变送器的工作原理可分为以下几个核心步骤,综合了多种技术手段实现物理量到标准电信号的转换:
一、传感器转换(物理量到电信号的初步转换)
变送器通过不同类型的传感器感知环境中的物理量(如温度、压力、流量、液位等),并根据物理效应将其转换为电信号。常见传感器类型包括:
电阻式:
基于电阻变化(如热敏电阻、电阻应变片)
电感式:
利用电磁感应原理(如电感线圈)
电容式:
通过电容变化(如压电陶瓷、微胶囊)
其他类型:
包括磁电式(霍尔效应)、压电式、光电式、磁弹性式、振频式等
二、信号处理(信号调理与标准化)
转换后的模拟信号需经过进一步处理才能满足传输需求:
调理功能:
包括放大、滤波、隔离等,确保信号稳定性和线性度
A/D转换:
将模拟信号转换为数字信号,便于微处理器处理
微处理器运算:
进行数据校正、补偿(如温度补偿)、自动诊断等
三、标准信号输出(与设备接口)
处理后的信号需转换为标准电信号,便于传输和接口:
输出形式:
常见为4-20mA电流信号或0-10V/0-5V电压信号
两线制设计:
通过4-20mA信号传输,仅需两根线即可完成供电和信号传输
扩展功能:
部分型号支持远程设定、自诊断、高/低压力报警等智能化功能
四、典型应用场景
工业控制:如压力变送器用于管道系统监控
过程自动化:流量变送器在化工、制药行业应用广泛
高精度测量:如EJA变送器采用谐振梁原理实现高精度压力测量
总结
变送器通过传感器感知物理量、信号处理模块进行数据转换与校正,最终输出标准信号供控制系统使用。其核心在于传感器精度、信号调理能力以及与控制系统的兼容性。