功率变送器原理

电压变送器是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。下面我们来看看电压变送器的工作原理，电压变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4~20mA（通过250Ω 电阻转换DC 1~5V或通过500Ω电阻 转换DC2~10V）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示仪表）。 电压变送器原副边高度绝缘隔离，两线制输出接线，辅助工作电源+24V与输出信号线DC4~20mA共用，具有精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国内首创4种补偿措施和6大全面保护功能，两线端口防感应雷能力强，具有雷击波和突波的保护能力等优点。特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统。　　电压变送器-性能优点　　1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，传输线可用非常便宜的更细的双绞线导线；　　2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能抵抗降低干扰；　　3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4~20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1~5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；　　4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等造成精度的差异；　　5、将4mA用于零电平，使判断开路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。　　6、 在两线输出口容易增设防浪涌和防雷器件，有利于安全防雷防爆。　　DH4-20mA电压变送器　　变送器模块是采用意法半导体（ST）ASIC芯片为实现无源交流隔离传感器（互感原理）的两线制电流遥测技术手段而定型生产的单片模块产品。无源交流隔离传感器（互感原理）输入的电压信号经整流滤波和I/V转换后输出一个随I1线性变化的直流电压信号U2,U2作为浮地控制信号去控制该模块输出4~20mA的标准化电流环路，该模块实现了无源交流隔离传感器信号变换为两根连接线路发送的呈线性比例的环路电流，接受器通过测量已知电阻RL两端的压降对环路电流进行检测。　　导轨安装型交流电压变送器技术参数　　1.准确度（精度）：通用工业级0.5%,定制0.2%;　　2.线性度：通用工业级0.5%,定制0.2%;　　3.额定工作电压：DC+24V±20%,极限工作电压≤35V,定制AC220V+15%;　　4.电源功耗：DC+24V静态4mA,动态时相等与环路电流，内部限制25mA+10%,功耗0.6W;　　定制AC220V,功耗1W;　　5.额定输入吸收功率：电流类型≤1VA,电压类型≤1VA;　　6.额定输入：70V,100V,120V,250V,300V,450V,500V,600V,800V,1000V或其他定制；　　7.额定工作频率：50/60Hz;　　8.输出形式：标准两线制DC4~20mA;　　9.输出温漂系数：≤50ppm/℃；　　10.响应时间：≤100ms;　　11.输出负载电阻：RL（Ω）=（24V-10V）/0.02A=700Ω；　　注：（1）标准V+24V时负载电阻RL为700Ω；　　（2）RL等于转换1~5V的250Ω电阻加上两根传输线路总铜阻；　　12.输入过载能力：电流类型：1.5倍连续，30倍/秒，电压类型：1.2倍连续，30倍/秒；　　13.输出过流保护：内部限制25mA+10%;　　14.两线端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护能力：TVS抑制冲击电流能力为35A/20ms/1.5KW;　　15.两线端口设置有+24V电源反接保护；　　16.输出电流设置有长时间短路保护限制：内部限制25mA+10%;　　17.输入/输出绝缘隔离强度：AC2000V / 1min、1mA,或其他定制；　　18.输入/输出绝缘电阻≥20MΩ（DC500V）；　　19.工作环境：-25℃~+70℃，20%~90%无凝露；　　20.贮存温度：-40℃~+85℃，20%~90%无凝露；　　21.安装方式：DIN-35mm导轨安装及M4螺钉固定；　　22.执行标准： GB/T13850-1998.

压力变送器分压力变送器、差压变送器、绝压变送器等系列。型号有3051C系列、3051D系列、3051L系列、1151系列、EJA系列。压力变送器工作原理为：被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片 与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。 当两侧压力不一同时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不同，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。 A/D转换器将 解调 器的电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它进行传感器线性化。重置测量范围。工程单位换算、阻尼、开方，，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。 本微处理器中有16字节程序的RAM，并有三个16位计数器，其中之一执行A /D转换。 D/A转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号微调数据，这些数据可用变送器软件修改。数据贮存在EEPROM内，即使断电也保存完整。 数字通信线路为变送器提供一个与外部设备(如275型智能通信器或采用HART协议的控制系统)的连接接口。

变送器的工作原理？

0.5V　　应变桥电流变送器　　由XTR115构成应变桥电流变送器的电路如图2所示。将脚3视为公共地，由脚1给应变桥提供+2.5V的电源电压。前置放大器采用TL061型单运放（亦可采用OPA2277型双运放，仅用其中的一个运放），由+5V稳压器单独给运放供电。RI为20kΩ输入电阻，C为降噪电容，VT为外部NPN功率管，可选2N4922,TIP29C或TIP31B等型号。以2N4922为例，其主要参数为UCEO=60V,ICM=1A,PCM=30W.该电路的工作原理是当试件受力时，应变桥输出的电压信号首先经过前置放大器放大成0.8~4V的输入电压UI,再通过RI转换成40~200μA的输入电流II,最后经XTR115放大100倍后获得4~20mA的电流。　　需要指出，XTR115只能配NPN功率管，不能配MOS场效应功率管。外部功率管应满足XTR115对电压、电流的要求，使用中还须给功率管装上合适的散热器。　　保护电路的设计　　保护电路应兼有反向电压保护与正向过压保护两种功能。XTR115的保护电路如图3所示。反向电压保护电路由二极管整流桥VD1~VD4组成，可防止因将环路电源的极性接反而损坏芯片。整流二极管可选用1N4148型高速硅开关二极管，其主要参数为URM=75V,Id=150mA,trr=4ns.采用桥式保护电路之后就不用再考虑环路电源的极性，因为，无论Us的极性是否接反，它总能保证U+端接得是正电压。鉴于在任何时刻整流桥上总有两只二极管导通，因此，在计算环路电压ULOOP时须扣除两只硅二极管的正向压降（约为1.4V），由式（2）确定。　　ULOOP=Us-IORL-1.4（2）　　过压保护电路采用一只1N4753A型稳压管，其稳定电压为36V,稳定电流为7.0mA.当环路电压过高时就被钳位到36V.实验证明，即使环路电压达到65V,XTR115也不会损坏。为了改善瞬态过压保护特性，还可采用Motorola公司生产的P6KE39A型瞬态电压抑制器（其英文缩写为TVS,亦称瞬变电压抑制二极管）来代替稳压管。P6KE39A的钳位电压UB=39V,钳位时间仅为1ns,其性能远优于齐纳稳压管　　配J型热电偶的电流变送器电路http://www.dzsc.com/data/uploadfile/201210817330508.jpg图4 带冷端温度补偿的J型热电偶输入电路　　由XTR101构成带冷端温度补偿功能的J型热电偶输入电路，如图4所示。该电路可将温度信号转换成4~20mA的电流信号。Rs为满量程（SPAN）设定电阻，其电阻值由式（3）确定。　　Rs=40/（3）　　式中：ΔIo=20mA-4mA=16mA.　　例如，当UI=100mV时，由式（3）不难算出，Rs=278Ω。Rs的引线应尽量短，以减小干扰。当Rs=∝时，UImax=1V.Rp为调零电位器，在0℃下调整Rp可使Io=4mA.冷端温度补偿电路由二极管VD1,分压电阻R1和R2组成，R1及R2均采用精密金属膜电阻。　　J型热电偶在-200℃~+750℃测温范围内的平均温度系数αT=+51.70μV/℃。硅二极管正向压降的温度系数αD≈-2.1mV/℃，经过R1和R2分压后　　αD′=αD?=-2.1×=-52μV/℃≈-αT　　因为αD′与αT的大小相等而方向相反，二者又分别接到XTR101的负输入端和正输入端上，所以在室温下二者能互相抵消，从而实现了冷端温度（即环境温度）补偿，使温差热电势仅仅与被测温度有关（e=αTT），不受环境温度变化的影响。XTR101能输出两路1mA激励电流，分别接J型热电偶和电阻分压器。反向电压保护电路由VD2组成，当Us接反时VD2截止，电源不通。正常工作时VD2导通，环路电压ULOOP=Us-IORL-0.7V.　　电流变送器技术参数：　　●精度：优于0.5% ;　　●非线性失真：优于0.5%;　　●额定工作电压Vcc:+24V±20% ,极限工作电压：≤35V ;　　●电源功耗：静态4mA,动态时相等于环路电流，内部限制25mA+10%;　　●额定输入：5A……1KA（42个规格）；　　●穿孔穿芯圆孔直径：9、12、20、25、30mm;　　●输出形式：两线制DC4~20mA;　　●输出电流温漂系数：≤50ppm/℃；　　●响应时间：≤100mS;　　●输入/输出绝缘隔离强度：AC3000V / 1min、1mA;　　●输出负载电阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA　　●输入过载保护：30倍1min;　　●输出过流限制保

风压变送器抗的抗干扰能力比较强、耐酸碱而且长期稳定可靠，是工业实践中最常见的一种压力变送器，它采用进口的传感器和放大电路高度集成，敏度高、精度高。　　　　风压变送器的工作原理：　　风压变送器的工作原理风压传感器的压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。　　　　风压变送器的功能特点：　　1、稳定性好，满度、零位长期稳定性可达0.2%FS/年。　　2、固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。　　3、安装方便、结构简单、经济耐用。　　4、具有反向保护、限流保护电路，异常时送器会自动限流在35MA以内。

简述温度(差)变送器的工作原理 答:在热工测量中，通常用各种标准刻度的热电偶或热电阻检测温度和温差，这些一次元件所显示的是直流毫伏或电阻欧姆等变化数据。温度或温差变送器的作用是把上述一次元件的不同输出转变为统一的“0-10”的直流电流信号，作为调节、控制、记录、显示等装置的标准输入信号。 目前常用DBW型温度(差)变送器实质上是个低电平的直流毫伏变送器。温度(差)变送器。 (3)采用晶体管或磁调制的变送器. 它利用了热电偶由于温度变化可输出变化的毫伏直流电压，热电阻阻值会因温度变化而发生变化的原理。通过上述调制方法使输入量的变化和输出量的变化保持线性关系，经过电子放大器后转换成直流电流输出。

压力变送器的作用原理压力变送器其测量部分基本构造可以看做是一个被传感器隔成两部分的空间当这两个部分的压力不等时，作用在传感器上使传感器产生位移或者位移的趋势（力）检测这种位移或者位移的趋势就可以测出压力。常见的传感器有膜片、弹簧管、波纹管，其中膜片在变送器上应用最为广泛。　　　 传感器位移或者位移趋势的检出，基本方式有：直接用过位移带动杠杆；使位移的趋势（力）挤压压电元件产生电信号；把膜片位移当做电容的极板变化测量电容；在膜片上帖应变电阻再测量电阻变化；……　 压力变送器将测到的液体、气体或蒸汽的液位、密度与压力的可用信号转换成4－20mA DC的电流信号输出，也可与HART手操器相互通讯，通过它们进行设定、监控等。　　 压力变送器测量部分被隔成两部分的空间，如果两个空间接入不同的压力，测到的是压（力）差　　 1、如果两个空间一个接入被测压力，一个连接大气，测到的是压力（表压）；　 2、如果两个空间一个接入被测压力，一个完全真空密封，测到的是绝对压力。

[size=15px][b]工作原理：[/b][/size]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。温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4～20mA电流信号输出。[size=15px][color=white][back=#3c40eb][b]安装要求：[/b][/back][/color][/size]1、安装前，检查配件是否齐全，紧固件有无松动,将天线拧紧。2、安装时，注意轻拿轻放，切勿敲、摔。将天线拧紧后即可正常工作3、安装后，加电后，禁止非操作人员打开前盖，如操作人员误操作后，严禁保存，断电后重新开启即可。[b]主要产生误差的原因：[/b][list][*]被测介质温度升高或者降低时变送器输出没有变化，这种情况大多是温度变送器密封的问题，可能是由于温度变送器没有密封好或者是在焊接的时候不小心将传感器焊了个小洞，这种情况一般需要更换变送器外壳才能解决。[*]输出信号不稳定，这种原因是温度源本事的原因，温度源本事就是一个不稳定的温度，如果是仪表显示不稳定，那就是仪表的抗干扰能力不强的原因。[*]变送器输出误差大，这种情况原因就比较多，可能是选用的温度变送器的电阻丝不对导致量程错误，也有可以能是变送器出厂的时候没有标定好。[/list]

把压力信号传到电子设备，进而在计算机显示压力。其原理大致是：将水压这种压力的力学信号 转变成 电流（4-20mA）这样的电子信号 ，　压力和电压或电流 大小成线性关系，一般是正比关系， 　　所以，变送器输出的电压或电流 随压力增大而增大， 　　由此得出一个压力和电压或电流的关系式， 　　压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。 当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。

热电偶温度变送器要求变送器的抽出电压信号与相应的变送器输入的温度信号成线性关系。但一般热电偶输出的毫伏值与所代表的温度之间是非线性的.如图2一22所示。各种热电偶的非线性也是不一样的，而且同一种热电偶在不同的测量范围的非线性程度亦不相同。例如铂铹—拍热电俱的特性曲线是凹向上的，而镍铬—镍铝热电俩特性曲线开始是凹向上的，温度升高时又变为凹向下皇S形，仪器仪表网提供。http://www.china-1718.com/File/day_120111/201201110433068301.jpg 热电偶是非线性的，而温度变送器放大回路是线性的.若将热电俱的热电势直接接到变送器的放大回路，则温度T与变送器的输出电压Usc之间的关系是非线性的。因此为了使温度变送器的输入温度T与输出电压Usc之间保持线性关系，则变送器的放大回路特性不能是线性的。假设热电偶的特性是凹向上的，若要使T与Usc的关系呈线性变化.则变送器放大回路的特性曲线必须是凹向下的。 热电偶温度变送器是由热电偶输入回路和放大回路两部分组成的。因此为了得到线性关系.必须使放大回路具有非线性特性。放大器非线性特性一般是使反该回路非线性来达到的。图2一23为热电偶输入温度变送器框图。图中:W1 (S)为热电偶的传递函数;Wt(S)为放大回路反馈电路的传递函数。 http://www.china-1718.com/File/day_120111/201201110434114746.jpg则温度变送器的传递函数为：W(S)为:W(S)=W1(S)*W2(2)式中W2(S)—放大回路的传递函效。 由于变送器放大回路放大器的放大系致K很大，故放大回路的传递函数W2(s)可以认为等于反馈电路的传递函教的倒数.即W2(S) ≈1/Wt（S）则热电偶输入温度变送器的传递函效为W(S) ≈W1(S)/Wf（S） 由式2-12可知，欲使热电偶输入的温度变送器保持线性，就要使反饭电路的特性曲线与热电偶的特性曲线相同，亦即变送器放大回路的反馈电路输入与输出特性要模拟成热电偶的非线性特性关系，如图2-24所示。 按图2-24原理实现的温度变送器即可使变送器输出电压Usc与输入温度信号T呈线性关系。 由上可知，热电偶温度变送器的关性技术是如何使放大回路的反该电路具有热电偶的非线性特性。热电偶温度变送器的结构框图如圈2-25所示。来源——仪器仪表网

DPharp EJA差压变送器（Differential Pressure/Pressure high accuracy resomamt sensor pressure transmitter）是由日本横河电机株式会社于94年最新开发的高性能智能式差压、压力变送器，采用了世界上最先进的单晶硅谐振式传感器技术，自投放市场以来，以其优良的性能受到客户好评。EJA在DPharp EJa变送器基础上实现了以下设计目标：1、除保证高精度外，还实现了静压、温度等环境影响极小的高性能。2、可长期连续使用的高可靠性。3、小型、轻量，使其有受安装场所的限制，可自由安装。4、采用了微型计算机技术，具有完整的自诊断功能和通讯功能。5、开发时重视零点的稳定性，提高了维护效率。DPharp EJA变送器的开发获得了日本产业社会最高奖—大河内纪念奖和由桥本龙太郎颁发的优质产品奖，并通过美国、英国、法国、德国、俄罗斯、中国等先进国家的多种安全认证。EJA智能变送器采用日本横河电机开发的单晶硅谐振式传感器技术，是目前世界上最先进的变送器，自进入中国市场，深受广大用户的青睐，是变送器领域最具活力的名牌产品。也深得中国客户的好评，并于97年5月获取中国电力部进入200MW、300MW、600MW机组的认证书和中国化工部及石油部门的认证书。EJA特点●世界首创—单晶硅谐振传感器●采用微电子机械加工高新技术（MEMS）●传感器直接输出频率信号，简化与数字系统的接口●高精度，一般为±0.075%●高稳定性和可靠性●连续十万次过压试验后影响量≤0.03%/16MPa●连续工作五年不需要调校零点●BRAIN/HART/FF现场总线三种通讯协义供选择●完善的自诊断及远程设定通讯功能●可无需三阀组而直接安装使用●基本品的接液膜片材质为：哈氏合金C-276（小型标准为3.9kg）●外部零点/量程调校原理：由单晶硅谐振式传感器上的两上H形的振动梁分别将差压、压力信号转换成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4~20mADC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。膜盒组件中内置的特性修正存贮器存贮传感器的环境温度、静压及输入/输出特性修正数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入/输出特性。通过I/O口与外部设备（如手持智能终端BT2 00或275以及DCS中的带通信功能的I/O卡）以数字通信方式传递据，即高频2.4kHz(BRAIN协议)或1.2kHz(HART协议)数字信号叠加在4~20mA信号线上，在进行通讯时，频率信号对4~20mA信号不产生任何的影响。1、结构原理单晶硅谐振传感器的核心部分，即在一单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术（MEMS），分别在其表面的中心和边缘作成两个形状、大小完全一致的H形状的谐振梁（H型状谐振器有两个振梁），且处于微型真空腔中，使其即不与充灌液接触，又确保振动时不受空气阻尼的影响。2、谐振梁振动原理硅谐振梁处于由永久磁铁提供的磁场中，与变压器、放大器等组成一正反馈回路，让谐振梁在回路中产生振荡。3、受力情况当单晶硅片的上下表面受到压力并形成压力差时将产生形变，中心处受至压缩力，边缘处受到张力，因而两个形状振梁分别感受不同应变作用，其结果是中心谐振梁受压缩力而频减少，边侧谐振梁因受张力而频率之差对应不同的压力信号。EJA 优良性能1、优良的温度影响特性2、优良的静压影响特性3、优良的单向过压特性EJX系列产品：是采用单晶硅传感器的高品质的电子差压变送器，适用于液体、气体或蒸汽的流量以及液位、密度和压力测量。可以通过内藏显示表或BRAIN协议或HART通讯协议显示其静压。还具有快速响应、通讯协议远程设定、自诊断功能以及任选高/低压力报警状态输出功能等特征。可提供FF现场总线型。EJX系列标准配置具有TUV认证。除FF现场总线型外都适用于SIL2场合。

变送器｜电流变送器｜电压变送器找物格AET系列电量变送器是一种将输入的被测电量（交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、直流电流、直流电压、频率、有功电能、无功电能、功率因数等）转换成按线性比例输出的直流电流或电压（电能以脉冲形式输出）信号的测量仪器。所以根据被测信号的不同,变送器可大致的分为: 交流电流变送器、三组合交流电流变送器、交流电压变送器、三组合交流电压变送器、单相有功功率变送器、三相三线有功功率变送器、三相四线有功功率变送器、单相功率因数变送器、直流电流变送器、直流电压变送器、频率变送器、信号隔离变送器等。变送器采用先进的表面贴装工艺，确保长期稳定.优良的抗干扰能力和高精度特性.该产品可与A/D、PLC、二次仪表等直接配接，也可用作检测计量或控制、调节等装置中的反馈取样元件，因此可广泛应用于电力、石油、煤炭、冶金、邮电、市政、铁路等领域的电气控制、自动化控制以及调度系统。

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 1、应变片压力传感器原理与应用　　力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。　　在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。金属电阻应变片的内部结构 　　如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理　　金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ωcm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情2、陶瓷压力传感器原理及应用　　抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。　　陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。3、扩散硅压力传感器原理及应用工作原理 被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。原理图 4、蓝宝石压力传感器原理与应用　　利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。　　蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。　　用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。　　表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。　　传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量的目的。5、压电压力传感器原理与应用　　压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。　　 现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。　　压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 　　压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。　　压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。http://www.yb3721.com[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/03/200703271330_46735_1849168_3.gif[/img]

电量变送器是一种将被测电量参数包括电流、电压、功率、频率、功率因数等信号，转换成直流电电量变送器流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。电量变送器广泛应用于电力、石油、煤炭、冶金、铁道、市政府等部门的电气测量、自动控制以及调度系统。 电量变送器具有精度高、体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、4种补偿措施和6大全面保护功能，两线端口防感应雷能力强，具有雷击波和突波的保护能力等优点。电量变送器不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，传输线可用非常便宜的更细的双绞线导线；电量变送器在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能抵抗降低干扰。 电量变送器的电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远。电量变送器可以测量交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、相位、功率因数、直流电压、直流电流等电量参数，特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统。

能否介绍一些关于HART智能变送器产品技术指标及相关原理的书籍。

智能变送器现在在生活中的应用越来越广泛了，在目前的油库油罐液位的测量设计中，差压变送器比较流行的是采用雷达液位计或浮球、浮标、钢带式液位计等。雷达液位计虽然精度高但成本也高，而浮标、浮球等液位计，安装、维护比较麻烦。差压式液位计，在锅炉汽包等密闭容器中应用广泛，但测量结果并非真正液位，因此在油罐液位测量的设计鲜有应用。其实油库油罐的精确液位，并不十分重要，用户实际要了解的并不是液位，而是通过测量液位来了解油罐中油品的实际数量（即吨数），从而防止满溢。 智能式变送器是由传感器和微处理器（微机）相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等）、数据显示、自动校正和自动补偿等， 微处理器是智能式变送器的核心。它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度，并在很大程主上提高了传感器的性能。目前市场上经营变送器这类产品的仪器仪表供应商还是挺多的，比如北京泰威智达仪表有限公司，安徽华润仪表线缆有限公司，江苏淮安国润仪表有限公司，淮安中翰自动化设备有限公司等。

采用电动系电表测量机构的单相功率因数表原理见图，其可动部分由两个互相垂直的动圈组成。动圈1与电阻器R串联后接以电源电压U,并和通以负载电流I的固定线圈(静圈)组合,相当于一个功率表，从而使可动部分受到一个与功率UIcosφ和偏转角正弦sinα的乘积成正比的力矩M1,M1=K1UIcosφ sinα 。K1为系数，cosφ为负载功率因数。动圈2与电感器L（或电容器C）串联后接以电源电压U,并与静圈组合，相当于无功功率表，从而使可动部分受到一个与无功功率UIsinφ和偏转角余弦cosα的乘积成正比的力矩M2,M2=K2UIsinφ;cosα 。K2为系数。 对纯电阻负载,φ＝0°,M2=0，电表可动部分在M1的作用下,指针转到φ＝0°即 cosφ＝1的标度处。功率因数表 对纯电容负载,φ=90°,M1=0,电表可动部分在M2的作用下,指针逆时针转到φ＝90°即cosφ＝0（容性）的标度处。对纯电感负载，由于静圈电流I及力矩 M2改变了方向，电表可动部分在M2的作用下，指针顺时针转到φ＝90°即cosφ＝0（感性）的标度处。对一般负载,在力矩M1和M2的作用下，指针转到相应的cosφ值的标度处。 应用 电动系单相功率因数表可用来测量单相电路的功率因数，也可用来测量中点可接的对称三相电路的功率因数，这时电表的电压端应接相电压。对中点不可接的对称三相电路，可采用三相功率因数表来测量。

RF功率管结构及其工作原理，你了解吗？

差压流量变送器如何测量流量1、从差压流量变送器的工作原理来说：差压流量变送器通过测节流装置两端的压力差可以计算出管道流量。差压变送器测量流量，主要是通过胶管与测节流装置垂直于流轴的两个孔连接的，它们感应到的是这两个断面的静压差，由能量守恒原理，两个断面的静压差近似等于两个断面的动压差，因动压与流速的平方成正比，流速又与过流断面的直径的平方成反比，因此通过测两个断面的静压差就能求出断面流速和流量了。2、差压流量变送器在蒸汽计量系统的应用差压变送器测流量，需与孔板流量计和流量积算仪配套使用，缺一不可，孔板流量计上有两个引压管，这两个引压管就接在差压变送器的高低压的两腔，测流量既水是流动的，这样就会存在方向和流量的大小，差压变送器测两个点的差压，输出模拟信号到流量积算仪进行累计得出流量。这种流量测法应该是最经济的，但误差也是流量计里最大的。

电流变送器的分类及概述：电流变送器分直流电流变送器和交流电流变送器两种。交流电流变送器是一种能将被测交流电流转换成按线性比例输出直流电压或直流电流的仪器，产品广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁道、市政等部门的电气装置、自动控制以及调度系统。交流电流、电压变送器具有单路、三路组合结构形式，其特点为：1、准确度高(典型：0.2% 最好0.05%)。 2、整个量程范围都有极高的线性度。3、集成化程度高，结构简单，优良的温度特性和长期工作稳定性，使变送器免于定期校验。 　　直流电流变送器将被测信号变换成一电压，经HCNR200/201线性光耦直接变换成一个与被测信号成极好线性关系并且完全隔离的电压，再经恒压(流)至输出。具有原理非常简单，线路设计精炼，可靠性高，安装方便等优点。

压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。　　当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。　　A/D转换器将解调器的电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它进行传感器线性化。重置测量范围。工程单位换算、阻尼、开方，，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。　　本微处理器中有16字节程序的RAM，并有三个16位计数器，其中之一执行A /D转换。　　D/A转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号微调数据，这些数据可用变送器软件修改。数据贮存在EEPROM内，即使断电也保存完整。　　数字通信线路为变送器提供一个与外部设备(如275型智能通信器或采用HART协议的控制系统)的连接接口。此线路检测叠加在4-20mA信号的数字信号，并通过回路传送所需信息。通信的类型为移频键控FSK技术并依据BeII202标准。北京天彩康拓http://www.bjtckt.com

电压变送器和电流变送器都属于电子仪器仪表中的变送器种类。电压变送器它通过输入、输出、电源、通道间全隔离，用于监视超负荷的非标准压降。电流变送器直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的恒流环规范信号，连续保送到接纳安装。　　电压变送器有可以分为三相电压变送器，产品精度等级高，线性度高，采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。　　电压变送器的技术参数：　　●输入负载：电流互感器CT:≤0.2VA　　●超负荷能力：可承受2倍额定值（连续），10倍额定值（10s）　　●精度：交流：±0.2%、±0.5%　　●响应时间：400ms　　●输出电压：0~10Vdc, 0~5Vdc　　（负载电阻=输入电压/10mAdc）　　●输出电流：0~20mAdc ,4~20mAdc　　（负载电阻=10Vdc/输出电流）　　●输出波纹：≤0.5% RO　　●工作环境温度：0~50℃/小于80%相对湿度（无冷凝状态）　　●贮存环境温湿度：-20~70℃/小于70%相对湿度（无冷凝状态）　　●耐压强度：AC2KVrms/min　　●绝缘阻抗：DC500V时大于100MΩ　　●电磁兼容性：符合GB/T18268工业设备应用要求　　（等同IEC61326-1）　　电流变送器的技术参数：　　1.精度：优于0.5% ;　　2.非线性失真：优于0.5%;　　3.额定工作电压Vcc:+24V±20% ,极限工作电压：≤35V ;　　4.电源功耗：静态4mA,动态时相等于环路电流，内部限制25mA+10%;　　5.额定输入：5A……1KA（42个规格）；　　6.穿孔穿芯圆孔直径：9、12、20、25、30mm;　　7.输出形式：两线制DC4~20mA;　　8.输出电流温漂系数：≤50ppm/℃；　　9.响应时间：≤100mS;　　10.输入/输出绝缘隔离强度：AC3000V / 1min、1mA;　　11.输出负载电阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA　　注：（1）标准Vcc=24V时负载阻抗为700Ω；　　（2）RLmax=250Ω （转换1~5V的电阻）+ 两根传输线路总铜阻。　　12.输入过载保护：30倍1min;　　13.输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　注：国际标准输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。　　变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。　　电压变送器与电流变送器除了在定义和技术参数有明显的不同之处，它们的显著特点上也不同，电流变送器精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰。电压变送器精度等级高、线性度高、采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。虽然电压变送器与电流变送器的详细工作原理可能有不同。但是它的转换部分都是一个电压装换（放大）器，把一定范围的电压转换为规定的标准信号。差别只在于取得信号的方式不同。

一、一体化温度变送器 　　一体化温度变送器一般由测温探头（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。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。　　热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。 　　热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量仪表。 二、压力变送器 　　压力变送器也称差变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。 　　压力变送器的测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。 压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MP3）和微差压变送器（0～30kPa）两种。 三、液位变送器 1、浮球式液位变送器 　　浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。　　一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。2、浮简式液位变送器 　　浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。 3、静压或液位变送器 　　该变送器利用液体静压力的测量原理工作。它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20mA或0～10mA电流方式输出。 四、电容式物位变送器 　　 电容式物位变送器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。　　电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制4～20mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变化而变化。变送器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流等单元组成。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低，对周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。 五、超声波变送器 超声波变送器分为一般超声波变送器（无表头）和一体化超声波变送器两类，一体化超声波变送器较为常用。一体化超声波变更新器由表头（如LCD显示器）和探头两部分组成，这种直接输出4～20mA信号的变送器是将小型化的敏感元件（探头）和电子电路组装在一起，从而使体积更小、重量更轻、价格更便宜。超声波变送器可用于液位。物位测量和开渠、明渠等流量测量，并可用于测量距离。 六、锑电极酸度变送器 　 锑电极酸度变送器是集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体的工业在线分析仪表，它是由锑电极与参考电极组成的PH值测量系统。在被测酸性溶液中，由于锑电极表面会生成三氧化二锑氧化层，这样在金属锑面与三氧化二锑之间会形成电位差。该电位差的大小取决于三所氧化二锑的浓度，该浓度与被测酸性溶液中氢离子的适度相对应。如果把锑、三氧化二锑和水溶液的适度都当作1，其电极电位就可用能斯特公式计算出来。 　　锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两大部分组成。为了现场作用的安全起见，电源部分采用交流24V为二次仪表供电。这一电源除为清洗电机提供驱动电源外，还应通过电流转换单元转换成相应的直流电压，以供变送电路使用。第二部分是测量变送器电路，它把来自传感器的基准信号和PH酸度信号经放大后送给斜率调整和定位调整电路，以使信号内阻降低并可调节。将放大后的PH信号与温度被偿信号进行迭加后再差进转换电路，最后输出与PH值相对应的4～20mA恒流电流信号给二次仪表以完成显示并控制PH值。七、酸、碱、盐浓度变送器 　 酸、碱、盐浓度变送器通过测量溶液电导值来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。这种变送器主要应用于锅炉给水处理、化工溶液的配制以及环保等工业生产过程。　　酸、碱、盐浓度变送器的工作原理是：在一定的范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率的大小成比例。因而，只要测出溶液电导率的大小变可得知酸碱浓度的高低。当被测溶液流入专用电导池时，如果忽略电极极化和分布电容，则可以等效为一个纯电阻。在有恒压交变电流流过时，其输出电流与电导率成线性关系，而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此只要测出溶液电流，便可算出酸、碱、盐的浓度。　　酸、碱、盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示表头和壳体组成。电子模块电路则由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换等单元组成。 八、电导变送器 　　它是通过测量溶液的电导值来间接测量离子浓度的流程仪表（一体化变送器），可在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。　　由于电

[:如何选用各类变送器?一、一体化温度变送器 变送器BD-3P 一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器 剩余电流传感器NLS ）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 端子排接线盒UK407 内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。 热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。 热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。 一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。 一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量仪表 430系列电能质量分析仪 。 二、压力变送器 压力变送器也称差变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。 压力变送器的测量原理图如图3所示。其测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥 直流电阻电桥QJ23a型 在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。 压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MP3）和微差压变送器（0～30kPa）两种。三、液位变送器 1、浮球式液位变送器 浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。 一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。 2、浮简式液位变送器 浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。

ARC功率因数自动补偿控制仪的原理及其应用安科瑞 蔡昀羲摘 要：介绍了基于ATMEGA16的高精度低压无功功率补偿器。该控制器采用数字检测电路来获取电网电压与电流的相位差，从无功补偿的原理出发，设计控制器的软硬件。使该系统在应用中实现了对电网功率因数的及时补偿和实时监测，适用于目前企业用户进行无功功率补偿。关键词：功率因数；无功补偿；单片机　　随着现代工业的发展，电网中使用的感性负载也愈来愈多，如感应式电动机、变压器等。这些设备在工作时不但要消耗有功功率，同时需要电网向其提供相应的无功功率，造成电网的功率因数偏低。在电网中并联电容器可以减少电网向感性负载提供的无功功率，从而降低输电线路因输送无功功率造成的输电损耗，改善电网的运行条件，因此功率因数补偿控制器一直有着广阔的应用市场。本文所介绍的功率因数补偿控制器符合JB/T9663－1999国家标准，主要功能有：　　（1） 相序自动识别　　（2） 电压、电流、功率因数采样与显示　　（3） 过压解除、欠流封锁，从而保护电容器及避免循环投切　　（4） 采用先投入的先切除，先切除的先投入的原则，对补偿电容实行循环投切　　（5） 所有的工作参数都可以通过面板按键设定，包括投入门限、切除门限、过压保护门限、欠电流封锁门限、投切延时时间一、 工作原理　　采样三相电源中一线电流（如A线）与另外两线的电压（如BC线）之间的相位差，通过一定的运算，得到当前电网的实时功率因数。此功率因数与设定的投入门限和切除门限比较，在整个投切延时时间内，若在投切门限以内，则不予动作；若小于投入门限，则另投入一组电容器；若大于切除门限或发现功率因数为负时，则切除一组已投入的电容器。再经过投切延时时间，重复比较与投切，直到当前的功率因数达到投切门限以内。在投切过程中，若发现检测到的电压大于设定的过压保护门限，则按组切除所有已投入的电容；当检测到的电压超过设定的过压保护门限的10％时，则一次性切除所有已投入的电容，用以保护电容器。在投切时若发现检测到的电流小于欠电流封锁门限，则停止投切动作，避免系统出现循环投切现象。　　由于在三相供电中有不同接线方法，不同的接线方法对功率因数的算法也不一样，因此我们规定ARC系列功率因数自动补偿控制仪的电流取自三相供电中的A线，电压取自BC间的线电压，同时为减少现场接线的复杂度，我们在程序中对相位进行自动判别。　　在三相供电中，我们假设三相的相电压分别为Ua、Ub、Uc，A线电流为Ia　　则有Ua=Usin(ωt)，Ub=Usin(ωt+120º)，Uc=Usin(ωt+240º)，　　从而得到BC间的线电压为Ubc=Ub-Uc= Usin(ωt-90º)　　若A线负载为纯阻性，则A线电流Ia与A线电压Ua同相，Ia超前Ubc的角度为90º；　　若A线负载为感性，则A线电流Ia滞后A线电压Ua角度为φ（0º≤φ≤90º），Ia超前Ubc的角度为90º-φ；　　若A线负载为容性，则A线电流Ia超前A线电压Ua角度为φ（0º≤φ≤90º），Ia超前Ubc的角度为90º+φ　　在我们的ARC功率因数自动补偿控制仪中，为了计算的方便，我们电流相位的采样为电压采样的第二个周期，即若没有相位差Ia滞后Ua的角度为360º。在实际检测中，假设我们检测到Ia滞后Ubc的角度为α，根据以上的分析得知：　　若180ºα270º，则电路为容性负载，COSφ=COS(270º-α)　　若α＝270º，则电路为感性负载，COSφ=1　　若270ºα360º，则电路为感性负载COSφ=COS(α-270º)　　为方便用户接线，若用户将电压Ubc接成了Ucb，或将Ia的输入接反，根据以上的推断，我们同样可得到：　　若0ºα90º，则电路为容性负载，COSφ=COS(90º-α)　　若α＝90º，则电路为感性负载，COSφ=1　　若90ºα180º，则电路为感性负载COSφ=COS(α-90º)http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/16149c0.jpg图1　电压、电流向量二、 硬件的设计　　控制器的CPU采用ATMEL的ATMEGA16-8L，此单片机工作电压范围宽（2.7 - 5.5V），最高工作频率为8MHz；芯片内部具有16k字节的Flash程序程序存储器，512 字节的EEPROM，1K字节的片内SRAM；8路10 位ADC；一个可编程的串行USART，具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器；两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 ；一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器。显示芯片采用南京沁恒公司生产的键盘、显示专用芯片CH451S，CH451S最大能驱动8为数码管，且不需外加驱动就能直接驱动LED数码管，大大减小了印板尺寸，单片机的采用SPI模式，只需3线（片选CS、时钟CLK、数据输入DIN），因本系统未用CH451S的键盘功能，所以CH451S的DOUT引脚不用。Ubc的电压信号经过电阻限流进入2mA/2mA的隔离变换器后分为两路，一路进入模拟绝对值处理电路送入单片机的A/D转换口ADC0，作为电压显示信号，另一路经过零比较后进入单片机中断口INT0；同样Ia的电流信号经5A/5mA的隔离变换器后分为两路，一路进入模拟绝对值处理电路送入单片机的A/D转换口ADC1，作为电流显示信号，另一路经过零比较后进入单片机定时器门控端ICP引脚。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/1626rm.jpg图2　ATMEGA16外部引脚 http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/16215ld.jpg图3　输入信号处理三、 软件的设计　　因整个系统对电压、电流采样的精度要求不高，我们直接用CPU的10位A/D对电压、电流的信号进行A/D转换，转换的结果一方面供显示的需要，另一方面作为过压与欠流的比较信号。我们将INT0设置为上升沿产生异步中断，ICP设置为上升沿触发输入捕捉。当INT0产生中断时，16位计数器开始以内部恒定的频率开始计数，直到下一中断的产生。在计数的同时，当TCP上有上升沿脉冲时，即将16位计数器已计得的数据放入到捕捉寄存器中。当一个采样周期结束时，计数器中得数据(N)即为外部交流信号的一个周期基数, 捕捉寄存器中数据（n）电流Ia滞后电压Ubc的基数，将(n/N)*360º即为角度，根据上面的原理就可判断在同一周波中时电压超前电流还是电流超前电压，同时还可得出超前或滞后的角度，将此数据进行查表即可得到功率因数。　　为了避免对电容器组中的某一组进行频繁的投切，平衡每一组电容器的工作时间，延长整个系统的使用寿命。我们对电容器的投切采用先投入的优先切除，先切除的优先投入的原则，我们在单片机的RAM中开辟了一空间，用于记录每组电容器的投入与切除时间，然后进行排序，将已工作时间最长的作为优先切除对象，将切除时间最长的作为优先投入对象。　　当三相交流的负载回路电流非常小时，会产生投切振荡的现象。也就是说控制系统投入一组电容器会产生过投，切除一组电容器又会产生投入不足，控制器就会产生重复的投切现象。为避免此想象的发生，我们设置了欠电流锁定，当电流值小于此数值时，系统将停止对电容器的投切动作，维持已投入的电容器工作。　　在工作过程中，若采样到的电压数据大于设定的过压保护值时，控制器将逐步切除已投入的电容器，若发现超过设定的保护值的10％时，则一次性切除所有已投入的电容器，保护电容器。　　以上的技术现已应用于本公司的ARC功率因数自动补偿控制仪中，经测试运行，系统工作稳定、各项指标达到了国家标准的要求，现已初步投放市场。

液位变送器是根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。液位变送器适合容器内液体介质的液位、界面的测量。 液位变送器具有结构简单、安装方便、维护方便、耐腐蚀、无需电源、防爆等特征；指示机构与被测介质完全隔离、密封性好、可靠性高，因此使用较安全；液位变送器采用灵敏度较高的传感，具有响应速度快、准确反映流动或静态液面的细微变化，测量准确度高。除现场指示，还可配远传变送器、报警开关、检测功能齐全。 液位变送器不仅适用于普通水的测量，还适用于高温、粘稠、腐蚀等介质特殊场合的液位测量。液位变送器可广泛适用于化工、楼宇自控、恒压供水、城市供水及污水处理、水文监测与控制、冶金、电站、水利、城市供水和工业废水等领域。

差压变送器的工作原理： 　　 差压变送器的原理是，来自双侧导压管的差压直接作用于变送器 传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出。 差压变送器的几种应用测量方式： 1. 与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量。 2. 利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度。 3. 直接测量不同管道、罐体液体的压力差值。 应用中的故障判断及分析 变送器在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行了生产来说是至关重要的。我们根据日常维护中的经验，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。 1. 调查法：回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。 2. 直观法：观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。 3. 检测法： 1)断路检测：将怀疑有故障的部分与其它部分分开来，查看故障是否消失，如果消失，则确定故障所在，否则可进下步查找，如：智能差压变送器不能正常Hart远程通讯，可将电源从表体上断开，用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯，以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯。 2) 短路检测：在保证安全的情况下，将相关部分回路直接短接，如：差变送器输出值偏小，可将导压管断开，从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧，观察变送器输出，以判断导压管路的堵、漏的连通性。 3) 替换检测：将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。如：怀疑变送器电路板发生故障，可临时更换一块，以确定原因。 4)分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检测，按分部分检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。