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传感器与变送器的组成

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传感器与变送器的组成
点击次数: 发布时间:2016-06-08
在科学实验和工业生产过程中,为了对各种变量进行检测或控制,首先要把这些变量转换成容易比较且便于传送的信息,这就要用到敏感元件、传感器、变送器和转换器。

1.敏感元件

顾名思义,敏感元件是能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件。例如铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值,阻值的变化就是对温度升降的响应,所以铂电阻就是一种温度敏感元件.又如弹性膜盒能感受压力的高低而引起形变,形变程度就是对压力高低的响应,因此,弹性膜盒是一种压力敏感元件。
为了获得被测变量的精确数值,不仅要求敏感元件对所测变量的响应足够灵敏,还希望它不受或少受环境因素的影响。也就是说,敏感元件的输出响应最好单值地取决于输入被测变量。例如铂电阻的阻值除受温度影响外,也受应力的影响,这就要求用适当的工艺消除应力。弹性膜盒的形变除取决于压力外.也和环境温度有关,必要时应采取温度补偿措施。
敏感元件的输出响应与输入变量之间如果是线性的正比或反比关系.当然最便于应用。即使是非纱性关系,只要这种关系不随时间而变化,也可以满足使用的基本要求。

2.传感器

从字面上不难看出,传感器不但应该对被测变量敏感,而且具有把它对被测变量的响应传送出去的功能。也就是说,传感器不只是一般的敏感元件,它的输出响应还必须是易于传送的物理量。例如上述弹性膜盒的输出响应是形变,是微小的几何量(位移).不便于向远方传送。如果把膜盒中心的位移转变为电容极板的间隙变化。就成为输出响应是电容量的压力传感器。倘若再通过适当的电路使电容量的大小变为振荡频率的高低,就演变成输出响应是频率值的压力传感器。电容量和频率值都可以用导线传送到别处测量,尤其是频率更适合远距传送。
某些敏感元件的输出响应本来就能够传送到别处侧量,例如铂电阻的阻值、应变电阻的阻值、热电偶的电动势等,把这类敏感元件称做传感器也未尝不可。
由于电信号最便于远传,所以绝大多数传感器的输出是电量的形式.如电压、电流、电阻、电感、电容、频率等.也有利用压缩空气的压力大小传送信息的,这种方法在抗电磁干扰和防爆安全方面比电传送要优越,但气源和管路上的投资较大,而且传送速度较低。近来利用光导纤维传送信息的传感器正在发展,其抗干扰、防爆、快速性都有突出优点。总之,传感器的输出物理量不拘一格,其数值范围也没有限制,只要便于传送,而且其它仪表易于接收所传送的信息,都可以满足科研或生产的应用。

3.变送器

变送器是从传感器发展而来的,凡能输出标准信号的传感器就称为变送器。标准信号是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如直流电流4-2OmA、空气压力20-100kPa都是当前通用的标准信号。我国还有不少变送器以直流电流0-lOmA为输出信号.无论被测变量是哪种物理或化学参数,也不论测量范围如何,经过变送器之后的信息都必须包含在标准信号之中。
有了统一的信号形式和数值范围,就便子把各种变送器和其它仪表组成检测系统或调节系统.无论什么仪表或装置,只要有同样标准的输入电路或接口,就可以从各种变送器获得被测变量的信息。这样,兼容性和互换性大为提高,仪表的配套也极为方便。

4.转换器

输出为非标准信号的传感器,必须和特定的仪表或装置配套,才能实现检测或调节功能。为了加强通用性和灵活性,某些传感器的输出可以靠转换器把非标准信号转换成标准信号,使之与带有标准信号的输入电路或接口的仪表配套.例如频率转换器就能把交流频率或脉冲颇率转换成直流电流4-2OmA或0-10mA。
不同的标准信号也可以借助于转换器互相转换.例如利用气/电转换器,能把20-lOOkP。的空气压力转换成。0-1OmA的直流电流。反之,电/气转换器则可反方向转换.直流电流标准信号中的4-2OmA与。0-1OmA也可以利用转换器相互转换。

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