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变送器

变送器. 变送器在自动检测和 控制 系统中的作用，是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供显示、记录或控制之用. 变送器. 变送器的理想输入输出特性. 按照被测参数分类. 差压变送器. 压力变送器. 温度变送器. 液位变送器. 流量变送器等. 3.1. 概述. 变送器的构成原理. 模拟式变送器的构成原理. 数字式变送器的构成原理. 模拟式 变送器的构成原理. 目的：将输入的各种参数转换成统一 的标准信号. 模拟式 变送器的组成. 测量部分. 放大器. 反馈部分. 模拟式 变送器的构成原理图.

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变送器

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Presentation Transcript

  1. 变送器 变送器在自动检测和控制系统中的作用，是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供显示、记录或控制之用

  2. 变送器 变送器的理想输入输出特性 按照被测参数分类 差压变送器 压力变送器 温度变送器 液位变送器 流量变送器等

  3. 3.1. 概述 变送器的构成原理 模拟式变送器的构成原理 数字式变送器的构成原理

  4. 模拟式变送器的构成原理 目的：将输入的各种参数转换成统一 的标准信号 模拟式变送器的组成 测量部分 放大器 反馈部分 模拟式变送器的构成原理图

  5. 当满足>>1的条件时 模拟式变送器的理想 输入输出特性 模拟式变送器的输出输入关系

  6. 模拟式变送器的构成原理 在小型电子式变送器中，反馈部分往往仅由几个电阻和电位器构成，因此常把反馈部分和放大器合在一起作为一个负反馈放大部分看待；或者将反馈部分和放大器合做在一块芯片内，这样变送器即可看成由测量部分和放大器两部分组成。另外，调零和零点迁移环节也常常合并在放大器中。

  7. 数字式变送器的硬件构成框图 数字式变送器的构成原理 数字式变送器由硬件和软件两部分

  8. 数字式变送器的软件 数字式变送器软件部分包括: A/D采样程序量程转换程序 工程量变换程序 滤波程序 误差校正程序D/A输出程序 通讯程序 辅助功能程序 数字式变送器还配置有手持终端

  9. 3.1.2 变送器的一些共性问题 量程调整 零点调整和零点迁移 线性化 变送器信号传输方式

  10. 3.1.2.1. 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 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

  11. 量程调整的方法 模拟式变送器 数字式变送器 改变反馈部分的反馈系数 改变测量部分转换系数 软件实现

  12. 3.1.2.2.零点调整和零点迁移 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 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: 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

  13. 零点调整和零点迁移的方法 零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的测量精度。 零点调整和零点迁移的方法 ： 模拟式变送器 改变放大器输入端上的调零信号z0 数字式变送器 软件实现

  14. 3.1.2.3. 线性化 原因：传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系 模拟式变送器非线性补偿方法: 使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性

  15. 非线性补偿方法 • 使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性 数字式变送器非线性补偿方法: 软件实现

  16. 3.1.2.4.变送器信号传输方式 气动变送器：两根气动管线 电动模拟式变送器：二线制 四线制 数字式变送器：双向全数字量传输信号 (现场总线通信方式) HART通讯协议方式

  17. 电动模拟式变送器信号传输方式 二线制 二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号 四线制传输 供电电源和输出信号分别用二根导线传输

  18. 二线制 二线制优点： 节省连接电缆、有利于安全防爆和抗干扰 条件： 工作电流： 工作电压： 最小有效功率P: P<I0min (Emin-I0minRLmax)

  19. 数字式变送器信号传输方式 HART通讯协议: 在一条电缆上同时传输4～20mA的模拟信号和数字信号 HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的开放式 系统互连(OSI)参考模型，简化并引用其中三层： 物理层 数据链路层 应用层

  20. 物理层 物理层规定了信号的传输方法和传输介质 信号传输：基于Bell 202 通讯标准，采用频移键控(FSK)方法，在4～20mA基础上叠加幅度为±0.5mA的正弦调制波作为数字信号 传送速率为1200 bit/s

  21. 传输介质: 单芯带屏蔽双绞电缆 3000米 多芯带屏蔽双绞电缆 1500米 短距离可使用非屏蔽电缆

  22. 数据链路层 规定了数据帧的格式和数据通讯规程 数据帧格式：由链路同步信息、寻址信息、用户信息及校验和组成 定界符定义了帧的类型和寻址格式 地址有短格式和长格式 响应码在变送器向主设备通信时才有，表示数据 通信状态和变送器工作状态

  23. HART协议按主/从方式通讯，这意味着只有在主站呼叫时，现场设备（从站）才传送信息有三种通讯模式： 点对点模式---在一条电缆上传输4～20mADC的 模拟信号和数字信号 多点模式---一条电缆连接多个现场设备，这是 全数字通信模式 阵发模式---允许总线上单一的从站自动、连续 地发送一个标准的HART 响应信息

  24. 应用层 应用层规定了通讯命令的内容 命令类型： 通用命令 适用于所有符合HART协议的现场仪表 通用操作命令 适用于大部分符合HART协议的现场仪表 特殊命令 各制造厂的产品自己所特有的命令

  25. HART通讯方式的实现方法 输出波形整形电路: 使输出信号波形上升沿/下降沿的时间满足HART物理层规范所要求，较平缓的上升沿/下降沿的时间可以降低与其它HART网络间的串扰。 带通滤波器: 抑制接收信号中的感应噪声，其频宽大约为1200 Hz～2200Hz

  26. HART通讯模块 HART通讯模块实现二进制的数字信号与FSK信号之间的相互转换

  27. 现场总线通信方式 通信控制单元实现物理层的功能，完成信息帧的 编码和解码、帧校验、数据的发送与接收 媒体访问单元MPU的主要功能是发送与接收符合 现场总线规范的信号

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