作者：吳金宏 倪向陽(yáng) 吳 昊 來(lái)源：《國(guó)外電子元器件》

摘要：各種形式的傳感器和變送器是工業(yè)數(shù)據(jù)采集和工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)不可缺少的電子元器件。了解各種變送器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)特性可為電子開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者提供更多的參考。文中介紹了各種變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)特征，可供設(shè)計(jì)為員選用時(shí)參考。 關(guān)鍵詞：變送器 傳感器 測(cè)量 數(shù)據(jù)采集

傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。與傳感器不同，變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電量外，一般還具有一定的放大作用。本文簡(jiǎn)單地介紹了各類變送器的特點(diǎn)，以供使用者選用。

1 一體化溫度變送器

一體化溫度變送器一般由測(cè)溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測(cè)溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。熱電阻溫度變送器的原理如圖1所示。

熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、r/v轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、v/i轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對(duì)溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)v/i轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的4～20ma的恒流信號(hào)。

熱電偶溫度變送器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化處理、v/i轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢(shì)與溫度的非線性誤差，最后放大轉(zhuǎn)換為4～20ma電流輸出信號(hào)。為防止熱電偶測(cè)量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時(shí)，變送器會(huì)輸出最大值（28ma）以使儀表切斷電源。熱電偶溫度變送器的原理如圖2所示。

一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省引線、輸出信號(hào)大、抗干擾能力強(qiáng)、線性好、顯示儀表簡(jiǎn)單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù)和限流保護(hù)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4～20ma信號(hào)；可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測(cè)量?jī)x表。

2 壓力變送器

壓力變送器也稱差變送器，主要由測(cè)壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過(guò)程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號(hào)，以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過(guò)程調(diào)節(jié)。

壓力變送器的測(cè)量原理圖如圖3所示。其測(cè)量原理是：流程壓力和參考?jí)毫Ψ謩e作用于集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅μm級(jí)），以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動(dòng)下輸出正比于壓力的mv級(jí)電壓信號(hào)。由于硅材料的強(qiáng)性極佳，所以輸出信號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時(shí)，壓力變送器將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成mv級(jí)的電壓信號(hào)，并送往放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動(dòng)式放大器。放大后的信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)非線性校正，最后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號(hào)。

壓力變送器根據(jù)測(cè)壓范圍可分成一般壓力變送器（0.001mpa～20mp3）和微差壓變送器（0～30kpa）兩關(guān)。

3 液位變送器

3.1 浮球式液位變送器

浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。

一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20ma或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出最大電流不