如何改善SICK傳感器時(shí)間常數(shù)和滯后

SICK傳感器時(shí)間常數(shù)和滯后與溫度傳感器的熱容量和熱阻有關(guān)，除選用時(shí)間常數(shù)、滯后小的溫度傳感器外，還應(yīng)保證合理插入深度和正確安裝方法，才能保證溫度測(cè)量準(zhǔn)確性、溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。

SICK傳感器時(shí)間常數(shù)和滯后

實(shí)踐證明熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)當(dāng)被測(cè)溫度突然發(fā)生變化時(shí)，其輸出會(huì)延遲一段時(shí)間，這段延遲時(shí)間△τ一般叫做純滯后或純時(shí)延。在延遲△τ后，會(huì)以近似于指數(shù)曲線的規(guī)律變化，如忽略△τ，并以介質(zhì)溫度變化做計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則上述曲線符合T=△T（1-e-t/τ），此式中T為溫度；△T為溫度變化；t為時(shí)間；τ為時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)及時(shí)反應(yīng)曲線起點(diǎn)的切線與平衡溫度交點(diǎn)A所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，也就是輸出變化63.2%△T所需要的時(shí)間。

 正確認(rèn)識(shí)和對(duì)待溫度傳感器的時(shí)間常數(shù)和滯后，是一個(gè)很重要的問題。其關(guān)系到能否正確測(cè)量溫度，及時(shí)反映被測(cè)量溫度的變化。其對(duì)溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及控制質(zhì)量好壞，具有舉足輕重的作用，所以是一個(gè)不容忽視的問題。

如何改善SICK傳感器的時(shí)間常數(shù)和滯后

SICK傳感器時(shí)間常數(shù)和滯后的大小，取決于元件的熱容量和熱阻。因?yàn)闇囟葌鞲衅魃郎匦枰找欢ǖ臒崃浚渥兓?℃所需要的熱量就是溫度傳感器的熱容量，熱容量越小越好。溫度傳感器傳熱又需要克服熱阻，這和元件的結(jié)構(gòu)、大小都有直接的關(guān)系。金屬是熱的良導(dǎo)體，熱阻的大小常受溫度傳感器的氣隙、絕緣物、保護(hù)套管的影響。

SICK傳感器器的時(shí)間常數(shù)和滯后較大，通常可到幾十秒到幾分鐘，因此對(duì)測(cè)量和控制溫度的影響是很大的，尤其是對(duì)溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。所以在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，除應(yīng)該選擇時(shí)間常數(shù)和滯后較小的溫度傳感器外，還應(yīng)該注意溫度傳感器的安裝方式。即安裝時(shí)要有一定的插入深度，尤其是熱電阻，插入深度不夠往往會(huì)造成較大的誤差；再就是工藝管道較細(xì)時(shí)，一定要局部加粗管道，或者盡量吧溫度傳感器安裝管道的彎頭上，要使溫度傳感器對(duì)著流體的流動(dòng)方向；測(cè)量氣液相介質(zhì)的溫度時(shí)，最好測(cè)量液相溫度，因?yàn)橐合鄿囟鹊膭?dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性優(yōu)于氣相溫度；必要時(shí)還可以采取在保護(hù)管與熱元件間填充金屬屑或其它導(dǎo)熱材料（鎧裝熱電偶或鎧裝鉑電阻就是在保護(hù)管和元件之間填充高純度氧化鋁粉），對(duì)于熱電偶還可以采用露端式或接殼式熱電偶。

從輸入通道數(shù)來分有單路和雙路，以及一路輸入、二路輸出信號(hào)分配功能的品種。供電方式來分又有：回路供電型和獨(dú)立供電型。

其輸入輸出均為二線，接線十分方便，它把dcs、plc或顯示表提供電源經(jīng)隔離給二線制變送器配電，同時(shí)，二線制變送器產(chǎn)生4-20mA信號(hào)隔離輸入到DCS、PLC或顯示表。它特別適合于現(xiàn)場(chǎng)為二線制變送器，需要隔離輸入到DCS、PLC系統(tǒng)或顯示儀表，而輸入設(shè)備的輸入卡具有內(nèi)部供電功能的場(chǎng)合。

但是無源信號(hào)隔離器有不足之處：

1、無源信號(hào)隔離器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，經(jīng)過隔離器在隔離兩端之間有一個(gè)不大于6V的壓降，因此它給二線制變送器配電工作電壓會(huì)降低，一般要求變送器12V供電能工作。

例：供電24V，RL=250Ω，當(dāng)20mA時(shí)，供給二線制變送器配電電壓UO≈24V-0.02×RL-6≥13V，這樣一般要求二線制變送器要在12V電壓正常工作。

        2、無源信號(hào)隔離器傳輸精度相對(duì)獨(dú)立供電的隔離器要差一點(diǎn)，為0.4%F.S.，選用時(shí)要特別注意。

 這是最為常用的配二線制變送器的信號(hào)隔離器SWP9034A，它需要對(duì)隔離器獨(dú)立供電。其特點(diǎn)是：

        1、信號(hào)隔離器傳輸精度高，達(dá)到0.1％ F.S.。

        2、信號(hào)隔離器SWP9034A接線方式靈活，可以接二線制變送器、三線制變送器或電流源信號(hào)，使用靈活方便。

        3、電源、輸入、輸出之間隔離，保證高抗干擾性能。

        一進(jìn)二出信號(hào)分配隔離器

        在應(yīng)用中，我們還會(huì)經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號(hào)接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況，若采用串聯(lián)環(huán)路，則環(huán)路中任一處開路都會(huì)造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無信號(hào)，而且負(fù)載電阻之和很容易超過變送器的負(fù)載能力 還必須保證兩個(gè)負(fù)載信號(hào)之間參考點(diǎn)不一樣。

        因此一般不采用這種方法，通常采用的方法是：在環(huán)路中串接一個(gè)電阻， 再將負(fù)載并聯(lián)在電阻上取電壓信號(hào)，如串聯(lián)一個(gè)250Ω電阻將4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號(hào)。這種方式雖然能避免開路及負(fù)載能力等問題，但卻存在以下不足：

        1、通過串聯(lián)電阻取電壓信號(hào)方法是以假定接收設(shè)備的輸入阻抗無窮大為前提的，所以接收設(shè)備的輸入阻抗必然對(duì)信號(hào)的測(cè)量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多，誤差越大。

        2、導(dǎo)線越長(zhǎng)，線阻的電壓降越大，對(duì)實(shí)際電壓信號(hào)的影響也越大，因此，信號(hào)傳輸距離不能太長(zhǎng)。

        3、由于RFI/EMI的信號(hào)容易與電壓信號(hào)疊加，所以該連接易受無線射頻/電磁干擾。

       解決以上問題的方案是使用信號(hào)分配器SWP9034A（這種信號(hào)隔離器同時(shí)具備配電隔離器和信號(hào)分配器的功能）。把一路輸入轉(zhuǎn)換成隔離二路輸出，精度高、隔離能力強(qiáng)。                        

        1、通過信號(hào)隔離器SWP9034A輸出的兩路信號(hào)既可相同也可不同，變送器和各個(gè)接收設(shè)備間隔離。

        2、任一接收設(shè)備出現(xiàn)的故障不會(huì)影響整個(gè)環(huán)路及另一個(gè)接收設(shè)備。