傳感器與變送器的組成
點擊次數:2019 發布時間:2016-06-08 00:56:33
在科(kē)學實驗和工(gōng)業生產過程中,為(wéi)了對各種變量進行檢測或控製,*先要把這些變量轉換成容易比較且便於傳送的(de)信息,這就要用到(dào)敏感元件、傳感器、變送器(qì)和轉換器。
1.敏感元件
顧名思義,敏感元件是能夠靈敏地感受(shòu)被測變(biàn)量並作(zuò)出響應的元件(jiàn)。例如鉑電阻能感(gǎn)受溫度的升降而改(gǎi)變其(qí)阻值(zhí),阻值的變化就是對溫度升降的響應,所(suǒ)以鉑電阻就是一種溫(wēn)度敏感元件.又(yòu)如彈性膜盒能感受壓力的高低而引起形變,形變程度就是對壓(yā)力(lì)高低的響應,因此,彈性膜(mó)盒是一種(zhǒng)壓力敏感元件。
為了獲得(dé)被測變量的精確數值,不(bú)僅要求敏感元件對所測變量的響應足(zú)夠靈敏,還希(xī)望它不(bú)受或少受(shòu)環境因素的影響。也就是說,敏感元件的輸出響應*好單值地取決於輸入被(bèi)測變(biàn)量(liàng)。例(lì)如鉑(bó)電阻的(de)阻值除受溫度影(yǐng)響外,也受應力的影響,這就要求用適當的工(gōng)藝消除應(yīng)力。彈性膜(mó)盒的形變(biàn)除取決於壓力(lì)外.也和環境溫度有關,必要時應采取溫度補償措施。
敏感元件的輸出(chū)響應與輸入變量之間如果(guǒ)是線性的正比或反比關係.當然*便於應用。即使是非紗性關係,隻要這種關係不**間而變化,也可以滿足使用的(de)基本要求(qiú)。
2.傳感器
從字麵上不難看出,傳感器不但應該對(duì)被測變量敏感,而且(qiě)具有把它對被測變量的(de)響應傳送出去(qù)的功能。也就是說,傳感器不隻是一(yī)般的敏感元件,它的輸出響應還必(bì)須是易於傳(chuán)送(sòng)的物理量。例如上述(shù)彈性膜盒的輸出響應是形變,是微小的幾何量(位移).不便(biàn)於向遠方傳送。如果(guǒ)把膜盒中心的位(wèi)移轉變為電容*板的間隙變化。就成為輸出響應是電容量的壓力傳感器。倘若再通過適當的電路使電容量的大小(xiǎo)變為振蕩頻率的高低,就演變成輸出響應是頻率值(zhí)的(de)壓力(lì)傳感器。電容量和頻率(lǜ)值都可以用導線傳(chuán)送(sòng)到別處測量(liàng),尤(yóu)其(qí)是頻率(lǜ)更適合遠距傳送(sòng)。
某些敏感元件的輸出響應本來就能夠傳送到別處側量,例(lì)如鉑電阻的阻(zǔ)值(zhí)、應變電阻的阻值(zhí)、熱電偶的電動勢等,把這類敏感元件稱做傳感器也未嚐不可。
由於電信號*便於遠傳,所以絕大多數傳感器的(de)輸出是電量的形式.如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等.也有利(lì)用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的,這種方法在抗電磁幹擾和防爆安全方麵比電(diàn)傳送要優越,但氣源和管路上的(de)投資較大,而(ér)且傳送速度較低(dī)。近來利用光導纖維傳送信息的傳感器正在發展,其抗幹擾、防爆、快(kuài)速性都有突出優點。總之,傳(chuán)感器的輸出物理量不拘一格,其數值範圍也(yě)沒有限製,隻要便於傳送,而且其它儀表(biǎo)易於接收所傳送的信息,都可以滿足科研或生產的應用。
3.變送器
變送器是從傳感器發展而來的,凡能輸出標(biāo)準信(xìn)號的傳感器就稱為變送器。標準(zhǔn)信號是(shì)物理量的形式和數值範圍都符合國際標準的信號。例如直流電流4-2OmA、空氣壓力20-100kPa都(dōu)是當(dāng)前(qián)通用的標準信(xìn)號。我國還有不少變送器以直流電流0-lOmA為輸出信(xìn)號(hào).無論被測變量是哪種物理或化學參數,也不論測量範圍如何,經過變送器之後的信息(xī)都(dōu)必須包含在標準信號之中。
有了統一的信號(hào)形式和數(shù)值範圍,就便子把各種變(biàn)送器和其它儀表(biǎo)組成檢(jiǎn)測係統或調(diào)節係統(tǒng).無論什麽儀表或(huò)裝置,隻要有同樣標準的輸入電路(lù)或接口,就可以從(cóng)各(gè)種變送器獲得被測變量的信息。這(zhè)樣,兼(jiān)容性和互換(huàn)性大為提高,儀表的配套也*為方便。
4.轉換器
輸出為非標準信(xìn)號的(de)傳(chuán)感器,必須(xū)和特定的儀表或裝置配套,才能實現檢測或調節功能。為了加強通用性和靈活性,某些傳感器的輸出可以(yǐ)靠轉換器(qì)把非標準信號轉換成標準信號,使之與帶有標準信號的輸(shū)入(rù)電路或接口的儀表配套(tào).例如頻率轉換器就能把交流頻率或脈衝頗率轉換成直流電流4-2OmA或0-10mA。
不同的標準信號也可以借助於轉換器互相轉換.例如利用氣/電轉換器,能把(bǎ)20-lOOkP。的(de)空(kōng)氣壓力轉換成。0-1OmA的直(zhí)流電流。反(fǎn)之,電/氣轉換器則可反方向(xiàng)轉換.直流電流標準信號中(zhōng)的4-2OmA與。0-1OmA也可以利用轉換器(qì)相互轉換(huàn)。
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