在线变送器

[color=#6495ED][color=#00008B]DT-1型液体在线密度变送器是我公司自主研发的高科技项目，填补了国内在液体密度测试方面的一项空白。该产品利用电容差压传感器以及与其相连的一对压力中继器之间有一集成精密温度传感器和一个专用软件计算密度显示介质的温度和密度两个参数，可对各种液体或液态混合物在线进行密度测量。 DT-1在线液体密度测试变送器可对各种液体或液态混合物在线进行密度测量。故在石化行业可广泛应用于炼油、调油、油水介面监测；在食品工业用于葡萄汁、番茄汁、果糖浆、植物油及软饮料加工等生产现场；奶制品业；造纸业，黑浆、绿浆、白浆、碱溶液的测试；酿酒酒精度；化工类的有机溶剂，尿素、清洁剂、乙二醇、酸碱及聚合物密度的测试。还可应用于采矿盐水、钾碱、润滑油、生物制药等行业。[/color][/color]

一、一体化温度变送器 　　一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。　　热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。 　　热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量仪表。 二、压力变送器 　　压力变送器也称差变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。 　　压力变送器的测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。 压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MP3）和微差压变送器（0～30kPa）两种。 三、液位变送器 1、浮球式液位变送器 　　浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。　　一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。2、浮简式液位变送器 　　浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。 3、静压或液位变送器 　　该变送器利用液体静压力的测量原理工作。它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20mA或0～10mA电流方式输出。 四、电容式物位变送器 　　 电容式物位变送器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。　　电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制4～20mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变化而变化。变送器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流等单元组成。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低，对周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。 五、超声波变送器 超声波变送器分为一般超声波变送器（无表头）和一体化超声波变送器两类，一体化超声波变送器较为常用。一体化超声波变更新器由表头（如LCD显示器）和探头两部分组成，这种直接输出4～20mA信号的变送器是将小型化的敏感元件（探头）和电子电路组装在一起，从而使体积更小、重量更轻、价格更便宜。超声波变送器可用于液位。物位测量和开渠、明渠等流量测量，并可用于测量距离。 六、锑电极酸度变送器 　 锑电极酸度变送器是集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体的工业在线分析仪表，它是由锑电极与参考电极组成的PH值测量系统。在被测酸性溶液中，由于锑电极表面会生成三氧化二锑氧化层，这样在金属锑面与三氧化二锑之间会形成电位差。该电位差的大小取决于三所氧化二锑的浓度，该浓度与被测酸性溶液中氢离子的适度相对应。如果把锑、三氧化二锑和水溶液的适度都当作1，其电极电位就可用能斯特公式计算出来。 　　锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两大部分组成。为了现场作用的安全起见，电源部分采用交流24V为二次仪表供电。这一电源除为清洗电机提供驱动电源外，还应通过电流转换单元转换成相应的直流电压，以供变送电路使用。第二部分是测量变送器电路，它把来自传感器的基准信号和PH酸度信号经放大后送给斜率调整和定位调整电路，以使信号内阻降低并可调节。将放大后的PH信号与温度被偿信号进行迭加后再差进转换电路，最后输出与PH值相对应的4～20mA恒流电流信号给二次仪表以完成显示并控制PH值。七、酸、碱、盐浓度变送器 　 酸、碱、盐浓度变送器通过测量溶液电导值来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。这种变送器主要应用于锅炉给水处理、化工溶液的配制以及环保等工业生产过程。　　酸、碱、盐浓度变送器的工作原理是：在一定的范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率的大小成比例。因而，只要测出溶液电导率的大小变可得知酸碱浓度的高低。当被测溶液流入专用电导池时，如果忽略电极极化和分布电容，则可以等效为一个纯电阻。在有恒压交变电流流过时，其输出电流与电导率成线性关系，而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此只要测出溶液电流，便可算出酸、碱、盐的浓度。　　酸、碱、盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示表头和壳体组成。电子模块电路则由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换等单元组成。 八、电导变送器 　　它是通过测量溶液的电导值来间接测量离子浓度的流程仪表（一体化变送器），可在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。　　由于电

20世纪80年代以来，许多仪表公司相继推出了自己的具有通信能力的流量变送器产品，所采用的同心协议也有多种，其中最著名的是由Rosemount公司提出的HART协议（可寻址远程传感器数据公路），它是在4～20mA电流上叠加1200Hz和2200Hz两个独立的频率信号，分别代表数字1和0。该频率信号呈正弦波形，幅值为±0.5mA，所以其平均值为0，故将其调制于4～20mA之上却不影响4～20mA的平均值，这样就使HART通信可以和4～20mA信号并存而互不干涉。具有通信能力的流量变送器可同手持终端配合实现与4～20mA并存条件下的数字通信，也可经接口与PC机或DCS相连，实现全数字通信，完成多项任务。1 与手持终端器（HHT）或智能现场通信器（SFC）通信手持终端器或智能现场通信器是以微处理器为基础的与智能变送器进行数字通行的接口装置，是一种新型调试工具，利用它能在现场（或控制室）对智能变送器进行组态、测试、调整、校验、查看自诊断信息。图1所示为与手持终端器的连接。现在多家仪表公司都有此类产品，用户对变送器进行维修、校验极为方便。 图1 智能变送器与手持终端器通信的连接2 与流量演算器一起组成多量程流量计差压式流量计现在仍然是应用最广泛的一种流量计，但是它的范围度较小，不能满足要求较大范围度的很多测量对象。例如，我国北方有不少以取暖设备为主要耗热设备的热用户，夏季的耗热量往往比冬季耗热量的1/5还要低，这样，计量仪表在夏季如果使用与冬季相同的测量范围，那么仅差压变送器误差一项就会给夏季计量带来无法容许的系统误差，所以有许多单位使用多量程流量计。像上面的例子是冬季使用高量程，夏季使用低量程。现在有多种智能差压变送器都能采用通信的方法变更其量程，有些变送器量程可调比高达40倍以上，为多量程流量计的实现创造了良好条件。如图2所示的双量程差压式流量计中，流量演算器与差压变送器之间的两根连接线既是变送器电源线，又是4～20mA模拟信号传输线，同时承担HART通信中传送±0.5mA数字信号的任务。 图2双量程差压式流量计线路连接流量演算器设定有高量程流量上限值 和低量程流量上限值 ，并且分别与差压变送器的高低量程差压上限值 相对应。演算器中还设定有高低量程流量切换值 ，当差压变送器处于高量程状态时，演算器用 参与计算流量，如果计算得到的流量值小于等于 则演算器作出切换到低量程的决策，并按设计好的程序采用通信的方法将差压变送器切换到低量程，开始用 参与计算流量。以后如遇流量值大于 ，又采用通信的方法将差压变送器切回到高量程。在具体实施的时候一般还要设置一个切换差，以防高低量程之间的频繁切换。而且需考虑低流量时的雷诺数修正，以保证测量精确度。3与计算机联网组成数采系统国外有的公司推出用于HART协议通信的硬件产品，例如PCSMART模块，将其插入PC机空余槽口中，其输出可与15台SMART设备构成多站网络。例如和5台智能差压变送器、5台智能压力变送器、5台智能温度变送器构成5点带温度压力补偿流量测量系统。该系统由于采用了高精确度、宽量程的智能变送和运算能力极强的PC机，因此测量精确度高，而且扩大了范围度。用数字通信的方法读取变送器的测量结果要比用模拟信号传送测量信号精确度明显提高。例如，现在各主要仪表公司都能生产的0.1级智能差压变送器，其数字量输出精确度可达±0.075％，而若取电流输出，变送器精确度为±0.1％FS，而此信号进入流量二次表或DCS的I/O口，由于模拟信号方法和A/D转换，还要损失0.05％～0.1％的精确度。由于数字通信技术这一突出优点，大大促进了现场总线的发展和推广应用。4建立在通信基础上的设备管理系统AMSAMS（Asset Management Solution）设备管理系统是专对智能化仪表进行管理和维护而设计的系统，它使用户能够监视、管理和调整在过程中运行的设备和过程本身。（1）AMS的硬件结构 AMS的硬件系统结构如图3所示，它由HART转换器、RS-232/RS-485通信转换器、HART调制解调器和PC机组成。 图3 AMS的系统结构①HART转换器（HART Interchange Unit ,简称HIU）。一个HART转换器可带32台HART设备。一个网络最多可带31台HIU，即可带992台HART设备。一旦通电，每台HIU即建立一个连接设备的内部表。当用软件扫描设备时，需要从现场设备中获取过程变量的状态信息。这些信息先储存到HIU的内存中，再传送到PC机中。②RS-232/RS-485转换器。RS-232/RS-485转换器用来连接HART转换器与PC机的通信口，因为RS-485网络具有传输距离长，抗干扰能力强等优点，现场采用RS-485网络通信。而普通的PC机只有RS-232接口，所以两者之间需要使用转换器。③HART调制解调器（HART Mo-dem）。HART调制解调器是一种结构紧凑、牢固的外部接口，可满足现场和车间维护的需要，它提供了单台设备与AMS相连的手段，它装在一个DB-9外壳内，附有一个9针的RS-232接口。它是隔离的、电流限制的、与极性无关、无干扰的连接方式。HART调制解调器适用于台式和笔记本PC机，无需外部供电，可与任何HART设备以轮询或突发方式进行通信。（2）AMS的软件功能①组态（configuration）。在软件的支持下，通过PC机对现场的智能化仪表进行组态。②仪表校准及维护。维护人员不需将以表从安装地点拆下，也不需将压力等信号输入仪表，在控制室或办公室就可实现仪表的校准和检查维护。③位号查询；状态查询；回路检测与设备资源检测；向HART手持终端下载信息；自动维护文档 查看设备历史信息等。（3）AMS的特点① AMS软件以现场服务器为平台的T型结构，为用户提供一个图形化界面。② AMS为现场设备数据在工厂不同地点之间的交换带来方便。③ AMS通过一个集中数据库获取现场设备数据，从而提高劳动效率。④ AMS通过在线获取现场设备的状态和诊断信息，改进了设备的可用性。