傳感器與變送器的組成

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了對(duì)各種變量進(jìn)行檢測(cè)或控制，*先要把這些變量轉(zhuǎn)換成容易比較且便于傳送的信息，這就要用到敏感元件、傳感器、變送器和轉(zhuǎn)換器。

1.敏感元件

顧名思義,敏感元件是能夠靈敏地感受被測(cè)變量并作出響應(yīng)的元件。例如鉑電阻能感受溫度的升降而改變其阻值，阻值的變化就是對(duì)溫度升降的響應(yīng)，所以鉑電阻就是一種溫度敏感元件.又如彈性膜盒能感受壓力的高低而引起形變，形變程度就是對(duì)壓力高低的響應(yīng)，因此，彈性膜盒是一種壓力敏感元件。

為了獲得被測(cè)變量的精確數(shù)值，不僅要求敏感元件對(duì)所測(cè)變量的響應(yīng)足夠靈敏，還希望它不受或少受環(huán)境因素的影響。也就是說(shuō)，敏感元件的輸出響應(yīng)*好單值地取決于輸入被測(cè)變量。例如鉑電阻的阻值除受溫度影響外，也受應(yīng)力的影響，這就要求用適當(dāng)?shù)墓に囅龖?yīng)力。彈性膜盒的形變除取決于壓力外.也和環(huán)境溫度有關(guān)，必要時(shí)應(yīng)采取溫度補(bǔ)償措施。

敏感元件的輸出響應(yīng)與輸入變量之間如果是線性的正比或反比關(guān)系.當(dāng)然*便于應(yīng)用。即使是非紗性關(guān)系，只要這種關(guān)系不**間而變化，也可以滿足使用的基本要求。

2.傳感器

從字面上不難看出，傳感器不但應(yīng)該對(duì)被測(cè)變量敏感，而且具有把它對(duì)被測(cè)變量的響應(yīng)傳送出去的功能。也就是說(shuō)，傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量。例如上述彈性膜盒的輸出響應(yīng)是形變，是微小的幾何量(位移).不便于向遠(yuǎn)方傳送。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙?板的間隙變化。就成為輸出響應(yīng)是電容量的壓力傳感器。倘若再通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娐肥闺娙萘康拇笮∽優(yōu)檎袷庮l率的高低，就演變成輸出響應(yīng)是頻率值的壓力傳感器。電容量和頻率值都可以用導(dǎo)線傳送到別處測(cè)量，尤其是頻率更適合遠(yuǎn)距傳送。

某些敏感元件的輸出響應(yīng)本來(lái)就能夠傳送到別處側(cè)量，例如鉑電阻的阻值、應(yīng)變電阻的阻值、熱電偶的電動(dòng)勢(shì)等，把這類(lèi)敏感元件稱(chēng)做傳感器也未嘗不可。

由于電信號(hào)*便于遠(yuǎn)傳，所以絕大多數(shù)傳感器的輸出是電量的形式.如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等.也有利用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的，這種方法在抗電磁干擾和防爆安全方面比電傳送要優(yōu)越，但氣源和管路上的投資較大，而且傳送速度較低。近來(lái)利用光導(dǎo)纖維傳送信息的傳感器正在發(fā)展，其抗干擾、防爆、快速性都有突出優(yōu)點(diǎn)?？傊?，傳感器的輸出物理量不拘一格，其數(shù)值范圍也沒(méi)有限制，只要便于傳送，而且其它儀表易于接收所傳送的信息，都可以滿足科研或生產(chǎn)的應(yīng)用。

3.變送器

變送器是從傳感器發(fā)展而來(lái)的，凡能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器就稱(chēng)為變送器。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。例如直流電流4-2OmA、空氣壓力20-100kPa都是當(dāng)前通用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。我國(guó)還有不少變送器以直流電流0-lOmA為輸出信號(hào).無(wú)論被測(cè)變量是哪種物理或化學(xué)參數(shù)，也不論測(cè)量范圍如何，經(jīng)過(guò)變送器之后的信息都必須包含在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)之中。

有了統(tǒng)一的信號(hào)形式和數(shù)值范圍，就便子把各種變送器和其它儀表組成檢測(cè)系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng).無(wú)論什么儀表或裝置，只要有同樣標(biāo)準(zhǔn)的輸入電路或接口，就可以從各種變送器獲得被測(cè)變量的信息。這樣，兼容性和互換性大為提高，儀表的配套也*為方便。

4.轉(zhuǎn)換器

輸出為非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器，必須和特定的儀表或裝置配套，才能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)或調(diào)節(jié)功能。為了加強(qiáng)通用性和靈活性，某些傳感器的輸出可以靠轉(zhuǎn)換器把非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，使之與帶有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的輸入電路或接口的儀表配套.例如頻率轉(zhuǎn)換器就能把交流頻率或脈沖頗率轉(zhuǎn)換成直流電流4-2OmA或0-10mA。

不同的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)也可以借助于轉(zhuǎn)換器互相轉(zhuǎn)換.例如利用氣/電轉(zhuǎn)換器，能把20-lOOkP。的空氣壓力轉(zhuǎn)換成。0-1OmA的直流電流。反之，電/氣轉(zhuǎn)換器則可反方向轉(zhuǎn)換.直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)中的4-2OmA與。0-1OmA也可以利用轉(zhuǎn)換器相互轉(zhuǎn)換。