各类温度变送器的工作原理演示文稿
温度变送器的原理及应用图
温度变送器的原理及应用图1. 温度变送器的概述温度变送器是一种将温度信号转换为标准电信号输出的设备。
它能够将温度传感器所采集到的温度信号转换成标准信号（如4-20mA、0-10V等），并输出给控制系统进行监测、控制和数据采集等用途。
温度变送器广泛应用于工业自动化领域，如冶金、化工、电力等行业。
2. 温度变送器的工作原理温度变送器的核心部件是温度传感器和信号转换电路。
温度传感器主要有热电偶、热电阻和半导体温度传感器等。
当温度传感器被置于被测物体上时，温度变送器会通过传感器采集到温度值，并将该温度值转换为标准电信号输出。
温度传感器采集到的温度信号首先经过放大电路放大，然后再经过线性化电路进行电信号的线性化处理。
接着，信号转换电路将处理好的信号进行电流/电压转换，并将其输出给控制系统。
控制系统通过对接收到的信号进行处理，并根据需要进行控制操作。
3. 温度变送器的应用图示下图展示了一个典型的温度变送器的应用图，图中标注了各部件的名称和功能。
+--------------+| || 电源供应单元 +---->| | 给变送器供电+----+---------+|||+----+---------+| || 温度传感器 || |+----+---------+|||+----+---------+| || 信号转换电路 | ----> 输出标准信号给控制系统| |+----+---------+4. 温度变送器的优势和应用领域温度变送器具有以下优势： - 提供稳定、可靠的温度测量和控制。
- 支持远距离传输和远程监测。
- 具备防护性和防腐蚀性能，适合恶劣环境使用。
- 方便安装和维护。
温度变送器的应用领域包括但不限于： - 工业过程控制：如化工厂中的温度监测和控制。
- 环境监测：如空调系统中的温度监测和控制。
- 制造业：如烤箱温度的控制和监测。
总结：温度变送器是一种将温度信号转换为标准电信号输出的设备，它的工作原理是通过温度传感器采集温度信号，并经过放大电路和线性化电路进行处理，最后通过信号转换电路输出给控制系统。
温度变送器
２、反馈回路 (1)输入输出关系
推导过程与直流mV相同。 Uf＝β［ Et ＋(γ － α ） UZ ］ ２)调量程β
R106 大范围 W1 小范围 R111 大范围 W2 小范围 R105 R100 大范围 R103 小范围
目 录
结论 １)调零α
3)改变型号γ
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U f
R122 R121 R122
U c
U c
( R121 R122 ) // R120 ( R121 R122 ) // R122 R115
Ra R a R0 U b
U b
U a
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Ua R121 R115 R121 R122 茂名学院信息学院自动化系 1 (1 ) —过程控制仪表及装置— U a R122 R122 R120 Ua4 1 R0 γ4 U f Ua3 1 γ3 Ra Ua2
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第三节
温度变送器
一、模拟式温度变送器 １、直流毫伏变送器 2、热电偶温度变送器 3、热电阻温度变送器 二、一体化温度变送器
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一、模拟式温度变送器 （一）概述 2、方框图 1、种类
热电偶温度变送器 热电阻温度变送器 直流毫伏变送器
作业：P135
3－15
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目 录
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２、热电偶温度变送器量程单元 茂名学院信息学院自动化系
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报警电路
不同：输入回路（冷端温度补偿）、反馈回路（调零点、量程 增加线性化电路） Et 1、输入回路
(完整版)12 温度变送器(一)
> 功率放大电路
功率放大器把运算放大器输出的 直流电压信号转换成具有一定负 载能力的交流电流信号，通过隔 离变压器输出。
复合管起功放作用 引入射极电阻，一方面是为了稳 定功率放大器的工作状态；另一 方面是为了从R4两端取出反馈0副边电流iL经过桥式整流和阻容滤波,得到4-20mA的直流输出电流 I0， I0在R15上的压降U0作为变送器输出电压信号。
二、直流毫伏变送器量程单元
Ui VZ101
R101
UF IC1
VZ102
Uz’
C101
R140 上
S下
UT
R102
R103
R110 R106
Uf’
R115
d
RPc11
R111 RP21 RP22 R114
R116
RP1 R104
RP2
Uf
I1
R105
R109
R107 I2
Uz
直流毫伏变送器量程单元电路原理图
UT Ui U z ' Ui R103I1 RP11I1'
而I1'
R104 R104 RP1
I1
R104 R104 RP1
R103
Uz RP1 // R104
R105
UT
Ui
R103
RP11R104 R104 RP1
R103 RP1 // R104 R105
R115 R115 R116
Uf
RP22 R114 R115 // R116
R106 Uz
R106 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116 R106 R107
温度变送器的工作原理和分类
温度变送器的工作原理和分类因为感温元件品种繁多，其信号输出类型也多。
为了便于自动化检测，所以对各种温度传感器的信号输出做了统一的规定，也就是为统一的4～20mA信号。
为了使各种温度传感器的输出能统一为4~20MA的信号，所以用了温度变送器。
利用温度变送器来使输入的各种电阻和电势信号，变成了统一的4~20MA的电流信号，这就是温度变送器的由来。
温度变送器完成测量信号的采集后转化成统一的4~20MA电流信号输出。
同时还起隔离作用。
按工作原理分类，主要是热敏元件的不同，有：热电偶，热电阻(金属)，和半导体热敏电阻一体化温度变送器将温度传感元件（热电阻或热电偶）与信号转换放大单元有机集成在一起，用来测量各种工艺过程中-200-1600℃范围内的液体、蒸汽及其它气体介质或固体表面的温度。
它通常和显示仪表、记录仪表以及各种控制系统配套使用。
特点温度传感器温度影响产生电阻或电势效应，经转换产生一个差动电压信号。
此信号经放大器放大，再经电压、电流变换，输出与量程相对应的4-20mA的电流信号。
热电偶一般用于中高温的测量，而热电阻主要是低温的测量。
采用何种，具体看看下面的介绍： 热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是： ①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A 和B焊接起来，构成一个闭合回路。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
温度变送器的原理及应用实验
温度变送器的原理及应用实验1. 温度变送器的概述温度变送器是一种用于测量和转换温度信号的设备。
它可以将温度信号转换为标准的电流信号或电压信号，从而方便传输和处理。
温度变送器通常由温度传感器和信号转换器组成，具有广泛的应用领域，包括工业自动化、仪器仪表、环境监测等。
2. 温度变送器的工作原理温度变送器的工作原理基于热电效应、热敏效应或热电阻效应，具体取决于所采用的温度传感器的类型。
以下是几种常见的温度传感器及其工作原理：2.1 热电偶热电偶是利用两种不同金属导线的热电效应产生电压差来测量温度的传感器。
当两根不同金属导线的连接处温度发生变化时，由于两种金属的热电特性不同，会在连接处产生热电势。
通过测量这个热电势的大小，可以确定温度的变化情况。
2.2 热敏电阻热敏电阻是一种根据材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值也会发生变化。
通过测量热敏电阻的电阻值，可以推断出温度的变化情况。
2.3 热电阻热电阻是一种利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
与热敏电阻类似，当温度发生变化时，热电阻的电阻值也会发生变化。
热电阻常用的材料有铜、铂等，其中铂电阻常常被用作温度变送器的传感器。
3. 温度变送器的应用实验为了更好地理解温度变送器的原理和应用，可以进行一些实验来验证其性能和功能。
下面是一些常见的应用实验：3.1 温度测量实验在这个实验中，我们可以使用温度变送器来测量不同介质的温度。
首先，选择一个合适的温度传感器（如热电偶或热敏电阻），将其与温度变送器连接。
然后，将传感器放置在要测量温度的介质中，并记录变送器输出的电流或电压信号。
通过比较变送器的输出信号和已知温度值，可以评估温度变送器的准确性和精度。
3.2 温度控制实验在这个实验中，我们可以利用温度变送器来控制一个加热或冷却设备，以使温度保持在预定的范围内。
首先，将温度传感器和温度变送器连接，并将变送器的输出信号与控制装置（如PLC或PID控制器）连接。
变送器教程ppt课件
3) 当Vf继续增加，Vf2<Vc≤Vf3时，VS1导通，而VS2、VS3均 截止，将Rf9并联到支路1，此时折线斜率为α2；
4) 以此类推，当Vf继续增加，达到Vf3<Vc≤Vf4和Vf4<Vc≤Vf5 时，VS2和VS3相继导通，相继支路3和支路4的电阻并联 到电阻网络中去，此时，折线斜率为α3和α4。从而用4段 折线逼近热电偶的非线性特性。
DDZ-Ⅱ
DDZ-Ⅲ
3. 变送器的发展：
首先是传感器和变送器分离。传感器是借助敏感元
件按一定的规律（物理、化学等）将非电物理量形式的
信号转换成电信号。变送器是将传感器输出的电信号（
微弱的电流、电压等）转换成标准信号。
现在是传感器和变送器功能合一。变送器为输出标
准信号的传感器，由于微机械加工技术和微电子技术的
Ø1151型电容式差压变送器是该类变送器的典型产品。 以1151型压力变送器为例，美国Rosemount公司开发
的产品，综合误差为量程的±0.25% 。国内上海自动化仪 表一厂，西安仪表厂等引进生产。原理框图如图所示。它 是将传感器和变送器合二为一。传感器由敏感器和测量电 路组成。
12
电容式差压变送器组成方框图
供
防爆型式 安全
AC 220V 独供 防爆型 无
DC 24V集中供 并有断 用 源 安全火花型
有
构、 路 和 功能
气元件 差 送器 温度 送器
分立元件 双杠杆机构① 无 性化 路
集成 件 矢量机构 有 性化 路
器
偏差指示 硬手 手 －自 切 需先平衡 无保持 路 功能一般
温度变送器工作原理【附图】
温度变送器的工作原理是：通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，一般测量精度较高。
在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。
但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。
温度变送器一般由测温探头，即热电偶或热电阻传感器和两线制固体电子单元组成。
采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。
温度变送器广泛应用于工业、农业、商业等部门。
随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量-153℃以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计等。
扩展资料温度变送器的维护：1、通电情况下，严禁打开电子单元盖和端子盖，允许进行外观检查：检查变送器，配管配线的腐蚀、损坏程度以及其它机械结构件的检查。
2、禁止在现场打开端子盖和视窗，只许在控制室内用手持通讯器进行调整。
3、搁爆变送器的修理必须断电后在安全场所进行。
4、接线通过钢电线管，并且管路使密封接头密封，为防止爆炸气体或由爆炸引起的火焰转移，密封、隔绝管路。
作用：将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。
温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。
电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号，连续输送到接收装置。
温度电流变送器是把温度传感器的信号转变为电流信号，连接到二次仪表上，从而显示出对应的温度。
比如，图中该温度传感器的型号为PT100，那么温度电流变送器的作用就是把电阻信号转变为电流信号，输入仪表，显示温度。
温度变送器的基本原理
温度变送器的基本原理
温度变送器由量程单元和放大单元两部分组成。
量程踩元由输入电路和反馈电路组成的线路板构成。
量程单元因输入信号的不同而各不相同，有与直流毫伏、热电偶和热电阻三种输入方式相匹配的三种量程单元，而放大单元对三种输入通用。
直流毫伏信号可以由任何传感器或敏感元件所提供，直流毫伏量程单元比较简单，在将直流毫伏信号放大5倍之前有一调答电路使得输入信号Ui=0时，输出信号Uo=1v(标准信号协议规定)，为满足这一要求还设计一个反馈电路，使输出电压Uo与反馈电压Uf有确定关系：Uo=5Uf。
需反复调整调零电位器W1和反馈电位器Wf，才能达到精确度的要求。
而热电势量程单元则必须有冷端补偿和线性化功能。
冷端补偿用电桥法，与前述基本相同。
线性化功能是因为热电势与温度的变化关系为非线性关系，设计一个负反馈电路令其具有折线特性，各段折线的斜率不同，但近似可视为曲线，使得闭环放大倍数随输入热电势的大小呈曲线变化，这就基本上抵消了热电偶的非线性，输出电压使基本正比于温度。
热电阻量程单元采用二线制引入热电阻。
对于铂电阻，电阻—温度曲线为单调上凸曲线，随留温度升高，阻值增量越来越小.设计一正反馈电路，使得输出信号的增长随着输入电阻值的增大越来越显著，即输出电比阻值曲线为上凹曲线，从而实现线性化功能。
而铜电阻本身有良好线性，用不着线性比。
放大单元采用集成运算放大器加功率放大器的基本电路。
上述温度变送器测直流毫伏时、量程为3-100mv，零点迁移量-50-50mv;与热电偶匹配量程为3-60mV;与铂热电阻匹配时量程为-100-500℃。
精度等级都是0.5级。
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势为25mV和当温度变化t 50
两个条件进行计算。
℃时|Uz||Et |
2)线性化电路
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。
线性化电路原理
r1 U Uaf (1R R1 2)R0R aRa r2 U Ua f (1R2R /1/R)R0R aRa r3 U U a f (1R 2R /1/R )R 0R aR /a/R //R
R 1/ 0 R 1 /6 0 R R 1 1 7 / 0 1 R R 1 / W 6 1 2 0 R R 1 1 7 1 1 R R W 1 1 4 2 / 1 1 R / 1 5( 1 R 4 6 )R 1 R 1 1 R 1 1 5 U 1 5 f6
R10R611R111R111R4W21R11R511R5116R4Io
3.3.1.典型模拟式温度变送器
模拟式温度变送器实
例
——— DDZ-ІІІ型温度变
送器
DDZ-ІІІ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
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。
现介绍其中三种：
❖直流毫伏变送器 ❖带非线性补偿电路的热电偶温度变送器 ❖热电阻温度变送器。
线性化电路
线性化电路
应用Δ→Y变换和同相端输入运放电路的输出输入关系 式 ,可以求得
Ub
R1 1
15R1
2
R1 R 20121 0R121R1
R12R0122
2
2Uf
R120R121R122
Ua
Ra Ra Ro
Ub
1
Ua Uf
1RR112221RR1121251R12R112R012
2
输入信号断路报警电路
③变送器的静特性 I0
分压公式 Δ → Y变换
等效电源定理 叠加定理 分压公式
U TE iR 10 3R R W a1b /R R /1 10 0 3 4R 10U 5z
Ei
Rab R103 R105
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
UZ
UFR10/6/R1R 0W 72R 2 11R 11R 1W 42R 11 R/1 5/1R (41R 11 61/R 5/4R )(11 6 R4)R10R 6 10R6 10U 7 z
(1)直流毫伏变送器
——把直流毫伏信号Ei 转换成4～20mADC电流信号
直流毫伏变送器线路原理图
①②③④ ⑤
直流毫伏变送器构成方框图
a.电压放大器
失调电压的温漂系数要求:
温度变化Δt时失调电压的变化量ΔUOS为
UOSUtOSt
设η 为由于ΔUOS的变化给变送器带来的附加误差
即 U OS
R R
106 107
1/
Uz
UTEi UZ
UF
R4
Io
Uz
UF
UT
I0R 4Ei R 4()UZ
讨论：
a.时，R4得(到为正 )直向Uz流调毫零伏信变号送，器即的可调实零现信负号向。迁移；而当当
时，得到负向调零点迁移量；
b. 为R 4 输出与输入之间的比例系数。改变R114可以大幅度 地改变送器的量程。而调整电位器W2，可以在小范围
1)热电偶冷端补偿电路
补偿原因：热电偶产生的热电势Et,与热电偶的冷端温度有关
补U 偿T原理Et分U 析z：Et R10R510(R 0CR1u10R3 R 1C 0R)31C u/R1/uC RC 2uR2uC2uR100Uz E tR 1 10(R 510 0R 10 R 3 C R 1 C R u1 C u 2R uC2u )U Z
t↑
Et
U z
1
1
Et R10(5R10 0 R103 1 1 )UZ
|Uz||Et |
RC1u RC2u RC2u RC1u
RCu1、RCu2为铜线绕电阻，其阻值在0℃时为 50Ω。
R105、R103和R 100为锰铜线绕电阻或精密度金 属膜电阻，R105=7.5kΩ，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
内改变比例系数；
c.零点和满度必须反复调整。
(2)热电偶温度变送器
与各种热电偶配合使用，将温度信号变换为成比例 的4～20mADC电流信号和1～5VDC电压信号。
热电偶温度变送器量程单元
线路上的两点修改
① 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。 ② 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。
各类温度变送器的工作原理演 示文稿
在与测温元件配合使用，温度变送器的输出 有两种形式：
(1) 输出与温度之间呈线性关系，但输出与变 送器的输入信号（Et或Rt）之间呈非线性关系
(2) 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（Et或Rt）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
二极管VT6导通，VT5截止，从 而产生了电流ic2
c.隔离输出电路
作用：避免输出和输入之间有直接的联系
d.直流/交流/直流变换器
作用：对仪表进行隔离式供电
②量程单元
②量程单元
输入回路：起限流和限压作用 零点调整电路：实现零点调整和零点迁移的作用 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。
U i
UtOSt/Ui
UOS Ui
t t
0.3V/C
因此，应采用低漂移型高增益运算放大器
①放大单元
放大单元包括放大器和直流/交流/ 直流变换器两部分
放大器: 电压放大器、功率放大器 和隔离输出电路
直流/交流/直流变换器:直流/交流变换器 和整流、滤波、稳压电路
b.功率放大器
作用：放大和调制
正半周期时: 二极管VT5导通，VT6截止 ，由输入信号产生电流ic1 负半周期时:
1R0
Ra
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
r2U Uaf
1R121R11 R122 R12
251RR112201//RR112129
1R0
Ra
3)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4～20mADC电流信号和1～5VDC电压信号