傳感器和(hé)變送器(qì)在儀器儀表和工業自動化(huà)領域中起着舉足(zú)輕重的作用。
與傳感器不同， 變送器除了能将非電量轉換成可測量的電量外，
一般還(hái)具有一
定的放大作用。本文簡單(dān)地介紹了各類變送器的特點，以供(gòng)使用者選用。
一、一體化溫度變送器
一(yī)體化溫度變送器一般由測溫(wēn)探頭(tóu) （熱電偶或熱電阻傳感器） 和(hé)兩線制固
體電子單元組成(chéng)。 采用固體模塊形(xíng)式将測溫(wēn)探頭直(zhí)接安裝在接線盒内，
從而(ér)形
成一(yī)體化的變送(sòng)器。一體化溫度變送器(qì)一(yī)般分爲熱電阻和熱電(diàn)偶型兩種(zhǒng)類型。
熱(rè)電阻溫度變送器是由基準單元(yuán)、
R/V轉換單元、線性電路(lù)、反接保護(hù)、
限流(liú)保護(hù)、 V/I 轉換單元等組成。測(cè)溫熱電阻信号轉換放大後，再由(yóu)線性電路
對溫度與電阻的非線性關系進行補償，
經 V/I 轉換電路後輸出一個與被測溫度
成線性關系的 4～20mA的恒流信号。
熱電偶溫度(dù)變送器一般由基準(zhǔn)源、
冷端補償、放大單元、線性化處理(lǐ)、V/I
轉換、斷偶處理、 反接保護(hù)、 限流保護(hù)等電路單(dān)元組成。 它是将熱電偶産生的
熱電勢經(jīng)冷端補償放大後，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，
後放大轉(zhuǎn)換爲(wèi) 4～20mA電(diàn)流輸出信号。爲(wèi)防止熱(rè)電偶測量中由于電偶斷絲而(ér)
使控(kòng)溫失效造成事故， 變送(sòng)器中還設有斷電保護電路。 當熱電偶斷絲或接(jiē)解不
良時，變送器會(huì)輸出(chū)大值（ 28mA）以使儀表切斷電源。
一體化溫度變送(sòng)器具有結構簡單、 節省引線、輸出信号大、抗幹擾能力強、
線性好、顯示儀表簡單、 固體模塊(kuài)抗震防潮、 有反(fǎn)接保護和限流(liú)保護、 工作可(kě)
靠等優(yōu)點。
一體化溫度變送器的輸出爲統一的(de)
4～20mA信号；可與微機系統或其它常(cháng)
規儀表匹配(pèi)使用。也可用戶要求做(zuò)成防(fáng)爆型(xíng)或防(fáng)火型測量儀表。
二、壓力變送器
壓力變送(sòng)器也稱差變送器， 主要由測壓元件傳(chuán)感器、 模塊電路、顯示表頭、
表(biǎo)殼(ké)和過程連接件等組成(chéng)。 它能将接收的氣體、 液體等壓力信号轉變成标準的
電流電壓信号， 以供給指示報警儀、 記(jì)錄儀、調節(jiē)器等二次儀表進行測量、 指
示(shì)和過程調節。壓力變送器的測(cè)量原理圖如圖
3 所示。其測量原(yuán)理是(shì)： 流程壓力和參考壓
力分别作用于集成矽壓(yā)力敏感元(yuán)件的兩端，
其差壓使矽片變形 （位移很小， 僅(jǐn)
μm級(jí)），以使矽片上用半導體技術制(zhì)成的全動态惠斯登電橋在外部電流源(yuán)驅
動(dòng)下輸出正比于壓力(lì)的 mV級電壓信号。由于矽材料的強性佳(jiā)，所(suǒ)以輸出信
号的線性(xìng)度及變差指标均很(hěn)高。工作時(shí)，壓力變送器将被測物理量轉換成
mV
級的電壓信号，并送往放大倍數很(hěn)高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大
器。放大後的信号經電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應的電流信号，
再(zài)經過非線性校正，
後(hòu)産生與輸入壓力成線性對應關系的标準電流電壓信号。
壓(yā)力變送器根據測壓範圍可分成一般壓力變送器（
0.001MPa～20MP3）和微
差壓變(biàn)送器（ 0～30kPa）兩種。
三(sān)、液位變送器
1、浮球式液(yè)位變送器
浮(fú)球式液位變送器由磁性浮球、 測量導管、 信号單元、 電子單元、 接線盒
及安裝件組成。
一般磁性浮球的比重小于 0.5 ，可漂(piāo)于液(yè)面(miàn)之上并沿測量導(dǎo)管上下移動。 導
管内裝有測量元件， 它可(kě)以在外磁作用下将被測液位信号轉換成正比于(yú)液位變
化的電(diàn)阻信号， 并将電子單元轉換成 4～20mA或其它标準信号輸出。 該變送器
爲(wèi)模塊電(diàn)路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等(děng)優點，電路内部含有恒流反饋
電路和内保護電路(lù)，可使輸出大(dà)電流不超過(guò)
28mA，因而能夠(gòu)可靠地保護電
源并使二(èr)次儀表不被損壞。
2
浮筒式液位(wèi)變送器是将磁性(xìng)浮球改爲浮筒，
它是根(gēn)據阿(ā)基米德浮力原(yuán)理設
計的。浮筒式液位變送器(qì)是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液(yè)
位(wèi)、界位或密度(dù)的。它在工作時可以通過現場按鍵來進(jìn)行常規的設定操作(zuò)。
3、靜壓或(huò)液位變送器
該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。 它一般(bān)選用矽壓力測壓傳感器
将(jiāng)測量到的壓力轉換成(chéng)電信(xìn)号，再經放大(dà)電路放大和補償電路補償，後以
4～20mA或 0～10mA電流方(fāng)式輸出。
四、電容式物位(wèi)變送器電容式物位變送器适用于工業企業(yè)在生産過(guò)程中進行測量和控制生産過
程，主(zhǔ)要用作類導電與非(fēi)導電介質的液體液位或(huò)粉粒狀固體料位的遠距(jù)離連續(xù)
測量和(hé)指示。
電容式液位變送器由電(diàn)容式傳感器與電子模塊電路(lù)組成，
它以兩線制 4～
20mA恒定電流輸出(chū)爲基型，經過轉換，可以用三(sān)線或四線方式輸出，輸出(chū)信
号形(xíng)成爲 1～5V、0～5V、0～10mA等(děng)标準信号(hào)。電容傳感
器由絕緣電極和裝(zhuāng)有測量介質的圓柱形金屬容器組成。
當料位上升時， 因非(fēi)導
電物料的介電常數明顯小于空氣的(de)介(jiè)電常數， 所以電容量(liàng)随着物料(liào)高度的變化
而變化。變送器的模塊電路由基準源、脈寬調制、轉換、恒流放大、反饋和限
流等單元組成。 采用脈寬調特原理進(jìn)行測量(liàng)的優點是頻率較低，
對周圍元射頻
幹擾、穩定性好、線性(xìng)好、無明顯溫度漂移等。
五、超聲波變送器
超聲波變送器(qì)分爲一般超聲波變送器 （無表頭）和(hé)一體化超聲(shēng)波變(biàn)送器兩(liǎng)
類，一體化超(chāo)聲波變(biàn)送器較爲常用。
一體(tǐ)化超聲波(bō)變更新器由表頭 （如 LCD顯示器）和探頭兩部分組成， 這種直
接輸出 4～20mA信号的(de)變送器是将小型化的敏感元件 （探(tàn)頭）和電子電路組裝
在一起，從而使體積更(gèng)孝重量更輕、價格更便宜。超聲波(bō)變送器可用于液位。
物位的測量和開渠、明渠(qú)等流量測量，并可用(yòng)于測量距離。
六、銻電極酸度變送器
銻電極酸度變送器是集 PH檢測、自動清洗、電信号轉換爲一體的工業在
線分析儀表，它是(shì)由(yóu)銻電極與參考電極組成的
PH值測量系統。在被(bèi)測酸(suān)性溶
液中，由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層，
這樣在金屬(shǔ)銻面與三氧化二(èr)
銻之間會形成電位差。 該電位差的(de)大小取決于三所氧化二(èr)銻的濃度，
該濃(nóng)度與
被(bèi)測酸性溶(róng)液中氫離子的适(shì)度相對應。 如果(guǒ)把銻、三氧(yǎng)化二銻和(hé)水溶液的适度
都當作 1，其電極電位就可用能斯特公式(shì)計算(suàn)出來。
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組(zǔ)成。
爲了現場作用的安
全起見，電源部分采用交流 24V爲二次儀表供電。 這一電源除(chú)爲清洗電機提供
驅動電(diàn)源外，還應通過(guò)電流轉換單元轉(zhuǎn)換成相(xiàng)應的(de)直流電壓，
以供變送(sòng)電路使(shǐ)
用。第二部分是測量變送器電路，它把來自傳感器的(de)基準信号和
PH酸度信号
經放大後送給斜率調整和(hé)定位調整(zhěng)電路， 以使信号内阻(zǔ)降(jiàng)低(dī)并可(kě)調節。 将放大
後的 PH信(xìn)号與溫度被償信号進行叠加後再差進(jìn)轉換電路，後輸出與(yǔ)
PH值(zhí)相對應(yīng)的
4～20mA恒流電
流信号給(gěi)二(èr)次儀(yí)表以完成顯(xiǎn)示并控制
pH值。
七、酸、堿、鹽濃度變送器
酸、堿(jiǎn)、鹽濃度變送器通過測量溶液電導值來确定濃度。
它可以在(zài)線連續
檢(jiǎn)測工業過程中酸、 堿(jiǎn)、鹽在水溶液中的濃度含量。 這種變送器主要應用于鍋
爐給(gěi)水處理(lǐ)、化工溶液的配制以及(jí)環保等工(gōng)業生産(chǎn)過程。
酸(suān)、堿、鹽濃度變送器(qì)的工作(zuò)原理是： 在一定的範圍(wéi)内， 酸堿溶液的濃度
與其電(diàn)導(dǎo)率的大小成比例(lì)。 因而，隻要測出溶液電導率的大小(xiǎo)變可得知酸堿濃
度的高(gāo)低。 當被測溶液流入(rù)電導池時， 如果忽略電極極(jí)化和(hé)分布電(diàn)容， 則
可以等效爲一個純電阻(zǔ)。 在有恒壓交變電流(liú)流過(guò)時， 其(qí)輸出電流(liú)與電導率成線
性關系，而(ér)電導(dǎo)率又(yòu)與溶(róng)液中酸、 堿濃度成比(bǐ)例關系。 因此隻要測出溶液電流，
便(biàn)可算出酸、堿、鹽
的濃度。
酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。
電子模塊電路則由激勵電源(yuán)、電導(dǎo)池、電導放大器、相敏整流器、解調器、溫
度補償、過載保護(hù)和電流轉換等(děng)單元組成。
八、電(diàn)導變送器(qì)
它是通過測量(liàng)溶液的電導值來間接測量離子濃度的流程儀表
（一體化變送
器），可在線連續檢測工業過程中(zhōng)水溶(róng)液的電導(dǎo)率。
由于電(diàn)解質溶液(yè)與金屬導體一樣的電的良導體，
因此電流(liú)流過電(diàn)解(jiě)質溶液時
必有電阻作用， 且符合歐姆定律(lǜ)。 但液體的電阻(zǔ)溫度(dù)特性與金屬導體相反，
有負向溫度特(tè)性。 爲區别于金屬導體， 電(diàn)解質溶液的導電能力用(yòng)電導 （電阻的
倒數）或電導率 （電阻率的(de)倒數） 來表示。當兩個互相絕緣的(de)電極組成電導池
時(shí)，若(ruò)在其中間放置待測溶液， 并通以(yǐ)恒壓交變電流， 就形成了電流回路。 如
果将電(diàn)壓大小和電極尺寸固定，則回路電(diàn)流與電導(dǎo)率就存在一定的函數關系。
這樣，測了待(dài)測溶液中(zhōng)流過的電流，就能測出待測溶液的電導率。
電導變送器的結(jié)構和電路與酸、堿、鹽(yán)濃度變送器相同。
