數字式溫度變送器介紹

一、核心組成與工作原理

1. 核心組成部件

• 溫度傳感器接口：適配熱電阻（如 PT100、Cu50）、熱電偶（如 K、S、E 型）等常見測溫元件。

• A/D 轉換器：將傳感器輸出的微弱模擬信號轉換成數字信號，是數字化處理的核心。

• 微處理器（MCU）：執行線性化修正、冷端補償（針對熱電偶）、濾波、量程換算等算法，提升測量精度。

• 通信模塊：支持 HART、Modbus、Profibus PA/DP、FF 等工業總線協議，實現數字信號傳輸與遠程配置。

• 輸出單元：可同時輸出數字信號和標準模擬信號（4-20mA DC），兼容傳統模擬控制系統和現代數字控制系統。

• 電源模塊：支持兩線制（4-20mA 回路供電）、三線制或四線制供電，適配不同工業現場需求。

2. 工作流程

1. 溫度傳感器將被測介質溫度轉換為電阻或毫伏級電壓信號。

2. 變送器內置的信號調理電路對傳感器信號進行放大、濾波。

3. A/D 轉換器將調理后的模擬信號轉換為數字信號，傳輸至微處理器。

4. 微處理器通過內置算法完成非線性修正、溫度補償、故障自檢。

5. 處理后的數字信號通過通信總線輸出，同時可轉換為 4-20mA 標準模擬信號供本地顯示或 PLC 采集。

二、主要特點與優勢

1. 測量精度高：數字化補償消除了模擬電路的漂移誤差，精度可達 ±0.1℃~±0.2℃，部分高精度型號可達 ±0.05℃。

2. 抗干擾能力強：數字信號傳輸可有效抵御工業現場的電磁干擾、射頻干擾，信號傳輸距離遠（總線型可達千米級）。

3. 支持遠程配置與診斷：通過手操器或上位機，可遠程修改量程、校準參數、查詢故障信息（如傳感器斷線、短路），無需現場拆機。

4. 多參數輸出與兼容：可同時輸出溫度值、傳感器狀態、診斷信息，且兼容模擬控制系統，實現新舊系統無縫銜接。

5. 量程范圍寬：支持寬量程調整，一臺變送器可適配多種傳感器類型和測量范圍，減少備件庫存。

三、常見分類

1. 按傳感器類型分類

• 熱電阻型數字溫度變送器：適配 PT100、PT1000、Cu50 等熱電阻，測量范圍一般為 - 200℃~850℃。

• 熱電偶型數字溫度變送器：適配 K、S、E、J 等熱電偶，內置冷端補償電路，測量范圍可達 - 200℃~1800℃。

2. 按安裝方式分類

• 一體式：變送器與溫度傳感器集成，直接安裝在被測設備或管道上，體積小、安裝方便，適用于常規工況。

• 分體式：變送器與傳感器分離，通過導線連接，變送器可安裝在遠離高溫、腐蝕、振動的安全區域，適用于惡劣工況（如窯爐、化工反應釜）。

3. 按通信協議分類

• HART 協議型：兼容模擬 4-20mA 信號，同時疊加數字信號，屬于 “過渡型" 數字變送器，應用廣泛。

• 現場總線型：支持 Profibus、FF、Modbus RTU/TCP 等純數字協議，無模擬信號輸出，適用于全數字化控制系統。

四、適用場景與選型要點

1. 典型適用場景

• 化工、石油行業的管道介質溫度測量、反應釜溫度監測；

• 電力行業的鍋爐、汽輪機、發電機的溫度監控；

• 冶金行業的高爐、軋鋼設備的高溫測量；

• 需要遠程監控、故障診斷的自動化生產線。

2. 選型關鍵要點

• 匹配傳感器類型：根據現場測溫元件（熱電阻 / 熱電偶）選擇對應接口的變送器；

• 確認通信協議：根據控制系統類型（DCS/PLC）選擇 HART、Modbus 或現場總線型；

• 適應工作環境：高溫、腐蝕、振動工況優先選擇分體式，防爆區域需選擇防爆認證型號；

• 精度與量程需求：貿易結算或高精度監測場景選擇 ±0.1℃及以上精度的型號。