简介
变送器(transmitter)是串联的,即二根导线同时传送变送器。所需的电源和输出电流信号,大多数变送器均为二线制变送器;四线制方式中,供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的,即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。变送器在不同的工作点工作,其基本误差值各不相同。所以规定用全量程中可能出现的最大基本误差来表示变送器的准确度等级。准确度等级是衡量该仪器或仪表测量精度的一个重要指标,准确度等级值越小,表明该仪器或仪表精度越高,反之亦然。
压力、差压变送器是过程变量变送器中最重要的一类,应用范围很广,除了可用于压力、差压测量之外,还可用于流量、液位、比重等其他参数测量。一条5000t/d的水泥生产线,在工艺流程各关键部位必须设置压力变送器,如在窑头、窑尾,各级预热器的顶部和底部,各次风管和冷却机各室等,以监控工艺正常运行。目前,智能温度变送器的使用在智能仪器仪表中占有较大的份额,智能温度变送器的研究具有现实的意义。
信号
标准化的电信号为直流4~20毫安,标准化的气信号为0.02~0.1兆帕。例如,电容式压力变送器感受压力量,利用电容传感器的原理和测量变换电路,将压力量转换为直流4~20毫安的标准电信号输出。在变送器内一般需要有把信号变为标准化信号的器件。
干扰源
传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样,具体情况具体分析,对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则。这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的,解决的办法是采用模块化的方法,除了基本构件外,针对不同的运行场合,仪器可装配不同的选件以有效地抗干扰、提高可靠性。在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前,有必要分析影响模拟传感器精度的干扰源及干扰种类。
以下为主要的干扰源。
静电感应
静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容,使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去,因此又称电容性耦合。
电磁感应
当两个电路之间有互感存在时,一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路,这一现象称为电磁感应。例如变压器及线圈的漏磁、通电平行导线等。
漏电流感应
由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良,特别是传感器的应用环境湿度较大,绝缘体的绝缘电阻下降,导致漏电电流增加就会引起干扰。尤其当漏电流流入测量电路的输入级时,其影响就特别严重。
射频干扰
主要是大型动力设备的启动、操作停止的干扰和高次谐波干扰。如可控硅整流系统的干扰等。
其他干扰
现场安全生产监控系统除了易受以上干扰外,由于系统工作环境差,还容易受到机械干扰、热干扰及化学干扰等。
抗干扰措施
对传感器、仪器仪表正常工作危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰,产生尖峰干扰的用电设备有:电焊机、大电机、可控机、继电接触器、带镇流器的充气照明灯,甚至电烙铁等。尖峰干扰可用硬件、软件结合的办法来抑制。
用硬件线路抑制尖峰干扰的影响
常用办法主要有三种:
①在仪器交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制器,将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上,从而减弱其破坏性;
②在仪器交流电源输入端加超级隔离变压器,利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲;
③在仪器交流电源的输入端并联压敏电阻,利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降低仪器从电源分得的电压,从而削弱干扰的影响。
利用软件方法抑制尖峰干扰
对于周期性干扰,可以采用编程进行时间滤波,也就是用程序控制可控硅导通瞬间不采样,从而有效地消除干扰。
采用硬软件结合的看门狗技术
它抑制尖峰脉冲的影响,在定时器定时到之前,CPU访问一次定时器,让定时器重新开始计时,正常程序运行,该定时器不会产生溢出脉冲,看门狗(watchdog)也就不会起作用。一旦尖峰干扰出现了“飞程序”,则CPU就不会在定时到之前访问定时器,因而定时信号就会出现,从而引起系统复位中断,保证智能仪器回到正常程序上来。
实行电源分组供电
例如:将执行电机的驱动电源与控制电源分开,以防止设备间的干扰。
采用噪声滤波器
它抑制交流伺服驱动器的干扰该措施对以上几种干扰现象都可以有效地抑制。
采用隔离变压器
考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初、次级线圈的互感耦合,而是靠初、次级寄生电容耦合的,因此隔离变压器的初、次级之间均用屏蔽层隔离,减少其分布电容,以提高抵抗共模干扰能力。
采用高抗干扰性能的电源
如利用频谱均衡法设计的高抗干扰电源。这种电源抵抗随机干扰非常有效,它能把高尖峰的扰动电压脉冲转换成低电压峰值(电压峰值小于TTL电平)的电压,但干扰脉冲的能量不变,从而可以提高传感器、仪器仪表的抗干扰能力。
发展
国产变送器的早期发展回顾
1958年开始,中国开始研制电动单元组合仪表;1964年,全套27个品种的DDZ-I型仪表全部投入生产;从1965年起,中国开始规划DDZ-II型电动单元组合仪表并于1970年组织了DDZ-II型电动单元组合仪表统一设计;与此同时,气动单元组合仪表QDZ-I、QDZ-II也研制成功;上世纪七十年代中期开始研制DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表和QDZ-III气动单元组合仪表。其中变送器也是上述单元组合仪表中一个重要的类别,初期生产的是力平衡式(如QDZ-II型变送器、部分DDZ-II型变送器),后开发矢量平衡式变送器(如QDZ-III型变送器、部分DDZ-II型变送器、DDZ-III型变送器),精确度指标大部分0.5%、1.0%,量程比为4:1~10:国产变送器制作粗糙,稳定性差,精确度低,量程比小,调整不方便,产品种类少。1978年中国开始改革开放,1979年西安仪表厂与罗斯蒙特公司签订1151电容式压力/差压变送器的技术转让合同,这是中国仪器仪表行业引进的第一个重要产品技术转让合同。对于变送器行业乃至整个仪器仪表行业来说,这应该是一个标志性的事件。
中国国内变送器市场的竞争
自从西安仪表厂引进罗斯蒙特公司1151压力(差压)电容式变送器后,开创了国外高性能变送器快速进入中国市场的先例,随后日本富士公司FC系列变送器、日本日立公司EDR/EPR系列变送器也在兰炼仪表厂、大连仪表厂引进生产。而随着国外仪器仪表公司变送器产品的大量涌入,国内生产厂和用户都逐步熟悉了包括美国罗斯蒙特、美国霍尼韦尔、日本横河、德国E+H、美国福克斯波罗、日本富士、日本日立、美国摩尔工业、美国Smar等公司生产的产品。上世纪90年代初期,四川仪表总厂与横河公司合资成立重庆川仪横河公司(后改成重庆横河川仪公司),生产EJA系列变送器,同时通过川仪总厂及横河公司在华的销售网络大力推销,年销售额快速增长,2007年变送器产品市场订货量达18万台,其风头远远超过罗斯蒙特公司的变送器类产品。ABB公司1999年推出MV2000T智能变送器后,也采用了与罗斯蒙特公司、横河公司几乎相同的方式,在中国寻求合作伙伴--上海威尔泰公司,合资建立生产线,并取得了年销售数万台的业绩。日本富士公司也与浙江中控自动化仪表公司合作生产CXT变送器。近年来,由于跨国公司在中国变送器的销售量大幅增长,除了引进技术或合资生产这种方式外,西门子、德国E+H、ABB均已在中国建立自己的独资变送器生产线。



















