西門子7MF變送器的選用

傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領(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(diǎn)，以供使用者選用。  
 一、一體化溫度變送器  西門子7MF
 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(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。測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對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)與被測溫度成線性關(guān)系的 4～20mA的恒流信號。 
 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)生的熱電勢經(jīng)冷端補(bǔ)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，zui后放大轉(zhuǎn)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(shè)有斷電保護(hù)電路。
 當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時(shí)，變送器會輸出zui大值（28mA）以使儀表切斷電源。  
 一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強(qiáng)、線性好、顯
 示儀表簡單、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；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量儀表。 
 二、壓力變送器 西門子7MF
 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(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號，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(dǎo)體技術(shù)制成的全動態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動下輸出正比于壓力的 mV級電壓信號。
 由于硅材料的強(qiáng)性，所以輸出信號的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時(shí)，壓力變送器將
 被測物理量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號，再經(jīng)過非線性校正，zui
 后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)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、液位變送器西門子7MF 
 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(dǎo)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(dǎo)管上下移動。導(dǎo)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(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子
 單元轉(zhuǎn)換成 4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)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(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zui大電流不超過 28mA，
 因而能夠可靠地保護(hù)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(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式
 
 液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作
 時(shí)可以通過現(xiàn)場按鍵來進(jìn)行常規(guī)的設(shè)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(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，zui后以 4～20mA 或 0～10mA 電流方
 式輸出。 
 四、電容式物位變送器西門子7MF 
 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(jìn)行測量和控制生產(chǎn)過程，主要用作類
 導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠(yuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)
 料位上升時(shí)，因非導(dǎo)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(zhǔn)源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)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(jìn)行測量的優(yōu)點(diǎn)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、超聲波變送器西門子7MF 
 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(jià)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 西門子7MF
 銻電極酸度變送器是集 PH檢測、自動清洗、電信號轉(zhuǎn)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(yīng)。如果把銻、三氧
 化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作 1，其電極電位就可用能斯特公式計(jì)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(jī)提供驅(qū)動電源外，還應(yīng)通過電
 流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(zhǔn)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(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路，zui后
 輸出與 PH值相對應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)率的
 大小成比例。因而，只要測出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測溶液流入
 電導(dǎo)池時(shí)，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個(gè)純電阻。在有恒壓交變電
 流流過時(shí)，其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)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(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路
 則由激勵(lì)電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過載保護(hù)和電流轉(zhuǎn)
 換等單元組成。 
 八、電導(dǎo)變送器 
 它是通過測量溶液的電導(dǎo)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(dǎo)率。 
 由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因此電流流過電解質(zhì)溶液時(shí)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(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別
 于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）或電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）來表
 示。當(dāng)兩個(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí)，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(dǎo)率就存在一定的函
 數(shù)關(guān)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(dǎo)率。 
 電導(dǎo)變送器的結(jié)構(gòu)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(jī)）相結(jié)構(gòu)而成的。它充分利用了微處理器的
 運(yùn)算和存儲能力，可對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括對測量信號的調(diào)理（如濾波、放大、
 A/D轉(zhuǎn)換等）、數(shù)據(jù)顯示、自動校正和自動補(bǔ)償?shù)取?nbsp;
 微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲和數(shù)據(jù)處理，
 還可以通過反饋回路對傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使采集數(shù)據(jù)達(dá)到*。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(wù)。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(diǎn)： 
 1、具有自動補(bǔ)償能力，可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時(shí)漂等進(jìn)行自動補(bǔ)償。  
 2、可自診斷，通電后可對傳感器進(jìn)行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。  
 3、數(shù)據(jù)處理方便準(zhǔn)確，可根據(jù)內(nèi)部程序自動處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、去除異常數(shù)值
 等。  
 4、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(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳
 感器，從而對測量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。  
 5、可進(jìn)行信息存儲和記憶，能存儲傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。  
 6、具有數(shù)字量接口輸出功能，可將輸出的數(shù)字信號方便地和計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場總線等連接。