变送器是一种测量和控制系统中的重要组件,主要用于将一个物理量(如温度、压力、流量等)转换成相应的标准电信号(如4-20mA、0-5V等),并输出给控制器或记录器进行处理。
如图1所示,变送器通常由感应元件、转换电路和输出电路组成。感应元件接收被测物理量,转换电路将其转换成标准的电信号,输出电路将信号输出到控制器或记录器。
在变送器中,转换电路起着关键作用。它将传感器的输出信号转换成标准电信号,并对信号进行比例放大,以便提高信噪比。增益是指转换电路放大输入信号的比例系数,是变送器性能的一个重要指标。
通常情况下,变送器增益的单位是V/mA或V/V,它表示每单位的输入量所对应的输出电压。例如,4-20mA的变送器增益为0.02 V/mA,即每增加1mA的输入电流,输出电压增加20mV。
变送器增益的作用是放大输入信号,以便提高信噪比和精度。具体而言,增益能够实现以下几个方面的作用:
1)提高信噪比:增益会将输入信号放大,同时将噪声也一并放大。不过,由于噪声的幅值通常比输入信号小很多,因此增益可以提高信噪比,降低噪声对信号质量的影响。
2)提高分辨率:增益能够放大输出信号,从而提高变送器的分辨率。例如,在4-20mA的变送器中,输出电压的变化范围仅为0.08V,在增益为100时,输出电压的变化范围为8V,达到了更高的分辨率。
3)扩大量程:增益能够将输出信号放大到更大的程度,从而扩大变送器的量程。例如,在相同的输入信号条件下,增益为100的变送器量程比增益为50的变送器更大,可适用于更广泛的测量范围。
在使用变送器时,为了确保信号质量和精度,一般需要调节变送器增益。具体而言,有以下几种方法:
1)对于可调增益变送器,可以通过旋转增益电位器或调整DIP开关来调节增益值,具体操作方法需要参考变送器使用说明书。
2)对于固定增益变送器,一般需要更换内部电路中的电阻或调节电路中的开关来改变增益值。这种方法相对较复杂,需要专业人员进行操作。
3)一些控制器具有自动校准增益的功能,可以通过外部信号或人机界面进行控制。这种方法具有较高的精度和便利性。