传感器测试系统论文.doc

《传感器测试系统论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器测试系统论文.doc（61页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、摘 要本文主要介绍一种传感器测试系统的设计 ，该设计中所涉及的传感器主要包括：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压差传感器、流量传感器等。所涉及的仪表主要有手操、巡检仪、变频器、AI工业智能调节器、AIJ智能调节器等。以及执行机构主要有变频器和调节阀。本次设计的传感器测试系统是专门为电气类专业（电气工程、自动化、检测仪器及仪表等）所设计的综合实验装置。完成典型传感器（温度、湿度、压力、流量、液位、电参数）测试及校验，并可实现对被控对象的建模、系统设计及系统稳定性分析、系统的参数整定、系统的性能指标检定。可为检测技术、控制原理、计算机控制技术、集散控制系统、过程控制及仪表等课程开设实验、实训及

2、科研项目研究，为以后从事自动控制系统研发设计、集成安装、调试、运行操作、维护、维修等工作奠定一定的基础。还可以为本科生、研究生、专业教师及科研人员从事控制系统的实验、实训及科学研究的提供一个重要的平台。关键词 传感器 测试系统 变频器 智能调节器Abstract This paper describes the design of a sensor test system involved in the design of sensors including: temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors, pressure s

3、ensors, flow sensors. Involved in the instrument hand operation, data logging devices, inverter, AI industrial smart regulator, the AIJ smart regulator and so on implementing agencies inverter and control valve. The design of the sensor test system is designed for electrical specialty (electrical en

4、gineering, automation, testing equipment and instruments, etc.) the design of the integrated test device. Complete a typical sensor (temperature, humidity, pressure, flow, level, electrical parameters) testing and validation, and implementation of the controlled object modeling, system design and sy

5、stem stability analysis, system parameter tuning, system performance Index test.training and research projects for future development in the automatic control system design, integration, installation, commissioning, operation, Maintenance, repair and so lay a foundation. Can also undergraduate, grad

6、uate, professional teachers and researchers engaged in the control experiment, training and scientific research provides an important platform.Keywords Sensor Test System frequency transformer Smart Regulato目录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 概述11.2 课题设计任务12 总体方案设计22.1概述22.2 系统主要功能及技术指标22.3 系统控制方式32.4 系统主要方案4

7、3 系统工作原理73.1传感器测试系统的控制仪表73.2传感器测试系统的执行机构153.3传感器测试系统的传感器组成184 传感器测试系统可开设的实验224.1 传感器测试及校验224.2 执行器测试334.3 仪表设置及测试384.4 简单控制系统实验474.5 复杂系统控制实验525 总结54附录55致谢58参考文献581 绪 论1.1 概述传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。传感器测试系统一般由控制对象（检测装置、执行机构等）、控制系统（智能仪表控制、计算机组态软件控制、PLC控制等）组成。检测装置（温度传感

8、器、压力传感器、液位传感器、流量传感器等）、执行机构（变频器、调节阀等）等组成系统的控制对象单元，完成对温度、压力、液位、流量等信息的检测，并能将所测信息通过检测装置转换成电流信号输出。控制系统单元在接收到控制对象单元输出的信号时经过处理实现对系统温度、压力、液位、流量等的控制。1.2 课题设计任务传感器测试系统是由检测装置、系统控制、执行机构和供水系统等组成。完成典型传感器（温度、湿度、压力、流量、液位、电参数）测试及校验，并可实现对被控对象的建模、系统设计及系统稳定性分析、系统的参数整定、系统的性能指标检定。并根据采用的模块化结构自由组合可构成简单系统或复杂系统，另一方面通过选用不同模块可

9、构成集散系统。检测装置（温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量传感器、电量传感器）完成对典型传感器（温度、湿度、压力、流量、液位、电参数）测试并将所测得得物理值转换成420mA的电流信号输出。控制系统的智能数字仪表（无纸记录仪、手操器、人工智能调节器、多路显示报警仪、人工智能温度控制器、流量积算仪等）在接收到检测装置输出的信号时经过整定、运算输出信号反馈给执行机构，通过调节执行机构改变参数，达到对整个系统参数的控制调节。2 总体方案设计2.1概述本次设计的传感器测试系统是专门为电气类专业（电气工程、自动化、检测仪器及仪表等）所设计的综合实验装置。完成典型传感器（温度、湿度、压力、流量、液位、

10、电参数）测试及校验，各类智能仪表的的参数设置及测试，执行机构的测试并可实现对被控对象的建模、系统设计及系统稳定性分析、系统的参数整定、系统的性能指标检定。可为本科生、研究生、专业教师及科研人员从事控制系统的实验、实训及科学研究的提供一个重要的平台。2.2 系统主要功能及技术指标2.2.1 系统主要功能1、 传感器测试（1）温度传感器测试及校验（2）压力传感器测试测试及校验（3）差压（液位）测试及校验（4）流量传感器测试（5）湿度传感器测试（6）单相电压传感器测试（7）单相电流传感器测试（8）功率因数传感器测试 2、仪表的设置及测试（1）人工智能温度控制器测试（2）无纸记录仪测试（3）手持式高精

11、度测温仪测试（4）人工智能调节器测试（5）多路显示报警仪测试（6）流量积算仪测试（7）手操器/饲服放大器测试 3、执行器测试（1）变频器测试（2）调节阀测试 4、可构建的简单控制系统（1）温度控制系统（2）压力控制系统（3）差压（液位）控制系统（4）流量控制系统5、可构建的复杂控制系统（1）液位串级控制系统（2）流量串级控制系统2.2.2 系统主要技术参数（1）温度传感器，测温范围0-200（2）压力传感器，测量范围00.5MPa（3）差压（液位）传感器，测量范围010KPa（4）流量传感器，测量范围06M3/h（5）湿度传感器, 测量范围0100%（6）人工智能温度控制器，测量精度 0.2级

12、，输入/输出 4-20mA（7）人工智能调节器，测量精度 0.2级，输入/输出 4-20mA（8）多路显示报警仪，测量精度 0.2级，输入/输出 4-20mA（9）流量积算仪，测量精度 0.2级，输入/输出 4-20mA（10）手操器/饲服放大器，测量精度 0.2级，输出4-20mA、输入0.2-1V/0-5V2.3 系统控制方式传感器测试系统的系统控制单元可以采用智能仪表控制、计算机控制和PLC控制这三种控制方式。该控制系统单元主要作为控制子系统的核心单元。 1、智能仪表控制智能仪表控制可以选用宇电自动化（UDIAN）生产的人工智能调节器、人工智能温度控制器、多路显示报警仪、流量积算仪、无纸

13、记录仪、手操器/伺服放大器等几种仪表。可实现位式控制、电动阀支路电容液位控制、变频器支路单容液位控制、变频器支路单容液位控制、上下水箱双容液位控制、电动阀支路流量控制、变频器支路流量控制、加热水箱温度控制、上下水箱双容液位串级控制等多个实验。2、计算机控制计算机控制由DDC控制单元、计算机和MCGS组态软件共同实现。可以实现对象特性测试实验、单回路控制实验、串级控制实验、比值控制实验、解耦控制实验和预估控制实验等多个实验。 3、PLC控制PLC控制通过可编程控制器来实现对系统的控制。可实现上下水箱单容特性测试、电动调节阀流量特性测试实验、电动阀支路单容液位控制、上下水箱双容液位控制和上下水箱液

14、位串级控制等多个实验。综上所述：通过对这三种系统控制方式的比较发现，它们各有其优缺点。智能仪表控制可以通过模块化结构自由组合构成多个子系统，实现对系统稳定性分析、系统的参数整定、系统的性能指标检定。计算机控制运用到组态软件，这样可以直观的看到系统的具体情况，但较仪表控制略复杂。而PLC控制虽然过程比较简单，但是需要编程软件，而且不能直接反应控制对象的情况。因此本设计采用智能仪表控制的控制方式。2.4 系统主要方案2.4.1系统控制对象1、系统组成本系统装置对象主要由一个不锈钢储水箱、双容水箱、加热水箱和敷塑不锈钢管道等组成。双容水箱是透明的，便于直接观察液位的变化和记录结果。水箱底部均接有压力

15、、液位传感器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、下水箱可以组合成一阶、二阶单回路液位控制系统和双闭环液位串级控制系统等。储水箱由不锈钢板制成，能满足上、下水箱的实验供水需要。加热水箱：使用加热器进行加热，安装温度传感器可进行温度检测控制实验。管道及阀门：整个系统管道由不锈钢管连接而成，所有的手动阀门可采用优质球阀，以避免管道系统生锈的可能性。2、检测装置压力变送器：两个压力变送器分别用来对由两路供水系统的液体压力进行检测，将液体压力转换成电流信号（420mADC）输出。 温度传感器：主要用来检测加热水箱里液体温度。 流量变送器：对两路供水系统各出口处的流量进行检测并输出电流信号420mA

16、DC。差压变送器：对上下两个水箱的液位进行检测并输出信号参数。湿度传感器：对控制系统中的湿度进行检测并输出4-20mA电流信号。单相电压变送器：对系统中交流电压进行检测并输出电流信号4-20mA。单相电流变送器：对系统中交流电流进行检测并输出电流信号4-20mA。功率因素变送器：对系统中的功率因数进行检测并输出电流信号4-20mA。 图2-1 系统控制对象工艺2.4.2系统执行机构电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来控制水的流量从而达到对回路中的液位、压力、流量、温度进行调节。变频器：控制三相交流电动机速度和转矩。水泵：系统输出驱动。2.4.3 系统控制仪表人工智能温度控制器：采用先进的

17、AI人工智能PID调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能，能够智能的对系统进行PID调节。人工智能调节器：采用先进的AI人工智能调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能，能够对系统进行智能调节。多路显示报警仪：配合各种输入模块，能分别测量12路热电偶、热电阻、电压、电流、流量、湿度等多种信号。流量积算仪：可对物质的质量、体积、长度进行累积计算，并可进行批量控制。手操器/饲服放大器：可接系统智能仪表的给定信号和阀位的反馈信号，根据二者的偏差进行调节，输出相应的控制量。 无纸记录仪：用于对多个智能仪表的调节结果进行显示。 图2-2 控制仪表布置图3 系统工作原理 3.1 传感器测试系统的控制仪表

18、3.1.1 AI人工智能工业调节器 （1） AI调节器的型号定义AI系列仪表硬件采用了先进的模块化设计，具备5个功能模块插座：辅助输入、主输出、报警、辅助输出及通讯参考文献 厦门宇电自动化说明书。本设计中只选用四个功能模块没有选用辅助输出模块。AI系列人工智能调节仪表共由8部分组成，本设计仪表型号为： AI808P A I4 X3 L0 N S4 24VDC 这表示一台仪表：基本功能为AI-808P型，面板尺寸为A型（9696mm）；辅助输入（MIO）安装I4模块即可扩充020mA或420mA电流信号输入，并且内置24VDC电源输出，可直接连接二线制变送器 主输出（OUTP）安装X3线性电流输

19、出模块；报警（ALM）安装L0双路继电器触点输出模块；辅助输出（AUX）没有安装模块；通讯（COMM）装有自带隔离电源的光电隔离型RS485通讯接口S4；仪表供电电源为24VDC电源1。(3)仪表的端子图及其说明 图3-1 AI仪表端子图 线性电压量程在1V以下的由19、18端输入，05V及15V的信号由17、18端输入； 420mA 线性电流输入可用250 欧电阻变为15V电压信号，然后从17、18端输入；也可在MIO位置安装I4模块后， 从14+、15- 端输入或直接从16+、14-接二线制变送器；3.1.2多路巡检显示仪(1) 多路巡检仪的型号定义AI-706M仪表硬件采用了先进的模块化

20、设计，共有6个可安装模块的位置，其中M1、M2、M3可安装各种输入模块，每个模块可支持1-2路模拟量输入；ALM、AUX、M3（OUTP）可安装继电器模块做报警输出，每个模块可安装单路或双路继电器输出模块，M2（MIO）在必要时也可作为报警输出，但只能安装单路继电器输出模块；COMM专用于安装RS485通讯接口模块，用于与上位机通讯。其中M3（OUTP）及M2（MIO）属于即可安装模拟量输入模块用于测量输入，也可安装继电器模块用于报警输出的两用插座1。仪表所有输入及输出均可灵活编程。本设计仪表型号为： AI-706M A J2 J4 J5 L4 X3 S4 表示这台仪表基本功能为AI-706M

21、型；表示面板尺寸为9696mm； 表示有2个二线制热电阻输入回路模块； 表示有2个0-20mA电流输入回路模块；表示二线制变送器输入模块； 表示小体积大容量继电器触点（常开+常闭）开关输出模块及4路报警继电器输出；4-20mA线性电流输出模块； 1个RS485通讯模块；（3） 仪表的端子图及其说明 图中端子1、2为电源输入端，3、4为通讯端子需安装模块S4，5-7为两路报警端子需安装模块W2,8-10为两路辅助输出本仪表未安装相应模块，11-13为两路主输出需安装模块X3，输出为4-20mA电流，14-16为两路辅助输入需安装模块J4可支持0-20mA、4-20mA的输入，17-19为主输入模

22、块可用于二线制变送器的输入需安装模块J5。 图3-2 多路巡检仪端子图3.1.3 流量积算仪 （1）流量积算的型号定义AI系列仪表采用了先进的模块化设计，AI-808H的流量信号输入、通讯、变送等功能可根据用户实际需要配置不同的模块来实现，配置灵活方便1。仪表最多可安装6个模块。仪表型号共由8部分组成，本设计仪表型号为： 表示仪表基本功能为 AI-808H型流量积算仪（有温压补偿功能型）；表示仪表面板尺寸规格A面板9696mm；表示仪表温度及压力输入（M1）的模块规格J4 双路（温度和压力）0-20mA或4-20mA电流信号输入；表示仪表流量输入（M2）的模块规格I4表示单路0-20mA或4-

23、20mA电流信号输入，并且内置24V/50mA DC电源输出，可直接连接二线制变送器； 表示仪表主输出（OUTP）的模块规格，输出可作为批量控制L4为单路继电器输出模块，250VAC/2A，采用进口品牌继电器； 表示仪表报警（ALM）的模块规格 L1L2L4 单路继电器输出模块，可支持AL1一路报警；表示仪表辅助功能（AUX）的模块规格，可用于报警输出、开关量输入及流量变送输出等功能 本仪表未配置；表示仪表通讯功能（COMM）安装的模块规格，可安装通讯接口S、外部开关量输入I2或V24电压输出模块，S4表示光电隔离的RS485通讯接口，自带隔离DC/DC电源转换器，不占用仪表内部电源1. （2

24、）仪表的端子图及其说明FIN、CIN 和PIN 分别表示流量、温度和压力通道输入；M1 安装J4模块时，4-20mA 线性电流输入可用250 欧电阻变为1-5V 电压信号，然后从17-、18+端输入； 当在MIO 位置安装I4 模块时，V+表示内部24V 电源输出正极，直接连二线制变送器时，按16+、14-接线；1-2号端子为电源输入 ；3、4为通信端子安装S4模块；5-7为报警端子；8-10为辅助输出未均未使用；11-13为两路主输出端子； 图3-3 流量积算仪端子图3.1.4手操器（1） 手操器的特点 集成手操器的功能，可与调节器或DCS配合使用，操作简便，易学易用。 采用先进的模块化结构

25、，交货迅速且维护方便。 阀门位置反馈信号可采用电阻或电压、电流信号，采样周期为0.24秒，同等行程时间的阀门定位精度提升一倍，能适合行程时间在15秒以上的各种阀门2 常慧玲，传感器与自动检测，电子工业出版社，2009。 全球通用的100240VAC输入范围开关电源或24VDC电源供电抗干扰性能符合在严酷工业条件下电磁兼容（EMC）的要求Error! Bookmark not defined.。 （2） 手操器的型号定义AI-708J型仪表硬件采用了先进的模块化设计，具备5个功能模块插座：辅助输入、主输出、报警、辅助输出及通讯。模块可以与仪表一起购买也可以分别购买，自由组合。仪表的输入方式可自由

26、设置为常用各种热电偶、热电阻和线性电压（电流）。AI系列人工智能调节仪表共由8部分组成，本设计仪表型号为： 基本功能为AI-708J型；面板尺寸为A型（9696mm）；辅助输入（MIO）没有安装模块；主输出（OUTP）安装X3线性电流输出模块；报警（ALM）安装L5双路继电器触点输出模块；辅助输出（AUX）没有安装模块；通讯（COMM）装有自带隔离电源的光电隔离型RS485通讯接口S4；仪表供电电源为24VDC电源；（3）仪表的端子图及其说明给定信号SV由19+、18- 端输入，420mA信号可并联50欧精密电阻转换为0.2-1V电压。 阀位反馈信号PV为05V 或15V电压时可由17+、18

27、-输入， 为电流信号时可用250欧电阻变为电压信号，然后从17+、18-端输入， 为1K电阻信号时，可在MIO位置安装U5模块后，按图输入。本设计中仪表未安装。 COMM位置安装S4 通讯接口模块时用于通讯。 安装X3电流输出模块用于阀位反馈信号的变送输出。 1-2号端子为电源输入 5-7为报警端子、8-10为辅助输出未均未使用1。 图3-4 手操器端子图 3.1.5人工智能温度控制器（1） 人工智能温度控制器的特点 髙精度(24位AD，五位显示、0.05级)数字仪表，支持多种热电偶和热电阻规格，分辨力达0.01(Pt- 0.001)。采用先进的AI人工智能PID调节算法，无超调，具备自整定（

28、AT）功能。采用先进的模块化结构，提供丰富的输出规格且能广泛满足各种应用场合的需要3 张萍，温度传感器动态性能测试技术研究J，传感器世界，2008，（01）。输出功率分辨力高达0.01，并具有手动/自动切换的功能。用于需要按一定时间规律自动改变给定值进行精密控制的场合。具备180段程序编排功能。能在线修改程序及参数，参数锁可提供不同的数据操作权限。具有停电处理、测量值启动及准备、曲线拟合、运行多条曲线的功能。用户可对给定范围内的测量值进行二次校正与非线性补偿，以实现更高精度的测量与控制 深圳圣尔斯产品说明书。（2） 人工智能温度控制器的型号定义AIJ系列仪表硬件采用了先进的模块化设计。最多允许

29、安装5个模块，输出、报警、通讯及其他功能均可按需求选择相应的模块。安装位置为:辅助输入（MIO）；主输出（OUTP）； 报警输出(ALM)；辅助输出（AUX）；通讯接口（COMM）4;电源频率:50Hz 或 60Hz。本设计中该器件的型号为:AIJv:仪表基本功能-电压型；A：面板尺寸为（9696mm）；I4模块安装在辅助输入（MIO）位置为模拟量420mA/020mA 输入接口，含24VDC/25mA 电源输出供二线制变送器使用；X3模块安装于主输出（OUTP）位置为光电隔离的可编程线性电流输出模块；”L2”模块安装于报警(ALM)位置为继电器常开+常闭触点开关输出模块；本设计中仪表未安装S

30、4模块安装于通讯接口（COMM）位置；24VDC：仪表供电电源为24VDCError! Bookmark not defined.（3）仪表的端子图及其说明16-20做为信号输入的接线 ，热电偶或mV 信号输入端: 19(V+)、18(V-)；电压信号输入端、二线制变送器14、16 ；mA的信号输入端：14+15-；热电阻信号输入端:17-20 ；四线制输入接法：19,20 为一端，17,18 为另一端。 18、20 作外接热电偶冷端补偿的输入端。 1-2号端子为电源输入 5-7为报警端子、8-10为辅助输出未均未使用。11-13为两路主输出端子，3-4通信端子1。 图3-5 人工智能温度控制

31、器接线端子3.1.6 AI总线式无纸记录仪（1） 无纸记录仪的特点AI-3070C型总线式无纸记录仪，使用AI系列调节仪表作为测控输入模块实现多通道数字全屏显示，测控仪表不仅包括各类温度、压力、流量、频率等信号，也包括人工智能PID调节、流量积算、电量测量等功能，可按需要配置，任意组合。配合图标式功能选择，全中文触摸操作，操作方便，易于学习。触摸屏可以加入流程图，定制提供丰富多彩的工艺流程图，可连接PLC、变频器等设备，用于小型DCS控制系统终端显示1。其显示记录功能：每通道数据刷新时间50毫秒；采用外插拔标配1G的电子硬盘，可扩展4G存储记录空间；数据保存按先进先出的原则，转存数据点立即保存

32、；数据通过读卡器在PC上直接打开，数据备份至计算机上，保存15条升降温程序配方在中1;3.2传感器测试系统的执行机构3.2.1变频器（1）变频器工作原理 变频器是把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。目前使用的变频器主要采用交直交方式变频，首先把交流电源通给整流器转变成直流电源，再把直流电源逆变成频率、电压均可控制的交流电源再供给电动机Error! Bookmark not defined.。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的Error! Bookmark not defined.。 (2)440通用型变频器的原理图及说明 AIN

33、1-AIN2为两路模拟输入，模拟输入 1 (AIN1) 可以用于：0 - 10 V, 0 - 20 mA 和 -10 V - +10 V输入。模拟输入 2 (AIN2) 可以用于：0 - 10 V 和 0 - 20 mA 输入。DIN1-DIN6 为数字输入端可外接开关。AOUT1-AOUT2 模数转换输出端子，输出0-20MA可接至负载。端子18-25为继电器输出端子，可用于报警输出。 图3-6 变频器西门子440原理框图 3.2.2 HH-ZAZR调节阀（1） 调节阀的特点 HH-ZAZR电子式电动单座调节阀,由PS、3810、ZAZ、DKZ等系列直行程电动执行机构和低流阻直通单座阀组成。

34、电动执行机构为电子式一体化结构，内有伺服放大器,输入控制信号(4-20mADC或1-5VDC)及电源即可控制阀门开度,达到对压力、流量、液位、温度等参数的调节。具有动作灵敏、连线简单、流量大、体积小、调节精度高等特点 江苏横河有限公司产品说明书。单座阀适用于对泄露量求严格、阀前后压差低及有一定粘度的场合。(2) 调节阀的结构组成及工作原理电动调节阀由两个可拆分的执行机构和调节阀（调节机构）部分组成。上部是执行机构，接受调节器输出的420mADC信号，并将其转换成相应的直线位移，推动下部的调节阀动作，直接调节流体的流量。执行机构是以电动机为驱动源、以直流电流为控制及反馈信号，当控制器的输入端有一

35、个信号输入时，此信号与位置信号进行比较，当两个信号的偏差值大于规定的死区时，控制器产生功率输出，驱动伺服电动机转动使减速器的输出轴朝减小这一偏差的方向转动，直到偏差小于死区为止。此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上5。控制器由主控电路板、传感器、分相电容、接线端子等组成。智能伺服放大器以专用单片微处理器为基础，通过输入回路把模拟信号、阀位电阻信号转换成数字信号，微处理器根据采样结果通过人工智能控制软件后，输出控制信号5。3.3传感器测试系统的传感器组成3.3.1 WZP-231温度传感器（1）温度传感器的工作原理 温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行

36、温度测量的 王桂荣，传感器原理及应用，中国电力出版社，2010。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响6。 3.3.2 HH-316压力变送器（1） HH-316压力变送器的工作原理 HH-316系列扩散硅压力变送器当被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，则使传感器的电阻值发生变化，再用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号最终将其转换成标准信号输出 常慧玲，传感器与自动检测，电子工业出版

37、社，2009。其由传感器和信号处理电路组成。其中传感器压面设有惠斯顿电桥，当增加压力时，电桥各桥臂电阻值发生变化，通过信号处理电路，转换成电压变化，最终将其转换成标准（420）mA信号输出。 图3-7 压力变送器原理图（2） HH-316系列压力变送器的特点及用途HH-316系列扩散硅压力变送器采用具有国际先进水平的传感器，配合高精度电子元件，经严格的工艺过程装配而成。它采用无中介液的压力测量技术，充分发挥了传感器的技术优势，使变送器具有优异的性能。它抗过载和抗冲击能力强，温度漂移小，稳定性高，具有很高的测量精度5。HH-316系列扩散硅压力变送器具有多种型号，多种量程，多种连接形式及材料。3

38、.3.3 HH-3851差压变送器（1） HH-3851差压变送器工作原理 HH-3851差压变送器测量差压时,当压力通过两侧或一侧的隔离膜片、灌充液传至控室的中心测量膜片。中心膜片是-个张紧的弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，其位移与差压成正比，最大位移约O.lmm，这种位移转变在电容极板上形成差动电容，由电路把差动电容转换成二线制的420mA DC信号输出5。（2）HH-3851差压变送器的特点HH-3851差压变送器准确度高、稳定性好采用二线制（特殊可四线制）接线， 体积小、重量轻、坚固抗震。其量程、零点外部连续可调且阻尼可调，单向过载保护特性好，无机械可动部件，维

39、修工作量少5。全系列统一结构，零部件互换性强。接触介质的膜片材料可选择，防爆结构，全天侯使用且具有智能IIART现场总线协议5。3.3.4 JSL-3AT湿度变送器湿度是指空气中所含有的水蒸气量。空气的潮湿程度，一般多用相对湿度概念，即在一定温度下，空气中实际水蒸气压与饱和水蒸气压的比值(用百分比表示)，称为相对湿度(用RH表示)。其单位为RH%7。湿度传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿度传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本设计采用的是集成湿度传感器。该传感器的敏感元件采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件(湿敏电阻)

40、。它的原理是采用具有感湿功能的高分子聚合物(高分子膜)涂敷在带有导电电极的陶瓷衬底上，导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率，形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件6。由于湿敏元件阻抗随相对湿度变化成对数变化，一般应用时都经放大转换电路处理将对数变化转换成相应的线性（4-20mA）电流信号输出。3.3.5 HH-WJ涡街流量变送器（1） 涡街流量计的工作原理涡街流量计测量介质流量时，当介质以一定的速度流过三角柱体时，在三角主体两侧后面产生一个交替排列的漩涡带，称之位“卡门漩涡”由于漩涡发生体两侧产生交变应力，封装在检测探头体内的压电元件在交变应力的作用下，产生与旋涡同频率的

41、交变电荷信号，放大器将这种电荷信号进行放大、滤波、整形，最后输出与介质流速成正比的脉信号，送至积算仪进行处理和显示5。（2）HH-WJ涡街流量的特点及功能HH-WJ涡街流量计是一种用途极广的流量计，几乎可以用在所有气体、液体和蒸汽的流量测量和控制，它以数字信号处理的方式对涡街探头信号进行识别、筛选、从而得到正常的流量信号，可使用多点线性能修正、测量范围更宽，精度更高且无需信号切除能够准确可靠地测量信息。调试操作简便，接线简单，两线制、三线制一体。检测元件不接触流体且可靠性能高能够适应介质性强该流量计无可动部件，耐磨损，结构简单，牢固5。3.3.6 CE-VJ03交流电压变送器交流电压变送器是由

42、精密整流滤波、电压互感器、及VI转换电路所组成 李增国，传感器与检测技术，北京航空航天大学出版社，2009。电压互感器把交流电压变为所需要的交流电压信号。精密整流电路把交流电压信号放大并整流为相对稳定直流电电压8。之后，电压电流转换器又将直流电压信号转变为成比例（4-20mA）的电流输出。3.3.7 CE-IJ03交流电流变送器交流电流变送器是一种能将被测交流电流转换成按线性比例输出直流电压或直流电流的仪器，产品广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁道、市政等部门的电气装置、自动控制以及调度系统8。3.3.8 CE-C02功率因数变送器功率因数变送器可将一负载的交流电流和电压之间的功率因数

43、，转换成按线性比例输出的直流电流或电压8。配以相应的指示仪表或装置，可供电力系统或其它工业部门使用。该变送器适用于单相线路，三相三线、三相四线平衡线路，对于不同线路，仅改变接线方式，即可用同一变送器测量线路功率因数8。可以以单片机为核心，采用高效算法，实现交流电路频率的精确测量。4 传感器测试系统可开设的实验4.1 传感器测试及校验4.1.1温度传感器测试及校验一、实验目的及任务 1、利用电桥或标准铂电阻校正铂电阻。 2、熟悉温度传感器的工作原理及特性并校正其精度。二、实验器材温度传感器WZP-231 万用表 恒温装置 手持式高精度测温仪AI-5600三、基本原理温度传感器热电阻测温是基于金属

44、导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的3。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的3。四、操作步骤 1）接通电源，调整水浴温度恒定在某一数值； 2）利用手持式高精度测温仪测出实际温度； 3）通过显示表读出铂电阻的测量值并计算出其温度值； 4）调整水浴温度到另一数值，重复2、3步操作；五、完成以下表格校正温度传感器是否标准表4-1 温度传感器（铂电阻）校检表校验对象 WZP-231，Pt100准 确 度量 程出厂编号供电电源制造厂家计量标准器名 称型 号测量范围准 确 度制造厂家校验用主要标准器具名称规格型号准确度测量范围测量计算第一次第二次第三次给定温度204060801002040608010020406080100实际温度