如何改善SICK傳感器時間常數(shù)和滯后

SICK傳感器時間常數(shù)和滯后與溫度傳感器的熱容量和熱阻有關(guān)，除選用時間常數(shù)、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(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。

SICK傳感器時間常數(shù)和滯后

實踐證明熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計當被測溫度突然發(fā)生變化時，其輸出會延遲一段時間，這段延遲時間△τ一般叫做純滯后或純時延。在延遲△τ后，會以近似于指數(shù)曲線的規(guī)律變化，如忽略△τ，并以介質(zhì)溫度變化做計時起點，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為時間；τ為時間常數(shù)。時間常數(shù)及時反應曲線起點的切線與平衡溫度交點A所對應的時間，也就是輸出變化63.2%△T所需要的時間。

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

如何改善SICK傳感器的時間常數(shù)和滯后

SICK傳感器時間常數(shù)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(jié)構(gòu)、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傳感器器的時間常數(shù)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(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。所以在現(xiàn)場應用中，除應該選擇時間常數(shù)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。即安裝時要有一定的插入深度，尤其是熱電阻，插入深度不夠往往會造成較大的誤差；再就是工藝管道較細時，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流體的流動方向；測量氣液相介質(zhì)的溫度時，最好測量液相溫度，因為液相溫度的動態(tài)特性及穩(wěn)定性優(yōu)于氣相溫度；必要時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(shù)來分有單路和雙路，以及一路輸入、二路輸出信號分配功能的品種。供電方式來分又有：回路供電型和獨立供電型。

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，二線制變送器產(chǎn)生4-20mA信號隔離輸入到DCS、PLC或顯示表。它特別適合于現(xiàn)場為二線制變送器，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)部供電功能的場合。

但是無源信號隔離器有不足之處：

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

例：供電24V，RL=250Ω，當20mA時，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、無源信號隔離器傳輸精度相對獨立供電的隔離器要差一點，為0.4%F.S.，選用時要特別注意。

 這是最為常用的配二線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，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。

        一進二出信號分配隔離器

        在應用中，我們還會經(jīng)常遇到將一個變送器信號接入兩個或兩個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造成整個環(huán)路上的儀表無信號，而且負載電阻之和很容易超過變送器的負載能力 還必須保證兩個負載信號之間參考點不一樣。

        因此一般不采用這種方法，通常采用的方法是：在環(huán)路中串接一個電阻， 再將負載并聯(lián)在電阻上取電壓信號，如串聯(lián)一個250Ω電阻將4-20mA電流信號轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號。這種方式雖然能避免開路及負載能力等問題，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信號的測量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多，誤差越大。

        2、導線越長，線阻的電壓降越大，對實際電壓信號的影響也越大，因此，信號傳輸距離不能太長。

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

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

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

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