變送器的工作原理是什么？??

【專家解說】：差壓變送器
差壓變送器一、差壓變送器的特點：
差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器,輸出標準信號(如 4~20mA,1~5V)。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個壓力接口, 差壓變送器一般分為正壓端和負壓端,一般情況下, 差壓變送器正壓端的壓力應大于負壓段壓力才能測量。
通常壓力變送器有壓阻式,電容式2類,
二、差壓變送器在油庫計量中的應用
1 引言
在目前的油庫油罐液位的測量設計中，差壓變送器比較流行的是采用雷達液位計或浮球、浮標、鋼帶式液位計等。雷達液位計雖然精度高但成本也高，而浮標、浮球等液位計，安裝、維護比較麻煩。差壓式液位計，在鍋爐汽包等密閉容器中應用廣泛，但測量結果并非真正液位，因此在油罐液位測量的設計鮮有應用。其實油庫油罐的精確液位，并不十分重要，用戶實際要了解的并不是液位，而是通過測量液位來了解油罐中油品的實際數量（即噸數），從而防止?jié)M溢。由此分析采用差壓法來測液位（實際為噸數）也不失為一個好的選擇。因為目前差壓變送器的應用十分成熟，象1151、3051以及EJA等差壓變送器，技術十分完善，精度可達0.075級，而且價格大幅下跌，性能價格較高。
2 差壓變送器的設計原理
顧名思義差壓變送器所測量的結果是壓力差，即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，那么，重量G=△P·S=ρg△h·S，S不變，G與△P成正比關系。即只要準確地檢測出△P值，與高度△h成反比，在溫度變化時，雖然油品體積膨脹或縮小，實際液位升高或降低，所檢測到的壓力始終是保持不變的。如果用戶需要顯示實際液位，也可以引入介質溫度補償予以解決。
3 差壓變送器的實際應用
在溫州新世紀油庫項目，筆者將此思路應用到實際設計中。
設計條件： 2000m3油罐，直徑d=14.5m，高度就可以得到實際油品的庫存量G，從公式還可知其密度ρh=14m。
一次表：選用溫州市伯特利儀器儀表公司的BTL-1151LT法蘭式隔爆差壓變送器，選用法蘭式是防止罐底臟物沉淀而堵塞引壓管，變送器量程0～140kPa。
二次表：選用WP系列智能光柱顯示報警儀，萬能信號輸入，可任意改變量程，用光柱顯示液位，用數字顯示油品的噸數。以6#罐為例，S=π×r2=3.14×7.252=165m2，高為14m。
在油罐頂部，差壓變送器設計一套液位報警裝置，防止油品滿溢，作為雙保險。在應用中由于測量值直接為噸數，故油罐不論貯存何種油品，二次表顯示的值是油罐內油品的噸數，避免了需要測定密度進行換算的麻煩。
差壓變送器一般情況油品出入庫往往是采用泵輸送經過橢圓齒輪流量計計量，由于流量計的精度有限，最高也只有0.2級，差壓變送器還需測密度計算，其結果往往有些出入，從而造成計量糾紛?，F(xiàn)在因為油罐測量的結果為噸數，而且精度可達到0.2級甚至0.1級，因此，與容積式流量計相比，差壓變送器計量結果更準確。雖然在小數量的油品出入庫時，由于分辨率的原因，測量的結果絕對誤差較大，但在大數量的油品出入庫時，其較高的精度和較小的相對誤差，差壓變送器是其它計量手段所無法比擬的，特別適合月度、季度、年度的盤存。實踐表明其主要優(yōu)點有：① 安裝維護簡單方便；② 讀數直觀直接明確，可直接讀出油品的庫存量；③ 免除了密度的測定和換算。
4 差壓變送器的注意問題
(1) 設計和安裝時應考慮油罐底部的取壓開孔盡可能放低，以消除溫度變化而造成的誤差，必要時引入溫度補償。
(2) 在油罐的罐體水平截面不等的情況下（如上小下大），要考慮補償措施。如二次表選用WP-H80系列液位-容量控制儀。
(3) 為達到一定精度，如油罐頂部裝有呼吸閥時，必須采用差壓變送器而不能采用壓力變送器。對敞口油罐或精度要求不高時，可直接采用壓力變送器以方便安裝。
(4) 二次表盡量采用智能表，可方便改變量程，實現(xiàn)溫度補償等。 補充： 常見變送器的工作原理 傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領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換成可測量的電量外，一般還具有一定的放大作用。本文簡單地介紹了各類變送器的特點，以供使用者選用。

一、一體化溫度變送器

　　一體化溫度變送器一般由測溫探頭（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溫探頭直接安裝在接線盒內，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。

　　熱電阻溫度變送器是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元等組成。測溫熱電阻信號轉換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關系進行補償，經V/I轉換電路后輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20mA的恒流信號。

　　熱電偶溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，最后放大轉換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接解不良時，變送器會輸出最大值（28mA）以使儀表切斷電源。

　　一體化溫度變送器具有結構簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。

　　一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4～20mA信號；可與微機系統(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量儀表。

二、壓力變送器

　　壓力變送器也稱差變送器，主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉變成標準的電流電壓信號，以供給指示報警儀、記錄儀、調節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調節(jié)。

　　壓力變送器的測量原理圖如圖3所示。其測量原理是：流程壓力和參考壓力分別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），以使硅片上用半導體技術制成的全動態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅動下輸出正比于壓力的mV級電壓信號。由于硅材料的強性極佳，所以輸出信號的線性度及變差指標均很高。工作時，壓力變送器將被測物理量轉換成mV級的電壓信號，并送往放大倍數很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大后的信號經電壓電流轉換變換成相應的電流信號，再經過非線性校正，最后產生與輸入壓力成線性對應關系的標準電流電壓信號。

　　壓力變送器根據測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）兩種。

三、液位變送器

1、浮球式液位變送器

　　浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、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量導管上下移動。導管內裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉換成4～20mA或其它標準信號輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點，電路內部含有恒流反饋電路和內保護電路，可使輸出最大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護電源并使二次儀表不被損壞。

2、浮簡式液位變送器

　　浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據阿基米德浮力原理設計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進行常規(guī)的設定操作。

3、靜壓或液位變送器

　　該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉換成電信號，再經放大電路放大和補償電路補償，最后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。

四、電容式物位變送器

　　電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產過程中進行測量和控制生產過程，主要用作類導電與非導電介質的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續(xù)測量和指示。

　　電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～20mA恒定電流輸出為基型，經過轉換，可以用三線或四線方式輸出，輸出信號形成為1～5V、0～5V、0～10mA等標準信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質的圓柱形金屬容器組成。當料位上升時，因非導電物料的介電常數明顯小于空氣的介電常數，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。變送器的模塊電路由基準源、脈寬調制、轉換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調特原理進行測量的優(yōu)點是頻率較低，對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。

五、超聲波變送器

　　超聲波變送器分為一般超聲波變送器（無表頭）和一體化超聲波變送器兩類，一體化超聲波變送器較為常用。
　　一體化超聲波變更新器由表頭（如LCD顯示器）和探頭兩部分組成，這種直接輸出4～20mA信號的變送器是將小型化的敏感元件（探頭）和電子電路組裝在一起，從而使體積更小、重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用于液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量，并可用于測量距離。

六、銻電極酸度變送器

　　銻電極酸度變送器是集PH檢測、自動清洗、電信號轉換為一體的工業(yè)在線分析儀表，它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統(tǒng)。在被測酸性溶液中，由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層，這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當作1，其電極電位就可用能斯特公式計算出來。

　　銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場作用的安全起見，電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機提供驅動電源外，還應通過電流轉換單元轉換成相應的直流電壓，以供變送電路使用。第二部分是測量變送器電路，它把來自傳感器的基準信號和PH酸度信號經放大后送給斜率調整和定位調整電路，以使信號內阻降低并可調節(jié)。將放大后的PH信號與溫度被償 信號進行迭加后再差進轉換電路，最后輸出與PH值相對應的4～20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。

七、酸、堿、鹽濃度變送器

　　酸、堿、鹽濃度變送器通過測量溶液電導值來確定濃度。它可以在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產過程。

　　酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是：在一定的范圍內，酸堿溶液的濃度與其電導率的大小成比例。因而，只要測出溶液電導率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當被測溶液流入專用電導池時，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時，其輸出電流與電導率成線性關系，而電導率又與溶液中酸、堿濃度成比例關系。因此只要測出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度。

　　酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導池、電導放大器、相敏整流器、解調器、溫度補償、過載保護和電流轉換等單元組成。

八、電導變送器

　　它是通過測量溶液的電導值來間接測量離子濃度的流程儀表（一體化變送器），可在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中水溶液的電導率。

　　由于電解質溶液與金屬導體一樣的電的良導體，因此電流流過電解質溶液時必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導體相反，具有負向溫度特性。為區(qū)別于金屬導體，電解質溶液的導電能力用電導（電阻的倒數）或電導率（電阻率的倒數）來表示。當兩個互相絕緣的電極組成電導池時，若在其中間放置待測溶液，并通以恒壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導率就存在一定的函數關系。這樣，測了待測溶液中流過的電流，就能測出待測溶液的電導率。電導變送器的結構和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。

九、智能變送器

　　智能式變送器是由傳感器和微處理器（微機）相結構而成的。它充分利用了微處理器的運算和存儲能力，可對傳感器的數據進行處理，包括對測量信號的調理（如濾波、放大、A/D轉換等）、數據顯示、自動校正和自動補償等。

　　微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數據進行計算、存儲和數據處理，還可以通過反饋回路對傳感器進行調節(jié)，以使采集數據達到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能，因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度，并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外，智能式變送器還具有以下特點：
　　具有自動補償能力，可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償。
　　可自診斷，通電后可對傳感器進行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。
　　數據處理方便準確，可根據內部程序自動處理數據，如進行統(tǒng)計處理、去除異常數值等。
　　具有雙向通信功能。微處理器不但可以接收和處理傳感器數據，還可將信息反饋至傳感器，從而對測量過程進行調節(jié)和控制。
　　可進行信息存儲和記憶，能存儲傳感器的特征數據、組態(tài)信息和補償特性等。
　　具有數字量接口輸出功能，可將輸出的數字信號方便地和計算機或現(xiàn)場總線等連接。