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(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(jīng) 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(chǎn)生的

熱電勢經(jīng)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，

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(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、 指

示和過程調(diào)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(shù)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(jīng)電壓電流轉換變換成相應的電流信號，

再經(jīng)過非線性校正，

后產(chǎn)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(jù)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(nèi)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(nèi)部含有恒流反饋

電路和內(nèi)保護電路，可使輸出大電流不超過

28mA，因而能夠可靠地保護電

源并使二次儀表不被損壞。

2、浮筒式液位變送器

浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，

它是根據(jù)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(jīng)放大電路放大和補償電路補償，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(chǎn)過程中進行測量和控制生產(chǎn)過

程，主要用作類導電與非導電介質(zhì)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(jīng)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(zhì)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(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)， 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(diào)制、轉換、恒流放大、反饋和限

流等單元組成。 采用脈寬調(diào)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，從而使體積更孝重量更輕、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(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路， 以使信號內(nèi)阻降低并可調(diào)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，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(chǎn)過程。

酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是： 在一定的范圍內(nèi)， 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(diào)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(zhì)溶液與金屬導體一樣的電的良導體，

因此電流流過電解質(zhì)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(zhì)溶液的導電能力用電導 （電阻的

倒數(shù)）或電導率 （電阻率的倒數(shù)） 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(shù)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。