《電氣測(cè)試技術(shù)第5版》 課件 4.5 智能化變送器

02December20244.5智能化變送器4.5.1ST-3000系列智能變送器4.5.2LD302智能壓力變送器4.5.33051型智能壓力變送器4.5.4EJA型差壓（壓力）智能變送器4.5.5陣列式智能氣敏傳感器4.5.6陣列式智能壓力圖像傳感器02December20244.5.1ST-3000系列智能變送器ST-3000系列智能變送器由美國(guó)霍尼韋爾（Honeywell）公司首先推出，它在14.7的硅片上配置了差壓

、靜壓

和溫度

三種傳感元件，有效地解決了差壓、靜壓和溫度之間交叉靈敏度的影響，從而具有精度高、寬量程比和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。ST-3000系列智能變送器的組成框圖見圖4-24。圖4-24ST-3000智能變送器組成框圖02December20244.5.2LD302智能壓力變送器通過變送器內(nèi)部不同功能軟件模塊的組態(tài)，該變送器可用于測(cè)量差壓、絕對(duì)壓力、表壓、液位和流量等工藝參數(shù)，是一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線智能變送器。它由傳感器組件板、主電路板和顯示板三部分組成，見圖4-26。圖4-26LD302智能變送器組成框圖02December20244.5.33051型智能壓力變送器3051型系列智能變送器可用于測(cè)量差壓、壓力、液位和流量等工藝參數(shù)?？稍趷毫拥沫h(huán)境下工作保持高精度和良好的工作穩(wěn)定性，其精度可達(dá)±0.075%，其穩(wěn)定性可做到工作5年不需調(diào)整零點(diǎn)漂移和量程。其輸出信號(hào)為DC4~20mA和帶有遵循HART協(xié)議的數(shù)字通信接口。圖4-27為3051系列變送器的組成框圖，它由傳感器部分和數(shù)據(jù)處理部分組成。圖4-273051智能變送器組成框圖02December20244.5.4EJA型差壓（壓力）智能變送器EJA型差壓（壓力）智能變送器由于體積小、重量輕、不受安裝場(chǎng)所的限制、能有效地克服靜壓、溫度等環(huán)境因素的影響，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行仍保持優(yōu)于±0.075%的精度和高的可靠性與穩(wěn)定性，以及具有完善的自診斷功能和通信功能的特點(diǎn)，自1994年投放市場(chǎng)以來，深受廣大用戶的好評(píng)。圖4-28是EJA智能差壓（壓力）變送器組成原理圖，它由膜片組件與智能轉(zhuǎn)換組件兩部分組成。圖4-28EJA智能壓力變送器組成框圖02December20244.5.5陣列式智能氣敏傳感器在生產(chǎn)實(shí)際或日常生活中，對(duì)某種化學(xué)氣體的濃度隨時(shí)間和空間位置而變化感興趣（例如，煤氣管道的泄漏），顯然利用前述的單個(gè)傳感器已無(wú)法滿足檢測(cè)要求。因?yàn)閱蝹€(gè)傳感器的輸出信號(hào)只能反映空間某一特定點(diǎn)的待測(cè)信息，而不能檢測(cè)氣體濃度在空間和時(shí)間的分布信息。將多個(gè)單傳感器連成多維陣列式便可檢測(cè)氣體的濃度隨時(shí)間和空間分布的信息。多維陣列式傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理后送入CRT顯示器，便能顯示化學(xué)氣體濃度的隨時(shí)間和空間分布的實(shí)時(shí)圖象，將不可見的信息顯形化。這類陣列式氣敏智能傳感器在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已得到了廣泛應(yīng)用。圖4-31氣體多維檢測(cè)智能傳感器系統(tǒng)原理02December20244.5.6陣列式智能壓力圖像傳感器傳感器的結(jié)構(gòu)圖4-32為陣列式智能傳感器的結(jié)構(gòu)。由圖a可見，它是32×32＝1024個(gè)壓力檢測(cè)單元的二維面陣。每一個(gè)壓力檢測(cè)單元由四個(gè)硅壓敏電阻組成一個(gè)惠斯登電橋作為壓力敏感元件。在每一壓力檢測(cè)單元周圍制作CMOS模擬開關(guān)、電源開關(guān)和邏輯控制電路。單一個(gè)壓力檢測(cè)單元的剖面圖見圖4-32b。圖4-32陣列式智能壓力傳感器的結(jié)構(gòu)信號(hào)讀出系統(tǒng)在行譯碼器和列譯碼器控制下，分時(shí)激勵(lì)每一個(gè)壓力檢測(cè)單元，即在每一時(shí)刻只有一個(gè)壓力檢測(cè)單元被激勵(lì)而投入工作。因此，傳感器的能耗很?。s50mW）。圖4-33為傳感器面陣的等效電路。由圖可見，1024個(gè)檢測(cè)單元排列成32行和32列。每一檢測(cè)單元有兩個(gè)行讀出模擬開關(guān)，以第0行為例，模擬開關(guān)排列為SX0～SX31；那么第1行的排列為SX32～SX63；其余依此類推。每一列有兩個(gè)列讀出模擬開關(guān)，依次排列為SY0～SY63。有32條X方向控制線，依次為X0～X31；同樣有32條Y控制線Y0～Y31。圖4-33傳感器面陣的等效電路02December2024信號(hào)讀出過程設(shè)某時(shí)刻Y譯碼器通過觸發(fā)器輸出Y0選通使V0導(dǎo)通，向G0橋路提供激勵(lì)電源，G0橋路投入檢測(cè)和使模擬開關(guān)SY0、SY1閉合。同時(shí)，X譯碼器通過觸發(fā)器選通X0線使模擬開關(guān)SX0、SX1閉合，于是G0單元的檢測(cè)信號(hào)輸出至放大器進(jìn)行放大和處理。經(jīng)過

時(shí)間（

均為16），Y0線選通V1向G1橋路提供激勵(lì)電源，G1單元投入檢測(cè)（此時(shí)G0單元退出檢測(cè)）和使模擬開關(guān)SY0、SY1閉合。同時(shí)，X1線使模擬開關(guān)SX2、SX3閉合，于是G1單元的檢測(cè)信號(hào)輸出至放大器進(jìn)行放