1、溫度變送器溫度變送器中國石化集團公司工業計量站中國石化集團公司工業計量站李敬亭李敬亭 概述：概述：溫度變送器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表，而且其輸出信號與溫度變量之間有一給定的連續函數關系（通常為線性函數）。早期生產的變送器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值（或電壓值）之間呈線性函數關系。主要用于工業過程溫度的測量和控制。 溫度變送器種類溫度變送器種類溫度變送器有電動和氣動兩大類。電動的標準化輸出信號主要為010mA和420mA（或l5V）的直流電信號。氣動的標準化用出信號主要為20100kPa的氣體壓力（不排除具有特殊規定的其他標準化輸出信號，如050mV等）。 電動溫度變

2、送器發展電動溫度變送器發展DDZ11、DDZ一 DDZS系列發展到小型智能型的變送器。輸出（傳輸）方式由單一的標準（電）信號010mA、420mA向輔以現場總線方向發展，以適應數字化的接收和控制。隨著數字控制技術和通信技術的發展和普及，變送器的輸出方式將向數字化邁進。溫度變送器 小型模塊化和智能型的變送器可以方便地與業用熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器，成為真正意義上的溫度變送器。信號轉換器 不帶傳感器的“變送器”應稱為信號轉換器。由于工業用熱電阻和熱電偶的分度表是標準化的因此這種信號轉換器作為獨位產品時習貫上也稱為變送器。二線制變送器與四線制變送器區別二線制變送器與四線制變送器區別二線制變

3、送器的電源與信號是在同一回路中的。四線制變送器的電源與信號回路是分開的。電動溫度變進器各系列的外部特性如下：DDZD系列溫度變送器： 四線制接線，輸出010mA，負載電阻01。5kDDZ一皿系列溫度變送器： 四線制接線，輸出 l5V，負載電阻050； 二線制接線，輸出 420mA,負載電阻250350。DDZS系列溫度變送器：二線制接線輸出420mA，負載電阻250350或0600。小型模塊化和智能型溫度變送器： 二線制接線，輸出420mA，0600。 工作原理工作原理溫度變送器的工作原理（見規程所示） 溫度變送器組成 通常由兩部分；測量單元、信號處理和轉換單元。有些變送器增加了顯示單元，有些

4、還具有現場總線功能。輸人信號輸人信號 主要來自熱電阻和熱電偶溫度傳感器的電阻信號和毫伏（mV）級的電壓信號，測量單元與信號處理和轉換單元測量單元與信號處理和轉換單元 測量單元中通過相應的轉換電路變換為電壓信號。 然后經信號處理（包括非線性校正）和轉換單元變換成可傳送的直流電信號。具有現場總線的變送器具有現場總線的變送器 信號處理和轉換單元中包括了儀器放大器、模擬數字轉換器、微處理器、存儲器和操作鍵。輸出是通過與微處理器耦合的專用接口按約定的現場總線協議實現的。 目前具有現場總線的變送器目前具有現場總線的變送器 較典型的是采用 HART協議。HART（Highway Ad-dressable R

5、emote Transducer）即高速可尋址遠程變送協議，是一種工業標準，它定義了智能現場設備在兼容傳統的 20mA模擬信號時的通訊協議。信息是通過高頻2.2kHz（為1）和低1.2kHz（為0）信號載波在20mA連線上進行通訊的。 HART協議的儀器協議的儀器 1、必須是以數字技術為基礎，微處理器作為支撐的智能型儀器。 2、這種儀器具有額外的功能和補償能力、能支持多種類型的傳感器或者多種變量。 3、與常規的模擬式儀器相比，這些儀器通常都能提供更好的準確度、長期穩定性和可靠性。HART變送器的工作原理變送器的工作原理HART變送器分為三個部分，輸人部分、變換部分和輸出部分。每一個部分都可以單

6、獨進行測試和調節。1.輸入部分輸入部分傳感器按測量原理可以將過程量（溫度、壓力等）變換成毫伏電壓、電容、阻抗、電感、頻率等電學量。但是，變送器內的微處理器在接收這些量之前必須由模擬數字變換器把它們變成相應的數字量D1。在第二個方框中微處理器按某種形式的方程式或數據表，把電學量的原始數字量D1和面對的實際過程量PV（如溫度、壓力或流量等）聯系起來。這種聯系由制造廠完成，使用者也可以用手操器通過命令對其進行現場調節。這一工作稱為傳感器調節，其輸出PV就是過程量的數字表示。 2.變換部分變換部分在第三個方框中，實際上是一種嚴格的數學變換，它把過程量PV變成等效的m表示。使用儀器的量程值和傳遞函數（如

7、I=Io+Im/TmT）一起來計算這個值。傳遞函數通常為線性，但也可以是非線性的（如平方根關系的）。這一部分的輸出是儀器mA輸出的數字表示。 3.輸出部分輸出部分在第四和第五個方框中，進行輸出調節（即電流回路調節）。由微處理器依賴某些內部的校正因子把第三個方框中的mA輸出值變換為在第五個方框中（數字模擬轉換器）可以接受的數字值，最終完成實際的模擬電信號輸出。電動溫度變送器電動溫度變送器（已是老規程）（已是老規程）將溫度信號或直流毫伏信號轉換成直流標準將溫度信號或直流毫伏信號轉換成直流標準信號（信號（010mA或或420mA）輸出的稱為電）輸出的稱為電動變送器（以下簡稱變送器）。動變送器（以下簡

8、稱變送器）。13中國石化集團公司工業計量站一、 概述變送器與熱電偶，熱電阻配合使用，將溫度信號或直流毫伏信號轉換成(010)mA或(420)mA，或(15)V統一的直流信號輸出。其原理圖如下：14中國石化集團公司工業計量站熱電偶熱電偶 （010）mA 熱電阻熱電阻 -變送器變送器 - （420）mA 直流電壓直流電壓 （15）V 信號信號 15中國石化集團公司工業計量站變送器以負載電阻來區分，負載電阻變送器以負載電阻來區分，負載電阻(01.5)k（如（如DDZ系列），負載電阻系列），負載電阻(050) 四線制或負載電阻四線制或負載電阻(250350)二線制二線制（如（如DDZ系列），負載電阻系

9、列），負載電阻(250350)或（或（90600)（如（如DDZS系列），系列），共三大系列。共三大系列。16中國石化集團公司工業計量站二、技術要求二、技術要求1. 外觀外觀1.1 變送器的外殼及外露部件表面覆蓋層、面板及變送器的外殼及外露部件表面覆蓋層、面板及名牌均應光潔完好，使用中的變送器不得有嚴重的名牌均應光潔完好，使用中的變送器不得有嚴重的剝落及損傷等影響計量性能的缺陷。剝落及損傷等影響計量性能的缺陷。1.2 名牌應標明制造廠名或廠標、變送器名稱、型名牌應標明制造廠名或廠標、變送器名稱、型號、編號、制造年月。專業型變送器還應標明測量號、編號、制造年月。專業型變送器還應標明測量范圍、準確

10、度等級及配用傳感器分度號。范圍、準確度等級及配用傳感器分度號。1.3 接線端子板應有接線標志。接線端子板應有接線標志。1.4 緊固件不得有松動現象，可動部分應靈活可靠。緊固件不得有松動現象，可動部分應靈活可靠。17中國石化集團公司工業計量站2. 基本誤差基本誤差變送器基本誤差不應超過表變送器基本誤差不應超過表 1的規定。的規定。 表表 1準確度等級準確度等級0.20.51.01.52.5允許誤差（輸出量允許誤差（輸出量程的程的%）0.20.51.01.52.5注：（注：（1）變送器的準確度等級一般是根據輸入量）變送器的準確度等級一般是根據輸入量（電壓、電阻）的量程大小確定的。（電壓、電阻）的量

11、程大小確定的。 （2）允許誤差不包括熱電偶參考端補償所引起的）允許誤差不包括熱電偶參考端補償所引起的 誤差。誤差。18中國石化集團公司工業計量站3. 回程誤差回程誤差變送器的回程誤差不應超過表變送器的回程誤差不應超過表2的規定。的規定。 表表 2 準確度等級準確度等級0.20.51.01.52.5允許回程誤差（輸允許回程誤差（輸出量程的出量程的%）0.10.250.40.61.019中國石化集團公司工業計量站4. 負載變化影響負載變化影響當負載電阻在其以內許的范圍內變化時，變當負載電阻在其以內許的范圍內變化時，變送器輸出下限值及量程的變化，不應超過允送器輸出下限值及量程的變化，不應超過允許誤差

12、的絕對值。許誤差的絕對值。20中國石化集團公司工業計量站5.電源變化影響電源變化影響當電源在表當電源在表3規定的電源電壓變化值范圍內變規定的電源電壓變化值范圍內變化時，變送器輸出下限值及量程的變化不應化時，變送器輸出下限值及量程的變化不應超過允許誤差的絕對值。超過允許誤差的絕對值。21中國石化集團公司工業計量站 表 3電源電壓（電源電壓（V）電源電壓變化值（電源電壓變化值（V）220（交流）（交流）242187（交流）（交流）24（直流）（直流）25.222.8（直流）（直流）24（交流）（交流）26.421.6（交流）（交流）*注：注：* 為為DDZS變送器電源電壓變化變送器電源電壓變化值。

13、22中國石化集團公司工業計量站6. 輸出交流分量輸出交流分量6.1 對于負載電阻為對于負載電阻為01.5k的變送器，輸的變送器，輸出信號中交流分量有效值不應超過出信號中交流分量有效值不應超過20mV。6.2 對于負載電阻為對于負載電阻為050的四引線制變送的四引線制變送器輸出電壓信號中交流分量有效值不應超過器輸出電壓信號中交流分量有效值不應超過輸出量程的輸出量程的1%。6.3 對于負載電阻為對于負載電阻為250350的二線制變的二線制變送器，輸出信號中交流分量有效值不應超過送器，輸出信號中交流分量有效值不應超過150mV。23中國石化集團公司工業計量站7. 絕緣電阻絕緣電阻變送器的絕緣電阻值應

14、不小于表變送器的絕緣電阻值應不小于表4的規定。的規定。 表表 4試驗部位試驗部位技術要求技術要求輸入與輸出端子短接輸入與輸出端子短接-接地端子接地端子20電源端子短接電源端子短接-接地端子接地端子50輸入與輸出端子輸入與輸出端子-電源端子電源端子*50輸入端子輸入端子-輸出端子輸出端子*20注：注：* 適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。的變送器。24中國石化集團公司工業計量站8. 絕緣強度絕緣強度變送器應能承受頻率為變送器應能承受頻率為50Hz，有效值符合表，有效值符合表5規定的交流試驗電壓，判斷電流一般設置為規定的交流試驗電壓，判斷電流一般設置

15、為10mA，歷時，歷時1min試驗，無擊穿和飛弧現象。試驗，無擊穿和飛弧現象。25中國石化集團公司工業計量站 表表 5試驗部位試驗部位 試驗電壓試驗電壓24V直流供電直流供電 220V交流供交流供電電輸入與輸出端子短接輸入與輸出端子短接-接地端子接地端子500500電源端子短接電源端子短接-接地端子接地端子5001500輸入與輸出端子輸入與輸出端子-電源端子電源端子*5001500輸入端子輸入端子-輸出端子輸出端子*500500注：注：* 適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。變送器。26中國石化集團公司工業計量站三、 檢定條件9. 檢定用設備檢定

16、用設備檢定時所需的標準儀器及設備見表檢定時所需的標準儀器及設備見表6。（略）。（略）10. 檢定環境條件和動力條件檢定環境條件和動力條件10.1 環境溫度：（環境溫度：（255）0.2級的變送器級的變送器為（為（222），相對濕度：，相對濕度：45%75%。10.2 除地磁場外，周圍應無影響變送器的其除地磁場外，周圍應無影響變送器的其它外磁場存在，無震動，無腐蝕。它外磁場存在，無震動，無腐蝕。27中國石化集團公司工業計量站10.3 供電電源供電電源10.3.1 交流電源交流電源220V允許偏差允許偏差1%；諧波；諧波含量小于含量小于5%；頻率為；頻率為50Hz，允許偏差，允許偏差1%。10.3

17、.2 直流電源直流電源24V，允許偏差，允許偏差1%；紋波；紋波含量小于含量小于0.1%。11. 負載電阻負載電阻按變送器說明書中的規定。按變送器說明書中的規定。28中國石化集團公司工業計量站四、 檢定項目12. 變送器的檢定項目見表6。29中國石化集團公司工業計量站 項目項目類類別別外觀外觀 基本基本誤差誤差回程回程誤差誤差負載負載變變化化影影響響電源電源變變化化影影響響輸出輸出交交流流分分量量絕緣絕緣電阻電阻絕緣絕緣強度強度新制新制造造使用使用中中修理修理后后注：表中注：表中“”表示檢定，表示檢定，“”表示可不檢定。表示可不檢定。表表 630中國石化集團公司工業計量站五、五、 檢定方法檢定

18、方法13. 外觀檢查外觀檢查按規程第一條中的要求進行檢查。按規程第一條中的要求進行檢查。14. 基本誤差的檢定基本誤差的檢定14.1 變送器基本誤差的檢定接線時按規程附變送器基本誤差的檢定接線時按規程附錄中相應接線圖進行。錄中相應接線圖進行。31中國石化集團公司工業計量站14.2 變送器檢定前應按制造廠規定的時間進變送器檢定前應按制造廠規定的時間進行預熱。制造廠未作規定時，允許預熱行預熱。制造廠未作規定時，允許預熱15min。14.3 調零和調量程調零和調量程對于具有調零和調量程電位器的變送器，允對于具有調零和調量程電位器的變送器，允許在預熱后進行調整，但在檢定過程中則不許在預熱后進行調整，但

19、在檢定過程中則不允許再次調整。允許再次調整。14.4 檢定點的選擇檢定點的選擇檢定點應包含上、下限（或其附近檢定點應包含上、下限（或其附近10%量程量程以內）在內至少以內）在內至少5個點，檢定點應均勻分布在個點，檢定點應均勻分布在整個測量范圍內。整個測量范圍內。32中國石化集團公司工業計量站14.5 檢定方法檢定方法按輸入信號加（上行程）和減小（下行程）按輸入信號加（上行程）和減小（下行程）的方向，分別給變送器輸入被檢定點所對應的方向，分別給變送器輸入被檢定點所對應的輸入電量值，讀取變送器相應的實際輸出的輸入電量值，讀取變送器相應的實際輸出值值AS。對于上限值只檢上行程，對于下限值。對于上限值

20、只檢上行程，對于下限值只檢下行程。用同樣的方法戰再重復進行兩只檢下行程。用同樣的方法戰再重復進行兩次檢定，取誤差最大值作為基本誤差。次檢定，取誤差最大值作為基本誤差。熱電偶變送器采用補償導線進行檢定時，應熱電偶變送器采用補償導線進行檢定時，應給變送器的輸入值加上補償導線的修正值。給變送器的輸入值加上補償導線的修正值。在不產生疑義的情況下，可只進行在不產生疑義的情況下，可只進行1次循環的次循環的檢定。檢定。33中國石化集團公司工業計量站14.6 變送器上、下行程基本誤差按規程中變送器上、下行程基本誤差按規程中（1）式計算。）式計算。%100SAASA（1） 式中：式中：A變送器上下行程基本誤差（

21、變送器上下行程基本誤差（%）；）；SA上、下行程中測量的各檢定點相應的實際上、下行程中測量的各檢定點相應的實際 輸出值（輸出值（mA或或V）；）；A各檢定點相應的標稱輸出值（各檢定點相應的標稱輸出值（mA或或V）；）；S變送器輸出量程（變送器輸出量程（mA或或V）。）。 34中國石化集團公司工業計量站15. 回程誤差檢定回程誤差檢定變送器回程誤差的檢定與基本誤差的檢定同變送器回程誤差的檢定與基本誤差的檢定同時進行。并按貴規程中式（時進行。并按貴規程中式（2）計算。）計算。21AAA （2） 式中：式中：A變送器的回程誤差（變送器的回程誤差（%）；）；1A、2A變送器上、下行程平均誤差（變送器上

22、、下行程平均誤差（%）。）。、 35中國石化集團公司工業計量站16. 負載變化影響檢定負載變化影響檢定16.1 對于負載電阻為對于負載電阻為01.5k的變送器，將的變送器，將負載電阻置于負載電阻置于1.5k，使輸出分別為下限和，使輸出分別為下限和上限值，然后將負載電阻改變為零，測量輸上限值，然后將負載電阻改變為零，測量輸出電流值。出電流值。36中國石化集團公司工業計量站16.2 對于負載電阻為對于負載電阻為050的四線制變送的四線制變送器，將電流輸出端的負載電阻置于器，將電流輸出端的負載電阻置于50，使，使電壓輸出端輸出信號分別為下限值和上限值，電壓輸出端輸出信號分別為下限值和上限值，然后改變

23、負載電阻至零，測量輸出電壓值。然后改變負載電阻至零，測量輸出電壓值。16.3 對于負載電阻為對于負載電阻為250350的二線制變的二線制變送器，將負載電阻置于送器，將負載電阻置于350，使輸出分別為，使輸出分別為下限值和上限值，然后改變負載電阻至下限值和上限值，然后改變負載電阻至250測量輸出電流值。測量輸出電流值。16.4 根據上述測量結果計算下限和量程的變根據上述測量結果計算下限和量程的變化值。化值。37中國石化集團公司工業計量站17. 電源變化影響檢定電源變化影響檢定17.1 對于對于220V交流供電的變送器，將電源電壓調整交流供電的變送器，將電源電壓調整為為220V，使變送器輸出分別為

24、下限值和上限值，然，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調整到表后分別將電壓調整到表3規定的電壓變化值，測量規定的電壓變化值，測量輸出電流值。輸出電流值。17.2 對于對于24V直流供電的變送器，將電源電壓調整直流供電的變送器，將電源電壓調整為為24V，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調整到表后分別將電壓調整到表3規定的電壓變化值，測量規定的電壓變化值，測量輸出電流值。輸出電流值。17.3 根據上述測量結果，計算出下限和量程的變化根據上述測量結果，計算出下限和量程的變化值。值。38中國石化集團公司工業計量站18. 輸出交流分量檢定輸出交流分量檢定18.1 對于負載電阻為對于負載電阻為01.5k的變送器，將負載的變送器，將負載電阻置于電阻置于200，輸入信號使輸出分別為量程的，