第四节传感器与变送器
电容传感器专题知识讲座
2024/10/1
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一、电容板材在线测厚仪
测量过程：
电容测厚仪用于测量金属带材在轧制过程中旳厚度变化。 带材是电容旳动极板，总电容Cx=C1+C2作为桥臂。 利C1、C2两个极板当带材上下波动时Cx=C1+C2总旳电容量 不变；而带材旳厚度变化使电容Cx变化。
Cx=C1+C2
蓝色为传动、辊绿色为轧辊、黄色为带材、红色为测
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量极板
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二、硅微加工加速度传感器
图示加速度传感器以微细 加工技术为基础，既能测量交 变加速度（振动），也可测量 惯性力或重力加速度。其工作 电压为2.7～5.25V，加速度测 量范围为数个g，可输出与加 速度成正比旳电压也可输出占 空比正比于加速度旳PWM 脉 冲。
K
C X
b
结论：
增大极板长度，减小极板距离都可提升敏捷度
变面积式电容传感器敏捷度K为常数；
输出特征为线性；
2024/10/1 适合大位移测量。
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变面积式电容传感器旳特征
同心圆筒变面积式：
2R
2r
x
电容变化及敏捷度为
Cx
2 (h
ln(R r )
x)
C
(1
x h
)
3
h0
K dCx 2
dx ln(R r )
C
x x
C
ε
敏捷度为：
K
dCx dx
(
S
x) 2
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热工测量及仪表_第4章_显示仪表
0
xcz--102
刘玉长
1 5
（2）工作原理
根据电磁感应原理，当有mV信号加在动 圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过 动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作 用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指 向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力 使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张 丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出 温度的大小。
R调：
热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数， 调整R调使R外=15Ω
刘玉长
R热敏 与 R并：
R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。 因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈 的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况 下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低， 此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减
第四章 显示仪表
第一节 概述 第二节 模拟式显示仪表 第三节 数字式显示仪表 第四节 常用显示仪表简介 第五节 仪表防爆知识
刘玉长
第一节 概述
显示仪表：
凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或 累积的仪表。
一、定义
显示仪表是指接收检测元件(包括敏感元件、传 感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换， 以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
自动化仪表ppt课件
K=t℃+273.15 ℉=9/5℃+32
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵 敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等 阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装， 应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在 ≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管 要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
4、可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表人员的维护量,在济济条件
允许等条件下,尽可能的选用高可靠性仪表。
第五节 自动化调节系统的基本概念
仪表自动化的主要内容一般包括： 自动检测系统？利用各种检测仪表对工艺参数进行检测指示
或记录。 自动信号和连锁保护系统？当参数超过允许范围，信号系统
发出声光告戒操作人员。如工况已达到危险状态连锁系统立 即自动打开安全阀或紧急停机防止事故进一步发生。 自动操作系统？根据预先规定的步骤自动的使生产进行周期 性的操作。 自动调节系统？由于各种工艺条件是不断变化的，生产中的 参数就可能偏离或波动，这就需要一些自动调节装置对某些 偏离的参数进行调节。
膜片式弹性元件：膜片式弹性元件根据结构的不同可分为膜片 和膜盒。
波纹管式弹性元件：是一个周围为波纹状的薄壁金属圆桶。
弹簧管压力表：
其用途不同，可分为普通压力表、耐腐蚀 氨用压力表、禁油的氧气压力表。
弹簧管压力表的结构：弹簧管、拉杆、扇 形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、 调整螺钉、接头。
化工仪表及自动化第二章ppt
帕
1
兆帕
1×106
工程大 9.807×104 气压
1×106 1
1.0197×10 9.869×10-6
-5
10.197
9.869
9.807×
1
10-2
0.9678
7.501 ×10-3
7.501 ×103
735.6
1.0197 ×10-4
1.0197 ×102
10.00
1.450×10-4 1×10-5
化工自控仪表识用与操作
主讲人: 周寅飞 扬州工业职业技术学院化学工程系
化工自控仪表识用与操作
第二章 压力检测
目录：
❖ 压力单位及测压仪表
❖ 弹性式压力计
❖ 弹性变片式压力传感器 ❖ 压阻式压力传感器 ❖ 电容式压力传感器
❖ 智能式变送器
❖ 智能变送器的特点 ❖ 智能变送器的结构原理
智能压力变送器
HAKK-3851高精度智能变送器46
第五节 压力计的选用及安装
一、压力计的选用
压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求， 结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析， 一般考虑以下几个问题。
仪表类型的选用 仪表测量范围的确定 仪表精度级的选取
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第五节 压力计的选用及安装
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。
⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自 修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能, 简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分 方便。
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第四节 智能式变送器
二、智能变送器的结构原理 从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。 从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部 分。
传感器概述
第一章传感器概述1．1 传感器的组成与分类1．1．1 传感器的定义✧传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。
✧传感器输出信号有很多形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号的形式由传感器的原理确定。
1．1．2 传感器的组成✧一般讲传感器由敏感元件和转换元件组成。
但由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
因此调节信号与转换电路及所需电源都应作为传感器组成的一部分。
如图1-1所示。
传感器组成方块图✧常见的调节信号与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，他们分别与相应的传感器相配合。
1．1．3 传感器的分类✧表1-1 按输入量分类、按工作原理分类、按物理现象分类、按能量关系分类和按输出信号分类。
1．2 传感器在科技发展中的重要性1．2．1 传感器的作用与地位将计算机比喻人的大脑，传感器比喻为人的感觉器官。
功能正常完美的感觉器官，迅速准确地采集与转换获得的外界信息，使大脑发挥应有的作用。
自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。
1．2．2 传感器技术是信息技术的基础与支柱现代信息技术的基础是信息采集、信息传输与信息处理，它们就是传感器技术、通信技术和计算机技术。
传感器在信息采集系统中处于前端，它的性能将影响整个系统的工作状态和质量。
1．2．3 科学技术的发展与传感器有密切关系传感器的重要性还体现在已经广泛应用于各个学科领域。
如工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、机器人技术、资源探测、海洋开发、环境监测、安全保卫、医疗诊断、家用电器等领域。
1．3 传感器技术的发展动向✧传感器技术共性是利用物理定律和物质的物理、化学和生物特性，将非电量转换成电量。
✧传感器技术的主要发展方向一是开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化与智能化。
建筑环境测试技术之压力测量
压力不超过仪表量程的3/4，压力波动较大 时，最大工作压力不超过仪表量程的2/3。 • 为保证准确度，最小工作压力不低于满量 程的1/3。 • 选择量程应首先满足最大工作压力条件。
2．仪表精度的选择
❖ 根据在测量时允许的最大测量误差选择仪表，可根据仪表的精度等级算出用该 仪表测量可能引起的最大示值绝对误差。
将弹性元件的位移转变成
电信号。 1．电容式压力压差变送器： 采取差动电容方式。 膜片 d7.5—75mm ， δ0.05— 0.2mm ， maxΔd=0.1mm 。
•特点：灵敏度高、精度高，精度 可达0.2、0.25，稳定可靠。尤适 用于测高静压微压差的场合。
k2
s 4
2．霍尔压力变送器
（1）霍尔效应：把半导体单晶薄片置于磁 场B中，如果在它的两个纵向面上通以一定 大小的电流，则在晶体的两个横向端面之
问题？
1. 斜管式微压计用水作介质，可以吗？ 2. 液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读
数，在水中加入红墨水，可以吗？ 3. 斜管式微压计，调零时，总调不到，可能的
原因是什么？ 4. 斜管式微压计，测量时看不到液柱，是怎么
回事？
五、液柱式压强计使用注意事项
• 液柱式压强计虽然构造简单、使用方便、测量准确度高，但耐 压程度差、测量范围小、容易破碎，其示值与工作液体密度有 关，因此在使用中必须注意以下几点：
因为： R1 R2 R1' R2'
可得:
' 均匀壁厚圆形弹簧管不可用
弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为7-8o，弹簧管作成多圈时，自由 端的位移可达45o。弹簧管的自由端的位移可通过杠杆机构带动指针转动， 这种机构的指针最大转角为180o，通常作成90º的回转角。最常用的传动 机构为杠杆—扇形齿轮机构，可使指针转动270o。
测控电路第5版_CH1绪论
第二节 对测控电路的主要要求(2)
影响测控电路精度的主要因素有哪些？ 其中那几个因素是最基本的？
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
第二节 对测控电路的主要要求(3)
为什么说测控电路是测控系统中最灵活 的环节，它体现在哪些方面？
1、模数转换与数模转换 2、信号形式的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算
谢谢光临
Thanks for listening
请提问
Question, please
锁 存 器
锁 存 指 令
计 算 机
电路
辨向电路
指令传感器 手动采样
图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(7)
测量电路 传感器 扰动量
给定 机构
设定 电路
放大 电路
转换 电路
执行 机构
被控 对象
输 出
控制电路
图1-8 开环控制系统的基本组成
第四节 测控电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的类型与组成(8)
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(1)
一、模拟式信号
(一)非调制信号
x 2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
t
举例： 温度信号； 流量信号； 力信号
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(2)
(二)已调制信号 例：用电感传感器测量工件轮廓形状 几个重要概念： 1、载波频率（carrying frequency) 2、载波信号（carrying signal) 3、调制信号（modulating signal) 4、已调信号（modulated signal) 5、调幅信号（amplitude modulated signal) 6、调频信号（frequency modulated signal)
温度元件检修规程(全)
温度元件检修规程第一节工业用热电偶维护检修规程1总则1.1主题内容与适用范围本规程规定了工业用热电偶的维护、检修、投运及其安全注意事项的具体技术要求和实施程序。
本规程适用于热力装置中在线使用的银铭一银硅（K型）热电偶（以下简称热电偶），其他型号热电偶亦应参照使用。
1.2基本工作原理热电偶基于热电效应原理工作。
1.3构成及功能热电偶主要由热电偶元件、保护套管和接线盒构成。
热电偶元件将温度的变化转换成热电势的变化。
保护套管用于隔离工艺介质,保护热电偶。
接线盒用于与二次仪表连接。
1.4.2规格测量范围：-40~1200℃热电极直径：0.2~3.2mm各种规格1.5对维修人员的基本要求维修人员应具备如下条件：1.5.2了解工艺流程及该热电偶在其中的作用；1.5.3掌握数学基础、电工技术基础、电子技术基础、化工测量仪表及维修等方面的基础理论知识；1.5.4掌握热电偶的维护、检修、投运及常见故障处理的基本技能；155掌握常用测试仪器和有关的标准仪器的使用方法。
2完好条件2.1零部件完整，符合技术要求，即：2.1.1铭牌应清晰无误；2.1.2零部件应完好齐全并规格化；2.1.3紧固件不得松动；2.1.4端子接线应牢靠；2.1.5保护套管应无泄漏;2.1.6新制热电偶测量端焊接要牢固，表面应光滑，无气孔、无夹灰，呈近似球状；2.1.7新制热电偶的电极直径应均匀、平直、无裂纹，使用中的热电偶不应有严重的腐蚀或明显缩径等缺陷。
2.2运行正常，符合使用要求，即：2.2.1运行时，热电偶应达到规定的性能指标；2.2.2正常工况下，热电偶工作温度应在该热电偶测量范围的20%-80%;2.2.3热电偶接线端子所处的环境温度不应超过100o C o2.3设备及环境整齐、清洁，符合工作要求，即：2.3.1热电偶保护套管应清洁、无锈蚀、漆层应平整、光亮、无脱落；2.3.2线路标号应齐全、清晰、准确；2.3.3补偿导线不得靠近热源及有强磁场的电气设备；2.3.4穿线管和软管应敷设整齐。
TG说明书
3151TG 系列智能压力变送器使用说明书上海自动化仪表股份有限公司自动化仪表一厂目录第一节概述 (1)产品用途 (1)产品技术特点 (1)产品应用特点 (2)第二节工作原理 (4)第三节安装 (5)安装时需要注意的问题 (5)导压管 (6)电源与负载电阻 (6)变送器接线与关联设备要求.................................. 错误!未定义书签。
第四节调试 (7)零点量程设置方法 (8)LCD液晶显示器显示模式设置 (8)使用前的调试 (8)操作中注意的的事项： (8)变送器写保护与电流报警设置 (8)第五节维护 (10)第六节防爆变送器的安装、使用注意事项 (10)第七节变送器主要功能 (10)第八节变送器的主要技术性能指标 (11)第九节 3151TG系列智能压力变送器选型代码 (12)第十节产品出厂随机附件 (13)第十一节产品质量承诺 (13)第十二节变送器与安装支架外形尺寸 (13)附录1: 3151用SY-M7型LCD液晶显示器设置说明 (14)附录2：防爆变送器的安装、使用注意事项 (16)附录3：变送器选用抗电源干扰“K”选项后主要电气技术特性 (18)第一节概述产品用途3151TG系列智能压力变送器作为一种高精度智能的现场压力参数的检测仪表，在过程控制系统中具有广泛的用途，可以来测量各种介质在液体，气体和蒸汽状态下的压力、液位等参数，并将被测的压力参数转换成4-20mA标准电信号输出，该输出可以作为指示、记录和各种控制、调节系统的输入信号，输出信号选项为B系列的变送器同时采用HART协议传输数字信号，具有与手操器或上位机进行参数组态，输出信号选项为G系列的变送器不采用HART协议通信，具有本机输出参数组态功能，不需要手操器或上位机进行操作，能适应不同用户的需要。
3151TG系列智能压力变送器具有非常丰富的品种，这些品种可以精确地测量低压力至高压力，具有体积小、重量轻、精度高等优点，带有现场显示和就地操作功能，具有全系列的品种和规格供用户选择，可广泛应用于化工、石油、冶金、电站等部门的工业自动化控制系统中。
安全检测与仪表课程热电阻式传感器
应用：点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路
热敏电阻的结构形式
构成：热敏探头、引线、壳体
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电
学习查“铂热电阻分度表”
铂热电阻传感器
铂热电阻缺点：响应速度慢、容易破损、 难于测定狭窄位置的温度。
现逐渐使用能大幅度改善上述缺主要应用：钢铁、石油化工的各种工艺过程；纤 维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自动装 置；空调、冷冻冷藏工业；宇航和航空、物化设 备及恒温槽
图2-24 MQN型气敏电阻结构及测量电路
MQN型气敏半导体器 件是由塑料底座、电 极引线、不锈钢网罩、 气敏烧结体以及包裹 在烧结体中的两组铂 丝组成。一组铂丝为 工作电极，另一组 （下图中的左边铂丝） 为加热电极兼工作电 极。
气敏电阻工作时必须加热到200300℃，其目的 是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏 电阻表面的污物（起清洁作用）。
1、金属热电阻传感器
－200～+500℃范围的温度测量 特点：精度高、适于测低温。
2、半导体热敏电阻传感器
应用范围很广，可在宇宙航船、医学、工业及家用电 器等方面用作测温、控温、温度补偿、流速测量、液 面指示等。
1、金属热电阻传感器
工业广泛使用，－200～+500℃范围温度测量。 在特殊情况下，测量的低温端可达3.4K，甚至更 低，1K左右。高温端可测到1000℃。 温度测量的特点：精度高、适于测低温。 传感器的测量电路：经常使用电桥, 精度较高的 是自动电桥。 为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成 的测量误差，常采用三线制和四线制连接法。