变送器是工业控制领域中不可或缺的设备,主要用于将各种物理量如压力、差压、流量和液位等转换成标准的电信号,通常为4~20mA直流信号。这种信号可以远距离传输,并能抵抗环境干扰,确保控制系统稳定运行。
变送器的种类多样,包括压力变送器、差压变送器、流量变送器和液位变送器等。它们通常需要与相应的测量元件配合使用,以实现对各种物理量的精确监测。变送器在实际应用中需具备高可靠性、稳定性和准确性,以适应各种恶劣的工作环境。此外,多量程设计使得变送器能够广泛应用于不同场景,提升测量精度。
在变送器的发展历程中,经历了机械位移式、力平衡式以及电容、电感、扩散硅压阻式等阶段。其中,电容式变送器因其结构简单、精度高、稳定性好和易于维护的特点,得到了广泛应用。以1151系列电容式变送器为例,它是美国Rosemount公司的代表性产品。1151变送器通过被测物理参数的变化引起微小位移,导致差动电容变化,进而转化为电流信号输出。其技术参数包括供电电源、负载特性、输出信号类型、量程和零位调整、正负迁移能力等。
1151变送器的探头(δ室)采用了微位移工作原理,没有复杂的机械传动,感测部分简洁,具有良好的过载保护性能。测量电路包括解调器、振荡器、振荡控制放大器和电流控制放大器,共同构成了稳定且精确的信号处理系统。
随着技术的进步,智能变送器如3051C在1151的基础上增加了温度传感器,提高了测量精度,并具备了模拟和数字信号输出及双向通信的能力。这极大地扩展了变送器的功能,使其能够更好地适应现代自动化系统的需要。
变送器的零点迁移和量程调整是确保测量准确性的关键步骤。零点迁移允许变送器的测量范围根据实际需求进行调整,以抵消如管道内液体静压力等固定偏移。量程调整则可以根据实际测量范围缩小或扩大,以减少测量误差。例如,一个0.5级精度、量程为0~10Kpa的差压变送器,通过零点迁移和量程调整,可以显著降低最大输出误差,提高测量的精确度。
变送器作为工业控制中的核心组件,其原理和应用是理解和操作自动化系统的基础。从早期的机械式到现代的智能型,变送器的技术进步反映了工业自动化发展的历程,同时也不断推动着生产效率和精度的提升。