傳感器與變送器的組成
點擊次數(shù):1926 發(fā)布時間:2016-06-08 00:56:33
在科學實驗和工業(yè)生產(chǎn)過程中,為了對各種變量進行檢測或控制,*先要把這些變量轉(zhuǎn)換成容易比較且便于傳送的信息,這就要用到敏感元件、傳感器、變送器和轉(zhuǎn)換器。
1.敏感元件
顧名思義,敏感元件是能夠靈敏地感受被測變量并作出響應的元件。例如鉑電阻能感受溫度的升降而改變其阻值,阻值的變化就是對溫度升降的響應,所以鉑電阻就是一種溫度敏感元件.又如彈性膜盒能感受壓力的高低而引起形變,形變程度就是對壓力高低的響應,因此,彈性膜盒是一種壓力敏感元件。
為了獲得被測變量的精確數(shù)值,不僅要求敏感元件對所測變量的響應足夠靈敏,還希望它不受或少受環(huán)境因素的影響。也就是說,敏感元件的輸出響應*好單值地取決于輸入被測變量。例如鉑電阻的阻值除受溫度影響外,也受應力的影響,這就要求用適當?shù)墓に囅龖Α椥阅ず械男巫兂Q于壓力外.也和環(huán)境溫度有關,必要時應采取溫度補償措施。
敏感元件的輸出響應與輸入變量之間如果是線性的正比或反比關系.當然*便于應用。即使是非紗性關系,只要這種關系不**間而變化,也可以滿足使用的基本要求。
2.傳感器
從字面上不難看出,傳感器不但應該對被測變量敏感,而且具有把它對被測變量的響應傳送出去的功能。也就是說,傳感器不只是一般的敏感元件,它的輸出響應還必須是易于傳送的物理量。例如上述彈性膜盒的輸出響應是形變,是微小的幾何量(位移).不便于向遠方傳送。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙?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?shù)碾娐肥闺娙萘康拇笮∽優(yōu)檎袷庮l率的高低,就演變成輸出響應是頻率值的壓力傳感器。電容量和頻率值都可以用導線傳送到別處測量,尤其是頻率更適合遠距傳送。
某些敏感元件的輸出響應本來就能夠傳送到別處側(cè)量,例如鉑電阻的阻值、應變電阻的阻值、熱電偶的電動勢等,把這類敏感元件稱做傳感器也未嘗不可。
由于電信號*便于遠傳,所以絕大多數(shù)傳感器的輸出是電量的形式.如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等.也有利用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的,這種方法在抗電磁干擾和防爆安全方面比電傳送要優(yōu)越,但氣源和管路上的投資較大,而且傳送速度較低。近來利用光導纖維傳送信息的傳感器正在發(fā)展,其抗干擾、防爆、快速性都有突出優(yōu)點??傊?,傳感器的輸出物理量不拘一格,其數(shù)值范圍也沒有限制,只要便于傳送,而且其它儀表易于接收所傳送的信息,都可以滿足科研或生產(chǎn)的應用。
3.變送器
變送器是從傳感器發(fā)展而來的,凡能輸出標準信號的傳感器就稱為變送器。標準信號是物理量的形式和數(shù)值范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都是當前通用的標準信號。我國還有不少變送器以直流電流0-lOmA為輸出信號.無論被測變量是哪種物理或化學參數(shù),也不論測量范圍如何,經(jīng)過變送器之后的信息都必須包含在標準信號之中。
有了統(tǒng)一的信號形式和數(shù)值范圍,就便子把各種變送器和其它儀表組成檢測系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng).無論什么儀表或裝置,只要有同樣標準的輸入電路或接口,就可以從各種變送器獲得被測變量的信息。這樣,兼容性和互換性大為提高,儀表的配套也*為方便。
4.轉(zhuǎn)換器
輸出為非標準信號的傳感器,必須和特定的儀表或裝置配套,才能實現(xiàn)檢測或調(diào)節(jié)功能。為了加強通用性和靈活性,某些傳感器的輸出可以靠轉(zhuǎn)換器把非標準信號轉(zhuǎn)換成標準信號,使之與帶有標準信號的輸入電路或接口的儀表配套.例如頻率轉(zhuǎn)換器就能把交流頻率或脈沖頗率轉(zhuǎn)換成直流電流4-2OmA或0-10mA。
不同的標準信號也可以借助于轉(zhuǎn)換器互相轉(zhuǎn)換.例如利用氣/電轉(zhuǎn)換器,能把20-lOOkP。的空氣壓力轉(zhuǎn)換成。0-1OmA的直流電流。反之,電/氣轉(zhuǎn)換器則可反方向轉(zhuǎn)換.直流電流標準信號中的4-2OmA與。0-1OmA也可以利用轉(zhuǎn)換器相互轉(zhuǎn)換。
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