17、整和输出限幅功能62 采用了哪些措施（手段）来提高采用了哪些措施（手段）来提高变送器的性能？变送器的性能？63数字式差压变送器数字式差压变送器 ST3000差压变送器差压变送器 3051C差压变送器差压变送器 1151数字式差压变送器数字式差压变送器 64ST3000差压变送器差压变送器 传传感感器器在在单单个个芯芯片片上上形形成成差差压压测测量量用用、温温度度测测量用和静压测量用三种感测元件量用和静压测量用三种感测元件653051C差压变送器差压变送器检测元件采用电容式压力传感器检测元件采用电容式压力传感器 661151数字式差压变送器数字式差压变送器AT89S8252-转换技术转换技术HT202如何保证满足二线制要求？如何保证满足二线制要求？671151数字式差压变送器的软件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分为两部分：测控程序和通信程序 测测控控程程序序包包括括A/D采采样样程程序序、非非线线性性补补偿偿程程序序、量量程程转转换换程程序序、线线性性或或开开方方输输出程序、阻尼程序以及出程序、阻尼程序以及D/A输出程序等输出程序等 通通信信程程序序采采用用串串行行口口中中断断接接收收/发发送送