如何改善SICK傳感器時(shí)間常數和滯后

SICK傳感器時(shí)間常數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、滯后小的溫度傳感器外，還應保證合理插入深度和正確安裝方法，才能保證溫度測量準確性、溫度控制系統的穩定性和控制質(zhì)量。

SICK傳感器時(shí)間常數和滯后

實(shí)踐證明熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計當被測溫度突然發(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 )以近似于指數曲線(xiàn)的規律變化，如忽略△τ，并以介質(zhì)溫度變化做計時(shí)起點(diǎn)，則上述曲線(xiàn)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。時(shí)間常數及時(shí)反應曲線(xiàn)起點(diǎn)的切線(xiàn)與平衡溫度交點(diǎn)A所對應的時(shí)間，也就是輸出變化63.2%△T所需要的時(shí)間。

 正確認識和對待溫度傳感器的時(shí)間常數和滯后，是一個(gè)很重要的問(wèn)題。其關(guān)系到能否正確測量溫度，及時(shí)反映被測量溫度的變化。其對溫度控制系統的穩定性及控制質(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(wèn)題。

如何改善SICK傳感器的時(shí)間常數和滯后

SICK傳感器時(shí)間常數和滯后的大小，取決于元件的熱容量和熱阻。因為溫度傳感器升溫需要吸收一定的熱量，其變化1℃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，這和元件的結構、大小都有直接的關(guān)系。金屬是熱的良導體，熱阻的大小常受溫度傳感器的氣隙、絕緣物、保護套管的影響。

SICK傳感器器的時(shí)間常數和滯后較大，通常可到幾十秒到幾分鐘，因此對測量和控制溫度的影響是很大的，尤其是對溫度控制系統的穩定性有很大的影響。所以在現場(chǎng)應用中，除應該選擇時(shí)間常數和滯后較小的溫度傳感器外，還應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，要使溫度傳感器對著(zhù)流體的流動(dòng)方向；測量氣液相介質(zhì)的溫度時(shí)，最好測量液相溫度，因為液相溫度的動(dòng)態(tài)特性及穩定性?xún)?yōu)于氣相溫度；必要時(shí)還可以采取在保護管與熱元件間填充金屬屑或其它導熱材料（鎧裝熱電偶或鎧裝鉑電阻就是在保護管和元件之間填充高純度氧化鋁粉），對于熱電偶還可以采用露端式或接殼式熱電偶。

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

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

但是無(wú)源信號隔離器有不足之處：

1、無(wú)源信號隔離器相當于一個(gè)負載，經(jīng)過(guò)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(xiàn)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20mA時(shí)，供給二線(xiàn)制變送器配電電壓UO≈24V-0.02×RL-6≥13V，這樣一般要求二線(xiàn)制變送器要在12V電壓正常工作。

        2、無(wú)源信號隔離器傳輸精度相對獨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(xiàn)制變送器的信號隔離器SWP9034A，它需要對隔離器獨立供電。其特點(diǎn)是：

        1、信號隔離器傳輸精度高，達到0.1％ F.S.。

        2、信號隔離器SWP9034A接線(xiàn)方式靈活，可以接二線(xiàn)制變送器、三線(xiàn)制變送器或電流源信號，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)二出信號分配隔離器

        在應用中，我們還會(huì )經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號接入兩個(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(kāi)路都會(huì )造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無(wú)信號，而且負載電阻之和很容易超過(guò)變送器的負載能力 還必須保證兩個(gè)負載信號之間參考點(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， 再將負載并聯(lián)在電阻上取電壓信號，如串聯(lián)一個(gè)250Ω電阻將4-20mA電流信號轉換成1-5V電壓信號。這種方式雖然能避免開(kāi)路及負載能力等問(wèn)題，但卻存在以下不足：

        1、通過(guò)串聯(lián)電阻取電壓信號方法是以假定接收設備的輸入阻抗無(wú)窮大為前提的，所以接收設備的輸入阻抗必然對信號的測量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設備數目越多，誤差越大。

        2、導線(xiàn)越長(cháng)，線(xiàn)阻的電壓降越大，對實(shí)際電壓信號的影響也越大，因此，信號傳輸距離不能太長(cháng)。

        3、由于RFI/EMI的信號容易與電壓信號疊加，所以該連接易受無(wú)線(xiàn)射頻/電磁干擾。

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

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

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