温度变送器

工业温度测量

温度是四个基本过程测量值之一(其他三个是压力、液位和流量)。温度测量可用于一系列不同的应用场景。如果温度读数不准确，则会对其他依据其计算的测量产生影响。

例如，在一个过程中，需要控制器将水温保持在100°F，而反馈至控制器的测量温度刚好比实际温度低1°F，此时控制器将会对该过程加热使其达到100°F (尽管实际上并不需要)。这部分浪费的能源每年会花费多少钱呢？当然，这取决于我们谈论的水量。假设每年用水100,000+，每年会多花费8,000美元？10,000美元？或者更多？微小测量误差(1℉)的代价非常真实，但常常被忽略。

因此可以看出，全面理解温度测量是很重要的。以下部分将介绍温度传感器的基本内容，以及为什么要使用温度变送器。

传感器

经过多年的发展，业内已经出现了许多传感器。它们均通过传感器物理特性的一些变化来推断温度。水银温度计就是一个很好的例子。随着温度的变化，水银的体积(物理特性)以可预测方式变化。了解可预测变化后，可以设计有可视刻度的温度计，从中读取温度值。但是，在工业应用中，我们需要比水银温度计更准确的仪表。工业应用中比较常用的传感器是电阻式温度检测器(RTD)和热电偶(T/C)。

RTD和热电偶之间的区别是什么？

RTD是由单一材料制成的，其电阻随着温度变化而变化。了解电阻和温度的关系后，我们可以推断出所测温度。铂是常用的RTD材料，但也会使用其他材料。在较大的温度范围内，随着每一度温度变化，铂具有稳定且清晰的电阻变化。RTD的优点是能够长期稳定且准确的输出。与热电偶相比，缺点是初始成本较高且测量范围有限(请参阅下图)。

热电偶由一端相连的两个不同电导体构成。两个导体的连接点处温度变化时，会在导体间产生电压。了解该电压和温度的关系后，我们可以推断出所测温度。热电偶是由几种不同的材料复合而成的。每种组分对应的温度范围不同。与RTD相比，热电偶更耐用、更便宜、响应更快并且测量范围更广。但热电偶不够稳定，并且准确度随时间推移有所下降。

这两种传感器中，热电偶比较常用。

温度变送器

与所有的现场仪表相同，温度读数的目的是将信息及时、准确、可靠地返回至控制器/监视器。

RTD和热电偶可与接收装置直接连接。

那么，为什么要使用温度变送器呢？

每种传感器与接收装置直接接线时都有相应的问题。通常，这些方法都会对传感器信号的准确性和可靠性产生负面影响。

RTD使用延长线。这些电线增加了RTD信号的电阻。由于RTD利用电阻测量温度，因此任何与温度无关的电阻到达接收装置时都会导致误差。“额外的”电阻可以通过3线制或4线制RTD进行补偿。额外的线路用于测量接线时的电阻。接收装置可以利用这些信息抵消额外的电阻。但是3线制或4线制会导致额外的电缆敷设管道。这种电缆敷设的成本是常规2线制电缆的两倍。

热电偶需要使用特殊接线与接收装置连接。这种接线电缆的材质需要与热电偶相同。如果采用不同的材料进行接线，接收装置会接收到一个损坏的信号。热电偶安装时需要确保特殊接线可用，并且可以为今后的维护保持供应，这又增加了使用热电偶的复杂性，同时也需要考虑特殊接线的成本(尤其带有长接线管道时)。

温度变送器能够解决这些问题。变送器可以靠近传感器放置，以减少所需的特殊接线，从而降低潜在的误差。变送器将传感器信号转换为可传输更远距离的信号。该信号可以是简单的4～20 mA DC模拟信号、数字信号(HART协议、BRAIN协议或FOUNDATION™现场总线协议)或无线信号(ISA100)。变送器使用标准双绞线将准确可靠的信号传输至目标接收装置，使用无线变送器时则无需电线。

这样，信息即可及时、准确、可靠地返回至控制器/监视器。