过程控制及仪表

压 室 ； 2— 高 压 室 封 膜 片 ； 5— 主 杠 ； 8— 矢 量 机 构 ； 量 程 调 整 螺 钉 ； 1 4— 副 杠 杆 ； 15— 动 圈 ； 18— 电 源
第三章 变送器和转换器
（三）低频位移检测放大器 作用：是将副杠杆上检测片的微小位移s转换成直流输出电流Io。 组成：差动变压器、低频振荡器、整流滤波及功率放大器。
第三章 变送器和转换器
测量部分是将被测差压⊿P转换成相应的输入力Fi，该力与电磁反馈 机构输出的作用力Ff一起作用于杠杆系统，使杠杆系统产生微小的偏移， 再经位移检测放大器转换成统一的直流电流输出信号。 由于采用了深度负反馈，因而测量精度较高，而且保证了被测差压 ⊿Pi和输出电流Io之间的线性关系。
1 fo 2 LABC4
第三章 变送器和转换器
振荡的振幅条件：即KF=1 检测片位移S与振荡器输出电压UAB之间的关系： 如下图，说明振荡器的放大特性是非线形的，而反馈特性在铁芯未饱和的 情况下是线形的。两条线的交点p即为稳定后的工作点，p点对应的u’AB就 是振荡器的输出电压。
第三章 变送器和转换器
第三章 变送器和转换器
变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、 液位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标 准信号，以供显示、记录和控制之用。 例子：温度变送器 变送器在控制回路中的位置？
热电偶
温度变送器
第三章 变送器和转换器
一、变送器的构成
构成原理：变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理如图所示，它包 括测量部分（既输入转换部分）、放大器和反馈部分。 零点调整 零点迁移 z0 x 测量部分 C zi + + 放大器 K 反馈部分 F y
当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移； 当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移;
当 满 足 深 度 负 反 馈 条 件 时 ， 即 K F 1 时 ， 上 式 变 为 ：
由 y1(C x Z o )
F
可知：零点迁移的方法调Z0
第三章 变送器和转换器
二、差压变送器
差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、等工艺量转换成统 一的标准信号，作为指示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号，以实 现对上述变量的显示、记录或自动控制。 本节着重讨论普遍使用的力平衡式差压变送器。 （一）、概述 力平衡式差压变送器包括测量部分、杠杆部分、位移检测放大器及电 磁反馈机构。其构成方框图如下：
9
第三章 变送器
7
10 8 F
3
11
θ
（二）、工作原理和结构 1、工作原理： 被测差压信号P1、P2分别引入 元件3的两侧，则ΔPi转换为Fi， 该力作用于主杠杆的下端，使主杠 杆以轴封膜片4为支点偏转，F1沿 水平推动8。F1分解F2和F3，F2带 动14以M为支点逆时针偏转，此时 12靠近差动变压器，使两者间气隙 减小。检测片的位移变化量通过15 转换为4-20mA的Io，作为输出。Io 又流过16，产生Ff使副杠杆顺时针 偏转，当Ff和Fi力矩平衡时，变送 器状态稳定。
1 y ( C x Z o ) F
因此在深度负反馈的条件下，变送器输出与输入之间的关系取决于测量 部分和反馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。如果转换系数C和反 馈系数F是常数，则变送器的输出和输入将保持良好的线性关系。
第三章 变送器和转换器
变送器的量程调整、零点调整和零点迁移 1、量程调整 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 y ymax
ymin xmin xmax x
第三章 变送器和转换器
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y与输入信号x之间的比例系数 。
当 满 足 深 度 负 反 馈 条 件 时 ， 即 K F 1 时 ， 上 式 变 为 ：
量程调整的方法 ：y1(C x Z o )
第三章 变送器和转换器
1、差动变压器 差动变压器是由检测片（衔铁）、上、下罐形磁芯和四组线圈构成。 如图2-13所示，其作用是将检测片的位移s转换成相应的电压信号uCD。
第三章 变送器和转换器
2、低频振荡器 低频放大器由振荡器、整流滤波、及功率放大器三部分组成。 ①、振荡器 线路图如右图：由LAB、C4构成的并 联振荡回路的固有频率也就是低频 振荡器的振荡频率。
②、整流滤波
振荡器的输出电压UAB经二极管 VD4整流以及通过电阻R8、R9和电 容C5滤波得到平滑的直流电压信 号，再送至功放级。
－
zf
第三章 变送器和转换器
根据上图可得变送器的输入输出关系为：
K 由 图 知 输 出 输 入 关 系 为 ： y ( C x z o ) 1 K F
上式中：K-放大器系数； F-反馈部分的反馈系数； C-测量部分的转换系数； 当满足深度负反馈的条件时，即KF>>1,则上式变为：
当 满 足 深 度 负 反 馈 条 件 时 ， 即 K F 1 时 ， 上 式 变 为 ：
转 换 部 分
6
F
1
M
F 2 12 13 14 15 16 17
5
F
18
f
19 4 F 20 H
i
测 量 部 分
2 3 1 P
2
P
1
图 3 -5 1— 低 4— 轴 螺 钉 11— 器 ； 1
力 平 膜 盒 、 膜 片 ） ； 杆 ； 6过 载 保 护 簧 片 ； 7— 静 压 调 整 9— 零 点 迁 移 弹 簧 ； 10— 平 衡 锤 ； 2— 检 测 片 （ 衔 铁 ） 13— 差 动 变 压 放 大 器 ； 16— 永 久 磁 钢 ； 17— 反 馈 ； 19— 负 载 ； 20— 调 零 弹 簧
F
改变反馈部分的反馈系数F : F ↑ 改变测量部分转换系数C : 2、零点调整和零点迁移 C↑
量程 ↑ 量程 ↓
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。
第三章 变送器和转换器
·零点调整使变送器的测量起始点为零 · 零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值