电压变送器原理

压力变送器的原理

压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用压力变送器的原理及其应用

1、应变片压力变送器原理与应用

力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力变送器、半导体应变片压力变送器、压阻式压力变送器、电感式压力变送器、电容式压力变送器、谐振式压力变送器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力变送器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。

在了解压阻式压力变送器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变变送器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

金属电阻应变片的内部结构

如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

电阻应变片的工作原理

液位变送器分类：

1、浮球式液位变送器

2、浮简式液位变送器

3、静压或液位变送器

液体中某一点的静压力与该点到液面的距离成正比，即：P=ρgh。其中：P～被测点的压力(压强)、ρ～介质密度、g～重力加速度、h～被测点到液面的高度。

对已确定的被测介质及地点，ρ、g为常数，故被测点到液面的位置的变化只与被测的压力（压强）有关。

压力变送器和差压变送器单从名称上讲测量的是压力和差压（两个压力的差），但它们可以间接测量的量却很多。如压力变送器，除可以测量压力外，还可以测量设备内的液位。在常压容器内测量液位时，需要一台即可。当测量受压容器的液位时，可考虑用两台压力/差压变送器，即测量下限一台，测量上限一台，它们的输出信号进行减法运算，即可测出液位，这时一般选用差压变送器。在容器内液位与压力值不变的情况下它还可以用来测量介质的密度。的测量范围可以做的很宽，从绝压 0开始可以到一百多兆帕（一般情况）。差压变送器除了测量两个被测量压力的差压值外，它还可以配合各种节流元件来测量介质流体的流量，可以直接测量受压容器的液位和常压容器的液位以及压力和负压。

制作的结构上来分有普通型和隔离型。普通型压力/差压变送器的测量膜盒为一个，它直接感受被测介质的压力或差压；隔离型的测量膜盒接受到的是一种稳定液（一般为硅油）的压力，而这种稳定液是被密封在两个膜片中间，直接接受被测压力的膜片为外膜片，原普通型膜盒的膜片为内膜片，当外膜片上接受压力信号时通过硅油的传递原封不动的将外膜片的压力传递到了普通膜盒上，从而可以测出外膜片所感受到的压力。隔离型压力/差压变送器主要是针对特殊的被测量介质设计和使用的，如果被测介质离开设备后会产生结晶，而使用普通型压力/差压变送器需要取出介质，会将导压管膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必须选用隔离型。隔离型变送器通常作成发兰式安装，即在被测设备上开口使变送器安装后它的感应膜片是设备壁的一部分，这样它不会取出被测介质，一般也不会造成结晶和堵塞。当被测介质需求结晶温度较高时，可选用将膜片凸出的结构，这样可将传感膜片插入到设备内部，，这样测量是有保障的，即选用插入式发兰变送器。隔离型变送器有远传型和一体型之分。远传型即外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接，一般毛细管为3~5米，这样外膜盒装在设备上，内膜盒及变送器可以安装在便于维护的安装支架上；另一种形式是外膜盒与变送器做成一体直接由发兰安装在设备上。对于隔离型它还可以作成螺纹连接型，即外膜盒或外弹性元件可在安装螺纹的前面，只要在被测设备上焊接上内螺纹凸台，便可将变送器直接拧到设备上，安装非常方便。隔离型压力/差压变送器的制作复杂，材质要求也较高，所以它的价格通常是普通型的3~4倍。

交流电压变送器

LF系列电压变送器是一种将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。产品符合国标GB/T13850-1998。电压变送器用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。变送器以采集信号为主。

电压变送器通用技术条件:

● 引用标准及规则：GB/T13850-1998

● 相对湿度：≤93%

● 准确度等级： 0.2、0.5级

● 贮藏条件：温度-40~ 70℃，相对湿度20~90%，无凝露

● 工作温度：-10~55℃

● 平均无故障时间：≥30000h

交流电压变送器又分为单相交流电压变送器和三相交流电压变送器。单相交流电压变送器是指将被测交流电压隔离转换成按线性比例输出的单路标准直流电压或直流电流，三相交流电压变送器是指将被测三相交流电压隔离转换成按线性比例输出的三路标准直流电压或直流电流。

A1单相交流电压变送器的介绍

特点 * 将被测交流电压隔离转换成按线性比例输出的单路标准直流电压或直流电流；

* 低功耗、可靠性高；

* 优良的抗干扰能力和高精度性（0.5%）；

* 电压拔插端子接入、标准导轨（35mm）安装；

* 广泛应用于各类工业电压在线隔离检测系统；

* 体积小、外型尺寸(mm)：95(L)×37(W)×32(H)；

技术参数

* 执行标准：IEC688：1992，QB/LF2007-1

* 输入范围：0~500V内可选 如0~100V，0~300V等

* 精度等级：≤0.5%.F.S

* 温度特性：≤50PPM/℃(0~50℃)

霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法

一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法

1( 霍尔器件

霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控制电流I，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V。CH如图1,1所示。

IBsin霍尔电势V的大小与控制电流I和磁通密度B的乘积成正比，即:V,KHCHHCΘ

霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。

通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电,磁,电的绝缘隔离转换。

2( 霍尔直流检测原理

如图1,2所示。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U可以间接反映出被测电流I的大小，即:I?B?U 01110

我们把U定标为当被测电流I为额定值时，U等于50mV或100mV。这就制成010

霍尔直接检测(无放大)电流传感器。

3( 霍尔磁补偿原理

原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。霍尔磁补偿原理如图1,3所示。

从图1,3知道:Φ,Φ 12

IN,IN 1122

I,N/N?I 2I21 当补偿电流I流过测量电阻R时，在R两端转换成电压。做为传感器测量电2MM

压U即:U,IR 02M0

按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A,500A系列规格的电流传感器。

由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加;其次，工作电流消耗也相应增加;但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。