温度变送器和温度传感器的区别 pt100温度传感器

什么是传感器和变送器？传感器是可以测量并按一定规则转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出是指定的标准信号时，它被称为变送器。

变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，而传感器是将物理信号转换为电信号的装置。在过去，经常使用物理信号，但现在也可以使用其他信号。一次仪表是指现场测量仪表或基地控制仪表，二次仪表是指利用一次仪表信号完成控制和显示等其他功能的仪表。

变送器和传感器有什么区别和联系?

传感器和变送器是热工仪表的概念。传感器将温度、压力、液位、材料和气体特性等非电物理量转换为电信号，或将压力和液位等物理量直接发送至变送器。

变送器是一种信号源，将传感器采集的微弱电信号放大后传输或启动控制模块，或将传感器输入的非电量转换为电信号并放大后用于远程测控。根据需要，模拟量可以转换成数字量。传感器和变送器共同构成自动监控信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。还有一种变送器不将物理量转换为电信号，如锅炉水位计的“差压变送器”。它是一种远程仪表，通过仪表管将液位传感器下部的水和上部蒸汽的冷凝水送到变送器波纹管两侧，利用波纹管两侧的压差驱动机械放大器用指针指示水位。当然，也有将电模拟信号转换为数字信号的发射器。以上只是从概念上解释了传感器和变送器的区别。

各类传感器的特点

一、传感器的定义

国家标准GB7665-87将传感器定义为“能够感知规定的被测信号并按照一定规则将其转换为可用信号的装置或设备，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种能够感知被测信息的检测装置，能够将感知到的信息按照一定的规则转换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的第一步。

二、传感器的分类

目前，传感器没有统一的分类方法，但有三种常用方法:

1.根据传感器的物理量，可以分为位移传感器、力传感器、速度传感器、温度传感器、流量传感器和气体传感器。

2.根据传感器的工作原理，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。

3.根据传感器输出信号的性质，可分为:输出为开关量（“1”和“0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出是模拟传感器；输出为脉冲或代码的数字传感器。

三、传感器的静态特性

传感器的静态特性是指传感器对于静态输入信号的输出与输入之间的关系。由于输入和输出与时间无关，因此它们之间的关系，即传感器的静态特性可以用一个没有时间变量的代数方程来描述，或者用输入为横坐标、相应的输出为纵坐标绘制的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数是线性度、灵敏度、分辨率和磁滞。

四、传感器的动态特性

所谓动态特性是指传感器的输入发生变化时其输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性往往通过其对一些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应很容易通过实验获得，并且其对标准输入信号的响应与其对任何输入信号的响应之间存在一定的关系，而后者往往可以通过了解前者来推断。最常用的标准输入信号是阶跃信号和正弦信号，因此传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

五、传感器的线性度

通常，传感器的实际静态特性输出是曲线而不是直线。在实际工作中，为了使仪器具有统一的刻度读数，经常使用拟合直线来近似表示实际特性曲线，而线性度（非线性误差）是这种近似的性能指标。

选择拟合直线的方法有很多。例如，连接零输入和满量程输出点的理论直线被用作拟合直线；或者将与特性曲线上各点偏差平方和最小的理论直线作为拟合直线，称为最小二乘拟合直线。

六、传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作条件下的输出变化△y与输入变化△x之比。

它是输出-输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间存在线性关系，则灵敏度S是常数。否则，它会随着输入的变化而变化。

敏感度的维度是输出和输入的维度之比。例如，当位移传感器的位移变化1毫米，输出电压变化200毫伏时，其灵敏度应表示为200毫伏/毫米。

当传感器的输出和输入的尺寸相同时，灵敏度可以理解为放大倍数。

提高灵敏度并获得更高的测量精度。但灵敏度越高，测量范围越窄，稳定性越差。

七、传感器的分辨率

分辨率是指传感器感受最小测量变化的能力。也就是说，如果输入量从非零值缓慢变化。当输入变化值不超过一定值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器无法分辨此输入的变化。只有当输入的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。

通常情况下，传感器在满量程范围内每一点的分辨率都是不同的，因此在满量程范围内能使输出逐级变化的输入量的最大变化值常被用作衡量分辨率的指标。如果上述指标表示为满量程的百分比，则称为分辨率。

八、电阻传感器

电阻传感器是一种将测量的物理量（如位移、变形、力、加速度、湿度和温度）转换为电阻值的装置。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻传感器件。

九、电阻应变传感器

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械变形，使电阻值发生相应变化。电阻应变计有两种:金属和半导体。金属应变片分为丝式、箔式和薄膜式。半导体应变计具有灵敏度高（通常是金属丝和箔片的几十倍）和横向效应小的优点。

十、压阻传感器

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应，在半导体材料衬底上通过扩散电阻制作的器件。其衬底可直接用作测量和传感元件，扩散电阻以桥的形式连接在衬底中。当基板受到外力变形时，电阻值会发生变化，电桥会产生相应的不平衡输出。

用作压阻传感器的衬底（或膜片）主要是硅晶片和锗晶片。以硅片为敏感材料制成的硅压阻传感器越来越受到人们的关注，尤其是用于测量压力和速度的固态压阻传感器应用最为广泛。

XI。热阻传感器

热电阻传感器主要利用电阻值随温度变化的特性测量温度及与温度相关的参数。这种传感器适用于温度检测精度要求高的场合。目前广泛使用的铂、铜、镍等热电阻材料具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、温度范围宽、易加工等特点。用于测量-200℃ ~ 500℃范围内的温度。

十二、传感器的磁滞特性

滞后特性表示传感器的输出-输入特性曲线在正向（增加输入）和反向（减少输入）冲程之间的不一致程度，通常表示为两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出fs的百分比。传感器内部组件的能量吸收会导致滞后现象。

各种变送器的特点传感器和变送器在仪器仪表和工业自动化领域发挥着重要作用。与传感器不同的是，变送器不仅能将非电量转化为可测量的电量，还具有一定的放大作用。本文简要介绍各种变送器的特点，供用户选择。

各类变送器的特点

I。集成温度变送器

集成温度变送器通常由一个温度探头（热电偶或热电阻传感器）和一个两线固态电子单元组成。测温探头以实心模块的形式直接安装在接线盒内，从而形成一体式变送器。集成式温度变送器一般分为两种类型:热电阻和热电偶。

热电阻温度变送器由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护和V/I转换单元组成。测温的热电阻信号经转换放大后，由线性电路补偿温度与电阻的非线性关系，由V/I转换电路输出一个与被测温度成线性关系的4 ~ 20 mA的恒流信号。

热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、解耦处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再用线性电路消除热电势与温度之间的非线性误差，最后放大转换成4 ~ 20 mA的电流输出信号。为了防止因热电偶断线导致温度控制失效而造成事故，变送器还配有断电保护电路。当热电偶损坏或连接不良时，变送器将输出最大值（28mA）使仪器切断电源。

该集成温度变送器结构简单，节省导线，输出信号大，抗干扰能力强，线性度好，显示仪表简单，模块坚固抗震防潮，反接保护和限流保护，运行可靠。

集成温度变送器的输出为统一的4 ~ 20mA信号；它可与微机系统或其他常规仪器一起使用。也可根据用户要求制成防爆或防火计量器具。

第二，压力变送器

压力变送器又称差压变送器，主要由压力测量元件传感器、模块电路、显示表头、外壳和过程连接器组成。它能将接收到的气体、液体等压力信号转换成标准的电流、电压信号，供给指示报警器、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

压力变送器的测量原理是过程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，压差使硅片变形（位移很小，只有微米），使硅片上半导体工艺制作的全动态惠斯登电桥在外部电流源的驱动下输出与压力成正比的毫伏电压信号。由于硅材料的优异强度，输出信号的线性度和变化指数非常高。工作时，压力变送器将测量的物理量转换为毫伏级的电压信号，并将其发送到具有高放大倍数的差分放大器，该放大器可以相互抵消温度漂移。通过电压-电流转换将放大后的信号转换为相应的电流信号，然后进行非线性校正，最终生成与输入压力呈线性对应关系的标准电流-电压信号。

压力变送器按压力测量范围可分为通用压力变送器（0.001 MPa ~ 20 MP3）和微差压变送器（0 ~ 30 kPa）。

第三，液位变送器

1.浮球式液位变送器

浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒和安装部件组成。

一般来说，磁性浮球的比重小于0.5，它可以浮在液面上方并沿测量导管上下移动。导管内安装有测量元件，可将被测液位信号在外磁力作用下转换成与液位变化成正比的电阻信号，并将电子单元转换成4 ~ 20mA或其他标准信号输出。变送器为模块化电路，具有耐酸、防潮、抗震、耐腐蚀的优点。该电路包含恒流反馈电路和内部保护电路，可使最大输出电流不超过28mA，从而可靠地保护电源，防止二次仪表损坏。

2.浮标液位变送器

浮子式液位变送器是根据阿基米德浮力原理设计的，将磁浮子改为浮子。浮子式液位变送器采用微小金属薄膜应变传感技术来测量液位、边界或密度。工作时现场按键即可进行常规设置操作。

3.静压或液位变送器

变送器基于静水压力测量原理工作。一般选用硅压力传感器将测得的压力转换成电信号，经放大电路放大和补偿电路补偿，最终以4 ~ 20ma或0 ~ 10ma电流的形式输出。

四、电容式液位变送器

电容式液位变送器适用于工业企业对生产过程进行测量和控制，主要用于远距离连续测量和指示导电和非导电介质的液位或粉末固体液位。

电容式液位变送器由电容式传感器和电子模块电路组成。它基于双线4 ~ 20 mA恒流输出。转换后可三线或四线模式输出，输出信号形成1 ~ 5 V、0 ~ 5 V、0 ~ 10 mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当物位升高时，由于非导电材料的介电常数明显小于空气体的介电常数，电容随材料高度而变化。发射机的模块电路由参考源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流组成。使用脉宽调制原理进行测量的优点是频率低，对周围元件的射频干扰小，稳定性好，线性度好，没有明显的温度漂移。

动词 （verb的缩写）超声发射机

超声波变送器分为通用超声波变送器（不带表头）和集成超声波变送器，常用的是集成超声波变送器。

集成超声波传感器由一个表头（如液晶显示器）和一个探头组成。这种直接输出4 ~ 20mA信号的传感器结合了小型化的敏感元件（探头）和电子电路，从而使其更小、更轻、更便宜。超声波变送器可用于液位测量。物位的测量以及水渠和明渠的流量测量，并可用于测量距离。

六、锑电极酸度变送器

锑电极酸度变送器是集PH检测、自动清洗和电信号转换为一体的工业在线分析仪器。它是由锑电极和参比电极组成的PH测量系统。在待测的酸性溶液中，锑电极表面会形成三氧化二锑层，从而在金属锑表面和三氧化二锑之间形成电位差。电位差取决于三氧化二锑的浓度，它对应于待测酸溶液中氢离子的浓度。如果锑、三氧化二锑和水溶液的量取为1，则电极电位可由能斯特公式计算。

锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两部分组成。为了现场操作的安全，供电部分采用交流24V为二次仪表供电。该电源不仅为清洁电机提供驱动电源，还应通过电流转换单元转换成相应的DC电压供传输电路使用。第二部分是测量变送器电路，它将来自传感器的参考信号和PH、酸度信号放大后送到斜率调整和定位调整电路，使信号的内阻减小和调整。放大的PH信号和温度得到补偿。

信号被叠加，然后发送到转换电路。最后将pH值对应的4 ~ 20mA恒流信号输出到二次仪表完成显示和控制PH值。

七、酸、碱和盐浓度变送器

酸、碱和盐的浓度变送器通过测量溶液的电导率来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中水溶液中酸、碱和盐的浓度。这种变送器主要用于锅炉给水处理、化学溶液制备和环境保护等工业生产过程。

酸碱盐浓度变送器的工作原理是:在一定范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率成正比。因此，只有通过测量溶液的电导率才能知道酸碱浓度。当被测溶液流入特殊电导池时，如果忽略电极极化和分布电容，它可以等效为一个纯电阻。恒压交流电流动时，其输出电流与电导率呈线性关系，电导率与溶液中酸碱的浓度成正比。因此，只要测量溶液电流，就可以计算酸、碱和盐的浓度。

酸碱盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示仪表和外壳组成。电子模块电路由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换组成。

八、电导变送器

它是一种通过测量溶液的电导率值来间接测量离子浓度的过程仪表（集成变送器），可以在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。

因为电解质溶液和金属导体一样是电的良导体，电流流过电解质溶液时必然有电阻，它符合奥姆定律。然而，液体的阻温特性与金属导体相反，具有负温度特性。为了区别于金属导体，电解质溶液的电导率用电导（电阻的倒数）或电导率（电阻率的倒数）表示。当两个相互绝缘的电极形成电导池时，如果将待测溶液放在中间并施加恒压交流电，就会形成电流回路。如果电压和电极尺寸固定，回路电流和电导率之间存在一定的函数关系。这样，通过测量在待测溶液中流动的电流，可以测量待测溶液的电导率。

电导变送器的结构和电路与酸、碱、盐浓度变送器相同。

九、智能变送器

智能变送器由传感器和微处理器（微机）组成。它充分利用了微处理器的计算和存储能力，可以对传感器的数据进行处理，包括对被测信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等。）、数据显示、自动校正和自动补偿等。

微处理器是智能变送器的核心。它不仅可以计算、存储和处理测量数据，还可以通过反馈回路调整传感器以优化收集的数据。由于微处理器具有各种软件和硬件功能，它可以完成传统发射器难以完成的任务。因此，智能变送器降低了传感器的制造难度，并在很大范围内提高了传感器的性能。

此外，智能变送器还具有以下特点:

1.它具有自动补偿能力，可以通过软件自动补偿传感器的非线性、温度漂移和时间漂移。可以进行自诊断，通电后可以对传感器进行自检，检查传感器各部分是否正常并做出判断。数据处理方便准确，可根据内部程序自动处理数据，如统计处理和去除异常值。

2.它具有双向通信功能。微处理器不仅可以接收和处理传感器数据，还可以将信息反馈给传感器，从而调节和控制测量过程。可以存储和记忆信息，并且可以存储传感器的特性数据、配置信息和补偿特性。

3.它具有数字输出接口功能，可以方便地将输出的数字信号与计算机或现场总线连接。