第1章 检测仪表

各种不同的工业企业在实现自动化时需要检测的工艺参数种类很多。例如，在热工过程中，最常遇到的是温度、压力、流量和物位4种参数的检测问题；在化工过程中，除上述四大参数外，还需要进行成分分析和某些物理化学性质如密度、黏度、酸度等的测量；在冶金、钢铁、机械工业中，则又需对某些机械参数如重量、力、加速度、位移、厚度等进行检测；在电厂中还有频率、相位、功率因数等电工量需要测定等。显然，要把所有的工艺参数检测方法都讨论是不可能的，下面只对几种比较有普遍性的工艺参数进行示例性的讨论。通过一些典型例子，说明目前采用的主要检测手段和达到的技术水平，介绍组成检测仪表的基本原则和保证可靠工作的一般方法。希望读者在学习了这些有限的例子后，能举一反三，为掌握其他检测仪表打下基础。

1.1 温度检测仪表

温度是工业生产中最基本的工艺参数之一，任何化学反应或物理变化的进程都与温度密切相关，因此温度的测量与控制是生产过程自动化的重要任务之一。

1.1.1 测量温度的主要方法

测量温度的方法虽然很多，但从感受温度的途径来分，有以下两大类：一类是接触式的，即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度；另一类是非接触的，即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。

目前常见的接触式测温仪表有如下几种。

1.膨胀式温度计

利用固体或液体热胀冷缩的特性测量温度。例如，常见的体温表便是液体膨胀式温度计；利用固体膨胀的，有根据热胀冷缩而使长度变化做成的杆式温度计和利用双金属片受热产生弯曲变形的双金属温度计。

2.压力式温度计

压力式温度计是根据密封在固定容器内的液体或气体，当温度变化时压力发生变化的特性，将温度的测量转化为压力的测量。它主要由两部分组成：一是温包，由盛液体或气体的感温固定容器构成，二是反映压力变化的弹性元件。

3.热电偶温度计

根据热电效应，将两种不同的导体接触并构成回路时，若两个接点温度不同，回路中便出现毫伏级的热电动势，这电动势可准确反映温度。

4.电阻式温度计

利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性，将温度的测量转化为对电阻的测量。

非接触式测温仪表是根据物体发出的热辐射测量物体温度。常见的有根据物体在高温时的发光亮度测定温度的光学高温计，以及将热辐射能量聚焦于感温元件上，再根据全频段辐射能的强弱测定温度的全辐射温度计。

非接触测温方法的优点是测量上限不受感温元件耐热程度的限制，因而最高可测温度原则上没有限制。事实上，目前对1800℃以上的高温，辐射温度计是唯一可用的测温仪表。近年来红外线测温技术的发展，使辐射测温方法由可见光向红外线扩展，对700℃以下不发射可见光的物体也能应用，使非接触测温下限向常温扩展，可用于低到0℃左右的温度测量。由于非接触测温仪表不需要与被测物体进行传导热交换，因此不会因测温而改变原来的温度场，而且测温速度快，可对运动物体进行测量。其缺点是对不同物体进行测量时，由于各种物体的辐射能力不同，必须根据物体不同的吸收系数对读数进行修正，一般误差较大。

综观以上各种测温仪表，机械式的大多只能做就地指示，辐射式的精度较差，只有电的测温仪表精度较高，信号又便于远传和处理。因此热电偶与电阻式两种测温仪表得到了最广泛的应用。

1.1.2 热电偶

热电偶的原理可用图1-1来说明。当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。

从物理上看，这一热电动势包括接触电动势和温差电动势两部分，但主要是由接触电动势组成的。当两种不同导体A、B接触时，由于两边的自由电子密度不同，在交界面上产生电子的相互扩散。若A中自由电子密度大于B中的密度，那么在开始接触的瞬间，从A向B扩散的电子数目将比B向A扩散的多，使A失去较多的电子而带正电荷，相反，B带负电荷。致使在A、B接触处产生电场，以阻碍电子在B中的进一步积累，最后达到平衡。平衡时，在A、B两导体间的电位差称为接触电动势，其数值决定于两种材料的种类和接触点的温度。

图1-1表示的热电偶回路中，在温度不同的两个接点上，分别存在两个数值不同的接触电动势eAB（T）及eAB（T0），回路中的总电动势为

式中，e的下标表示电动势的方向，eAB表示由A到B的电动势。

对一定的热电偶材料，若将一端温度T0维持恒定（这个接点称为自由端或冷端），而将另一端插在需要测温的地方，则热电动势E为测温端温度T（这个接点又称为工作端或热端）的单值函数，用电表或仪器测定此热电动势的数值，便可确定被测温度T。

在实际使用热电偶测温时，总要在热电偶回路中插入测量仪表和使用各种导线进行连接，也就是说总要在热电偶回路中插入其他种类的导体。下面研究插入另一种导体是否影响热电动势E的数值。在图1-2中，除热电偶两种材料A、B外，又插入第三种导体C组成闭合回路，设A、B的接触点温度为T，A、C和B、C两处接触点的温度为T0，则回路中总电动势为

若各接点温度都相同，即T=T0，则由热力学第二定律可推断，此时总电动势E必为零。因为此时如果有电动势E存在，必有电流流动，使回路中某一部分加热。在没有外界做功的条件下，这种热量自动由温度低处流向高处的现象是不可能发生的。

因此可写出

所以

代入式（1-2）得

E=eAB（T）-eAB（T0）

这仍然是式（1-1）的结果。由此可知，只要接入第三种导体的两个连接点温度相等，它的接入对回路电动势毫无影响。这一结论在使用上有着重要的意义。据此，我们可放心地在温度相同的电路中插入各种仪表和导线进行测量。

下面讨论热电偶的材料。原则上说，随便两种不同的导体焊在一起，都会出现热电动势。这并不是说所有热电偶都具有实用价值，能被大量采用的材料必须在测温范围内具有稳定的化学及物理性质，热电动势要大，且与温度接近线性关系。

为统一各国生产的热电偶种类及其特性，以便互换和替代，国际电工委员会（IEC）于1977年制定了热电偶的国际标准，规定了标准的热电动势—温度特性分度表。此前，我国长期按前苏联的国家标准生产热电偶，IEC标准推出后，我国决定按国际标准生产，并制定了相应的我国国家标准，从1986年起，在生产和使用中全面贯彻新的国家标准。表1-1列出了几种常用的我国标准型热电偶的材料、分度号及主要特性。

表1-1中，铂及其合金属于贵重金属，其组成的热电偶价格很贵。它的优点是热电动势非常稳定，故主要用作标准热电偶及测量1100℃以上的高温。在普通金属热电偶中，镍铬—镍硅的电动势温度关系线性度最好，镍铬—康铜的灵敏度最高，铜—康铜的价格最便宜。除表中所列出的常用热电偶外，我国还能生产许多新型热电偶，如可用来测量2800℃的钨铼超高温热电偶，以及测-270℃的金铁—镍铬低温热电偶等。

热电偶测温的误差，在低温段大约为1～2.5℃，高温段相对误差大约为0.25%～1%。例如，Ⅰ级铂铑10—铂热电偶在0～1100℃间的允许误差为±1℃，温度高于1100℃时约为±0.4%T（℃）。使用热电偶时必须十分注意其适用条件，在有害的气氛环境下，热电特性会急剧变化，产生很大的测量误差。图1-3给出了几种常用的热电偶特性。

为了延长热电偶的使用寿命，常在热电偶丝外面套上金属或石英、陶瓷等制成的保护套管，以隔离有害气体和物质对热电偶的损害。但加套管后，热电偶测温的滞后加大。根据结构的不同，一般热电偶的时间常数约为1.5～4分钟。特殊结构的小惯性热电偶的时间常数约为几秒，快速薄膜热电偶的时间常数则为毫秒级。

热电偶的热电动势大小不仅与测量端温度有关，还决定于自由端（冷端）的温度。所以，使用热电偶时常需保持冷端温度恒定，例如将冷端置于冰瓶内，由冰水混合物保证0℃的稳定温度。在工业测量仪表中，通常在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势，自动补偿冷端温度的变化，以保证测量精度。考虑到冷端恒温器或电动势补偿装置通常离测量点较远，在使用较贵的热电偶时，如果全用热偶丝从测量点引至恒温器，代价将太高。为了节约，工业上选用在较低温度下（100℃以下）与所用热电偶的热-电特性相近的廉价金属，作为热偶丝在低温区的替代品，称为补偿导线，其接法如图1-4所示。这样，热偶丝只要引至温度100℃以下的地方，其余的长度可用廉价的补偿导线来延伸。例如，贵金属铂铑—铂热电偶，可用铜（正极）和铜镍合金（负极）作补偿导线，将冷端延伸到离测点较远的地方。工业上，各种补偿导线有规定的显著颜色可供辨认，使用时要注意正负极性不能接错。

1.1.3 热电阻

测量低于150℃的温度时，由于热电偶的电动势较小，常使用金属电阻感温元件（简称热电阻）测量温度。热电阻不像热电偶那样需要冷端温度补偿，测量精度也比较高，在-200～+500℃的温度范围内，获得极为广泛的应用。

热电阻测温仪表是根据金属导体的电阻随温度变化的特性进行测温的。例如，铜的电阻温度系数为4.28×10-3/℃，当温度由0℃上升到100℃时，铜电阻的阻值约增大42.8%。因此对确定的电阻，只要精确地测定其阻值的变化，便可知道温度的高低。

适合用作电阻感温元件的材料应满足如下要求：电阻温度系数大，电阻与温度的关系线性度较好，在测温范围内物理化学性能稳定。目前用得最多的是铂和铜两种材料，其特性如图1-5所示。在低温及超低温测量中则使用铟电阻、锰电阻及碳电阻等。

铂电阻的特点是精度高，性能稳定可靠，被国际组织规定为-259～+630℃间的基准器，在工业上则广泛用于-200～+500℃间的温度测量。铂电阻的缺点是其电阻与温度的关系不太线性，在0～850℃之间，其阻值与温度关系可表示为

RT=R0（1+AT+BT2）

式中，RT，R0分别为T（℃）及 0（℃）时的电阻值；A，B为常数，A=3.908×10-3/℃，B=-5.802×10-7/℃2。

铜电阻的优点是价格便宜，电阻与温度关系的线性度较好；但温度稍高便容易氧化，多用于-50～+100℃间的温度测量。

电阻感温元件根据用途不同，做成各种形状和尺寸，其基本结构都是把很细的电阻缠绕在棒形或平板形的骨架上，骨架由陶瓷或云母等制成。温度变化时，电阻丝在骨架上要求不受应力的影响，以保持特性的稳定。在电阻丝外面一般都有保护层或保护套管。为了减小测温的时间滞后，电阻体要导热良好，并尽量减小热容量。目前国产的电阻感温元件，热惯性大的，时间常数约为4分钟左右，热惯性小的约为几秒。

在使用热电阻测温时，有一个需要注意的问题，就是电阻体外部的导线电阻是与热电阻串联的，如果导线电阻不确定，测温是无法进行的。因此，不管热电阻和测量仪表之间的距离远近，要使导线电阻符合规定的数值。尽管这样，考虑到导线所处的环境温度变化时，导线电阻仍会变化，使测温产生误差。为此，常使用三根引出线的热电阻，如图1-6所示。这样，在使用平衡电桥对热电阻Rt进行测量时，由电阻体引出的三根导线，一根的电阻与电源E串联，不影响桥路的平衡，另外两根的电阻被分别置于电桥的两臂内，它们随环境温度变化对电桥的影响可以大致抵消。

1.1.4 半导体热敏电阻

半导体热敏电阻由于感温的灵敏度特别高，在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到一定的应用。我们知道，大多数金属材料，当温度每变化1℃时，阻值约变化0.4%～0.6%，但热敏电阻可达2%～6%，即其灵敏度比金属电阻高一个数量级。因此使用热敏电阻时，其测量和放大线路十分简单。

热敏电阻元件一般是由镍、钴、锰、铜、铁、铝等多种氧化物按一定的比例混合后，经研磨、成型、烧结成坚固致密的整体，再焊上引线制成的；可做成珠状、杆状、片状等各种形状，尺寸可做得很小，例如，可做成直径只有十分之几毫米的小珠粒，因而热惯性极小，可测量微小物体或某一局部点上的温度。

式中，RT与RT0分别表示T（K）与T0（K）时的电阻值；B为常数，与材料成分及制造方法有关。

半导体热敏电阻的电阻温度系数不是常数，约与温度平方T2（K）成反比。

由于热敏电阻的特性曲线不太一致，互换性差，使其在精确测量中的应用受到一定的限制。

目前热敏电阻的使用温度为-50～+300℃。

1.1.5 热电偶温度变送器的基本结构

在单元组合式仪表中，热电偶、热电阻等敏感元件输出的信号，需经一定的变换装置转变为标准信号。如在电动单元组合仪表中应变换为4～20mA直流电流信号，以便与调节器等配合工作。这种信号变换装置称为变送单元或变送器。

在电动温度变送器中，根据所用的敏感元件（热电偶或热电阻）及测量参数（测量某点温度或两点间的温差）的不同有几种品种。不过，它们的基本结构是相同的，如图1-8所示，其核心都是一个直流低电平电压（mV）-电流（mA）变换器，大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。下面以DDZ—Ⅲ型电动单元组合仪表的热电偶温度变送器为例，对各部分的工作原理进行具体的介绍。

1.输入电路

热电偶温度变送器的输入电路主要起热偶的冷端温度补偿与零点调整的作用，如图1-9所示。由于它形式上是一个电桥，常称为输入电桥。

图1-9桥路的左半边是产生冷端温度补偿电动势的。由铜丝绕制的电阻RCu安装在热电偶的冷端接点处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个由冷端温度决定的电动势作为补偿。桥路左臂由稳压电源VZ（约5V）和高电阻R1（约10kΩ）建立的恒值电流I2流过铜电阻RCu，在RCu上产生一个电压，此电压与热电动势Et串联相加。当冷端温度升高时，热电动势Et下降，但由于RCu增值，在RCu两端的电压增加。只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿。例如，对铂铑—铂热电偶，其冷端温度在0～100℃间变化的平均热电动势为6μV/℃，已知铜的电阻温度系数α=0.004/℃，故全补偿的条件可写为

I2（mA）×RCu（Ω）×0.004/（℃）=6（μV/℃）

若I2=0.5mA，则求得RCu=3Ω。

当然，严格地说，热电动势的温度特性是非线性的，而铜电阻的特性却接近线性，两者不可能取得完全的补偿。但实际使用中，由于冷端温度变化范围不大，这样的补偿已经可以满意了。

图1-9桥路的右半边是零点调整（亦称零点迁移）电路。由另一高电阻R2确定的恒值电流I1流过可变电阻R4，在它上面建立的电压与热电动势Et及冷端温度补偿电动势串联。这不仅可以抵消铜电阻上的起始压降，且可自由地改变桥路输出的零点。调整输出零点的必要性对采用活零点的DDZ—Ⅲ型仪表来说是很容易理解的，因为在DDZ—Ⅲ型仪表中，标准信号是4～20mA，即以满幅度输出的20%代表信号的零值。因此在温度变送器中，当热电动势为零时，应由输入桥路提供满幅度电压的20%，建立输出的起点。

较大幅度的调整零点，即所谓进行零点迁移，不管对DDZ—Ⅲ还是其他系列的变送器都是需要的。有些生产装置的参数变化范围很窄，例如，某点的温度总在500～1000℃间变化，因此希望对500℃以下的温度区域不予指示，而给工作区域以较高的检测灵敏度。此时可通过零点迁移装置，配合灵敏度调节，实现量程压缩。为了说明方便，下面举一个以0～10mA电流为标准信号的变送器例子，如图1-10所示。图1-10（a）为零点不迁移的情况。图1-10（b）为通过零点迁移装置，给热电动势反向加上一个相当于500℃的附加电动势，这样，只有当温度超过500℃时，变送器才有输出；由于灵敏度未变，输入/输出特性只是向右平移，其输出电流0～10mA所对应的温度范围仍为1000℃。图1-10（c）的情况是在零点迁移500℃以后，又把灵敏度提高一倍，这样，变送器不仅反映的起始温度变了，而且量程范围也变成为500～1000℃，在这个温度范围内变送器可得到较高的灵敏度。

2.放大电路

由于热电偶的电动势数值很小，一般只有十几毫伏或几十毫伏，因此将它变换为高电平输出必须经过多级放大。考虑到热电动势是直流信号，变送器中的放大器必须是高增益和低漂移的直流放大器。其电压增益一般约需104～105倍，零点漂移必须小于几微伏或几十微伏。变送器的量程愈小，对自身的零点漂移要求愈严格。例如，对一个满量程为3mV的温差变送器，如果自身的零点漂移超过10μV，那么仅这一项误差就超过0.3%，再考虑其他因素，这样的变送器就很难达到0.5级的精度。

除了对增益和零点漂移的要求以外，温度变送器中的放大器还必须具有较强的抗干扰，特别是抗共模干扰的能力。因为测量元件和传输线上经常会受到各种电磁干扰，例如，用热电偶测量电炉温度时，热偶丝可能与电热丝靠得很近；在800℃以上的高温下，耐火砖及热电偶瓷套管的绝缘电阻会降得很低。这样，电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏，使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压，这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为共模干扰或纵向干扰。除了这种干扰形式外，在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰。由于这种干扰表现为两根信号线之间的电压差，所以也称为线间干扰或横向干扰。

关于差模干扰，由于在一般实验室仪器及电子线路的调试中都会碰到，人们对它是比较熟悉和重视的。它常常导致放大器饱和、灵敏度下降、零点偏移，甚至使放大器不能正常工作。但在温度变送器中，考虑到热电偶信号的变化很慢，可以从频率上把测量信号与干扰区别开来，或者在变送器的输入端用滤波器等加以抑制。

对控制仪表来说，具有特殊性的是，它常受到幅度很大的共模干扰的作用，这一点往往被人们所忽视。其实共模干扰在一定的条件下很容易转化为差模干扰，同样会影响仪表的正常工作。例如，图1-11（a）中，作用在热电偶上的共模干扰ecm经两根传输线送到变送器输入端时，由于线路阻抗Z1、Z2与变送器输入阻抗Z3、Z4的分压作用，将在A、B两点间形成如下的差模干扰电压：

由此可知，要使共模干扰不转化为差模干扰，必须使阻抗Z1、Z2、Z3、Z4组成的电桥平衡，即必须满足Z1∶Z3=Z2∶Z4。这样的条件并不容易实现，因为这些阻抗值都是随使用条件变化的参数，例如，线路阻抗Z1、Z2除随传输线长短变化外，由于包含冷端温度补偿电路和零点迁移电路等，常随使用状况而变化。再考虑到共模干扰的频谱很宽（从直流到极高的高频），上述的桥路平衡条件不可能在所有的频率上完全满足。

抑制共模干扰的一个有效办法是把仪表浮空，也就是把变送器内的零线和大地绝缘。采取这种措施后的仪表等效电路如图1-11（b）所示。图中Z5表示变送器零线与大地之间的绝缘阻抗。显然，如果Z5→∞，那么共模干扰电压ecm在阻抗Z3、Z4上的分压都趋于零，两者之间的压差UAB必为零，可以有效地抑制共模干扰向差模干扰的转化。图1-12所示的方框图就是按这种思想设计的一种变送器方案。考虑到作为变送器负载的调节器、记录仪等常需要接地，图中变送器用隔离变压器分为互相绝缘的前后两部分，其中输入及放大电路部分与检测元件相连，但对地浮空；另一部分检波输出电路与负载相连，可根据需要接地或不接地。工作时，热电动势直流信号先经放大电路放大，然后由变流器变换成交流方波，经输出变压器To以磁通耦合方式传递给检波输出电路。同样，电源和输出电流反馈也分别通过变压器Ts和Tf送给放大电路。这样，只要这些隔离变压器的绝缘电阻足够大，同时使通过变压器的信号调制频率足够高，那么，变压器绕组之间以及绕组对地的分布电容就可以做得比较小（在DDZ—Ⅲ型温度变送器中电源和信号调制频率都在10～20kHz左右），因而对直流或50Hz干扰来说，可以认为浮空是相当彻底的，能有效地抑制这一频段的共模干扰向差模干扰的转化。

3.反馈电路

为了克服放大电路的非线性及增益、负载变化等引起的误差，温度变送器都采用闭环方式构成。这时只要保持输入及反馈环节的参数稳定，在放大电路增益足够高时，其闭环传递函数可保证十分稳定。图1-12中，为了抑制输出变压器To的磁路非线性及输出负载变化引起的误差，反馈电压取自输出变压器To的副边，并用电流互感器Tf直接反馈负载电流的大小作为反馈信号。

考虑到大多数热电偶的特性是非线性的，例如，铂铑—铂热电偶在0～1000℃间电动势与温度关系的非线性约为6%，如果变送器的输入电路和反馈电路都是线性的话，变送器的输出将随输入的毫伏信号作线性变化，它与温度的关系却是非线性的。目前工业上使用的大多数温度变送器就是这样的。但在DDZ—Ⅲ型仪表的温度变送器中，为了使输出大小能直接与被测温度成线性关系，以便指示及控制，在变送器的输入或反馈电路中加入线性化电路，对测量元件的非线性给予修正。对热电偶温度变送器来说，因为输入热电动势太小，不宜于在输入电路中修正，都在反馈电路中采取措施，使用非线性反馈电路，如图1-13所示。当温度较高，热电偶灵敏度偏高的区域，使负反馈作用强一些，这样以反馈电路的非线性补偿热电偶的非线性，可以获得输出电流Io与温度T（℃）的线性关系。当然这种具有线性化机构的变送器在进行量程变换时，其反馈的非线性特性必须作相应的调整。

1.1.6 DDZ—Ⅲ型热电偶温度变送器的实际线路

因为温度变送器是最常用的工业自动化仪表之一，下面讨论一个实际的例子。图1-14是DDZ—Ⅲ型仪表的一种热电偶温度变送器的简化线路图。其基本结构就是按图1-12的原则安排的。

图1-14中，热电动势Et与铜电阻RCu上的冷端温度补偿电动势相加后，送至运算放大器IC2的同相输入端。IC2的反相输入端则接受电位器RP1上的零点迁移电压及反馈电压Vf，这两个电压在量程电位器RP1上叠加，改变RP2触点的位置可以改变反馈电压的分压比，即改变反馈强度，因而改变整个变送器的量程。不过在这个电路中，当改变RP2触点位置时，也同时改变着零点迁移电压的分压比。因此在改变量程时，零点会被牵连变化，使用时必须注意到这一特点。

放大器IC2是一个低漂移高增益运算放大器，它根据加在同相端和反相端两个输入电压之差工作。为了方便，将这部分电路单独画出如图1-15所示。当热电动势Et增大时，IC2输出正电压，经复合管VTa1、VTa2构成的电压-电流转换器，转化为恒流输出I1。这个电流在方波电源的作用下，交替地通过输出变压器To的两个原边绕组，在副边绕组中感应出与I1大小成正比的交变电流。此电流经整流滤波，即为变送器的直流输出电流Io。

这里使用复合管VTa1、VTa2的目的是提高功率放大级的输入阻抗，减少运算放大器IC2的功耗，从而降低其温度漂移。输出端稳压管VDzo的作用在于，当电流输出回路断线时，输出电流Io仍可通过稳压管形成回路，保证电压输出信号不受影响。

图1-14变送器的反馈回路是由电流互感器Tf、整流滤波电路，以及由运算放大器IC1构成的非线性函数电路组成的。由于输出变压器To的副边电流是正负对称的交变电流，串入一个电流互感器Tf便可以实现隔离反馈。Tf的副边电流经检波滤波，在Rf、Cf上可得到与输出电流Io成正比的直流反馈电压V′f，该电压经运算放大器IC1和多段二极管折线逼近电路组成的非线性变换电路转换为电压Vf后，反馈到运算放大器IC2的反相输入端，实现对热电偶特性的线性化修正。关于非线性变换电路的具体结构，此处不再详述。

图1-14变送器的电源是由+24V直流电源供给的。为了提高变送器的抗共模干扰能力和有利于安全防爆，放大器需要在电路上与电源隔离。为此，+24V直流电源不直接与放大电路相连，需经直流-交流-直流变换，即先用振荡器把直流电源变为交流，然后通过变压器Ts，以交变磁通将能量传递给副边绕组。最后，将副边绕组上的交流电压整流、滤波、稳压，获得±9V的直流电压供给运算放大器。

最后，讨论一下这个变送器采取的安全防爆措施。我们知道，很多化工及石油生产场所，常存在易燃易爆的气体或介质。在使用电动仪表时，如果不采取措施，在电路接通、断开或事故状态时，难免发生火花，引起爆炸或火灾。因此，用于这些易燃易爆场所的电动仪表，必须在结构上或电路上采取安全措施，例如，在DDZ—Ⅰ和DDZ—Ⅱ型电动单元组合仪表中常在结构上采取隔爆措施，使仪表内可能产生的火花和外界的易燃易爆气体相隔离，以实现防爆。在DDZ—Ⅲ型仪表中，采取的是安全火花防爆措施。它把仪表分为控制室和现场安装两类，将强电部分安装于离危险场所较远的控制室中，而对安装在危险场所的检测仪表及执行器，一方面在线路设计上对其自身能量进行限制，另一方面使用专门的安全保护电路，严格防止外界非安全能量的窜入，从而保证那些电路在任何事故状况下，只可能发生“安全”的火花，即这些火花能量很小，决不会导致燃烧或爆炸。这种安全火花的概念是从实践中总结出来的。大量的实践表明，即使在易燃易爆气体中，也不是任何火花都会引起燃烧和爆炸的。只有在火花能量足以在某一点引起强烈的化学反应，形成燃烧并产生连锁反应时，才会形成爆炸事故。例如，对最易爆炸的氢、乙炔、水煤气等气体，实验证明，在30V的电压下，对纯电阻性电路，电流只要小于70mA，便不会发生爆炸。

图1-14所示的DDZ—Ⅲ型温度变送器是控制室安装仪表，属于安全火花型防爆仪表，在线路上采取了如下安全防爆措施：

① 在热电偶输入端设稳压二极管VDzi1、VDzi2及限流电阻Ri1、Ri2以防止仪表的高能量传递到生产现场。

② 变送器的输入端与输出及电源回路之间通过输出变压器To、电源变压器Ts及反馈变压器Tf在电路上进行隔离。为了防止电源线或输出线上的高电压通过上述变压器原副边绕组之间短路而窜入输入端，在各变压器的原副边绕组间都设有接地的隔离层。此外，在输出端及电源端还装有大功率二极管VDs1～VDs6及熔丝Fo、Fs，当过高的正向电压或交流电压加到变送器输出端或电源两端时，将在二极管电路中产生大电流，把熔丝烧毁，切断电源，使危险的电压不能加到变送器上。由于这些二极管的功率较大，在熔丝烧毁过程中不会先被损坏。

DDZ—Ⅲ型温度变送器除上面讨论的热电偶温度变送器外，还有热电阻和直流毫伏变送器两个品种。它们的放大电路是完全相同的，只是输入和反馈部分略有不同，这里不作详述。