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溫度變送器的詳細(xì)介紹
溫度變送器與直連式產(chǎn)品相比有顯著的進(jìn)步。它進(jìn)行*診斷的同時(shí)無需特殊接線，并簡化了工程和維護(hù)工作。橫河電機(jī)提供頭戴式、盤裝式和現(xiàn)場安裝式設(shè)備，可以涵蓋不同溫度的應(yīng)用場景
工業(yè)溫度測量
溫度是四個(gè)基本過程測量值之一(其他三個(gè)是壓力、液位和流量)。溫度測量可用于一系列不同的應(yīng)用場景。如果溫度讀數(shù)不準(zhǔn)確，則會對其他依據(jù)其計(jì)算的測量產(chǎn)生影響。
例如，在一個(gè)過程中，需要控制器將水溫保持在100°F，而反饋至控制器的測量溫度剛好比實(shí)際溫度低1°F，此時(shí)控制器將會對該過程加熱使其達(dá)到100°F (盡管實(shí)際上并不需要)。這部分浪費(fèi)的能源每年會花費(fèi)多少錢呢？當(dāng)然，這取決于我們談?wù)摰乃?。假設(shè)每年用水100,000+，每年會多花費(fèi)8,000美元？10,000美元？或者更多？微小測量誤差(僅1℉)的代價(jià)非常真實(shí)，但常常被忽略。
因此可以看出，全面理解溫度測量是很重要的。以下部分將介紹溫度傳感器的基本內(nèi)容，以及為什么要使用溫度變送器。
傳感器
經(jīng)過多年的發(fā)展，業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了許多傳感器。它們均通過傳感器物理特性的一些變化來推斷溫度。水銀溫度計(jì)就是一個(gè)很好的例子。隨著溫度的變化，水銀的體積(物理特性)以可預(yù)測方式變化。了解可預(yù)測變化后，可以設(shè)計(jì)有可視刻度的溫度計(jì)，從中讀取溫度值。但是，在工業(yè)應(yīng)用中，我們需要比水銀溫度計(jì)更的儀表。工業(yè)應(yīng)用中比較常用的傳感器是電阻式溫度檢測器(RTD)和熱電偶(T/C)。
RTD和熱電偶之間的區(qū)別是什么？
RTD是由單一材料制成的，其電阻隨著溫度變化而變化。了解電阻和溫度的關(guān)系后，我們可以推斷出所測溫度。鉑是常用的RTD材料，但也會使用其他材料。在較大的溫度范圍內(nèi)，隨著每一度溫度變化，鉑具有穩(wěn)定且清晰的電阻變化。RTD的優(yōu)點(diǎn)是能夠長期穩(wěn)定且準(zhǔn)確的輸出。與熱電偶相比，缺點(diǎn)是初始成本較高且測量范圍有限(請參閱下圖)。
熱電偶由一端相連的兩個(gè)不同電導(dǎo)體構(gòu)成。兩個(gè)導(dǎo)體的連接點(diǎn)處溫度變化時(shí)，會在導(dǎo)體間產(chǎn)生電壓。了解該電壓和溫度的關(guān)系后，我們可以推斷出所測溫度。熱電偶是由幾種不同的材料復(fù)合而成的。每種組分對應(yīng)的溫度范圍不同。與RTD相比，熱電偶更耐用、更便宜、響應(yīng)更快并且測量范圍更廣。但熱電偶不夠穩(wěn)定，并且準(zhǔn)確度隨時(shí)間推移有所下降。
這兩種傳感器中，熱電偶比較常用。
溫度變送器
與所有的現(xiàn)場儀表相同，溫度讀數(shù)的目的是將信息及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地返回至控制器/監(jiān)視器。
RTD和熱電偶可與接收裝置直接連接。
那么，為什么要使用溫度變送器呢？
每種傳感器與接收裝置直接接線時(shí)都有相應(yīng)的問題。通常，這些方法都會對傳感器信號的準(zhǔn)確性和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。
RTD使用延長線。這些電線增加了RTD信號的電阻。由于RTD利用電阻測量溫度，因此任何與溫度無關(guān)的電阻到達(dá)接收裝置時(shí)都會導(dǎo)致誤差。“額外的”電阻可以通過3線制或4線制RTD進(jìn)行補(bǔ)償。額外的線路用于測量接線時(shí)的電阻。接收裝置可以利用這些信息抵消額外的電阻。但是3線制或4線制會導(dǎo)致額外的電纜敷設(shè)管道。這種電纜敷設(shè)的成本是常規(guī)2線制電纜的兩倍。
熱電偶需要使用特殊接線與接收裝置連接。這種接線電纜的材質(zhì)需要與熱電偶相同。如果采用不同的材料進(jìn)行接線，接收裝置會接收到一個(gè)損壞的信號。熱電偶安裝時(shí)需要確保特殊接線可用，并且可以為今后的維護(hù)保持供應(yīng)，這又增加了使用熱電偶的復(fù)雜性，同時(shí)也需要考慮特殊接線的成本(尤其帶有長接線管道時(shí))。
溫度變送器能夠解決這些問題。變送器可以靠近傳感器放置，以減少所需的特殊接線，從而降低潛在的誤差。變送器將傳感器信號轉(zhuǎn)換為可傳輸更遠(yuǎn)距離的信號。該信號可以是簡單的4～20 mA DC模擬信號、數(shù)字信號(HART協(xié)議、BRAIN協(xié)議或FOUNDATION™現(xiàn)場總線協(xié)議)或無線信號(ISA100)。變送器使用標(biāo)準(zhǔn)雙絞線將準(zhǔn)確可靠的信號傳輸至目標(biāo)接收裝置，使用無線變送器時(shí)則無需電線。
這樣，信息即可及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地返回至控制器/監(jiān)視器。
