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从八个国家标准术语解读变送器和传感器的区别

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  • 发布时间:2013/10/28 10:52:46
  • 作者:AnyWay中国

一、变送器和传感器的英文

  在百度在线英语翻译中,传感器变送器的英文分别为:
  传感器:sensor/transducer
  变送器:transmitter/transducer
变送器和传感器
图1 变送器和传感器

二、相关国家标准对变送器和传感器的定义

1、GB7665-2005传感器专用术语

  传感器 seosor/transducer
  能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
  并明确传感器包括物理量传感器(physical transtucer/seosor)、化学量传感器(chemical transtucer/seosor)、生物量传感器(biological transducer/sersor),而并非像某些标准定义中将被测量限制为物理量。

2、GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语

  [信号]传感器 (signal)transducer
  将一种表示信息的物理量转换成另一种表示同样信息的物理量的器件,两个物理量中有一个是电量。
  转换器 converter
  将一种表示信息的电量转变成另一种表示同样信息的电量的器件。
  [电]传感器 (electric)sensor
  [电]传感器
  被某一物理现象激发后产生一个电信号来表征此物理现象的器件。

3、GB/T 2900.90-2012 电工术语 电工电子测量和仪器仪表 第4部分:各类仪表的特殊术语

  变送器的测量元件 measureing element of a transducer
  将被测量或某一部分转换为相应信号的变送器的单元或模块

4、GB/T 17614.1-1998 工业过程控制系统用变送器 第1部分:性能评定方法

  变送器 transmiter
  响应被测变量以产生一个与被测变量值有规定连续关系供传送的标准化输出信号的装置

5、GB/T13850-1998 交流电量转变为模拟量或数字信号的电测量变送器

  电测量变送器electrical measuring transducer
  为测量目的,将交流被测量转换为直流电流、直流电压或数字信号的装置。
  本标准定义的变送器包括模拟量和数字量两种输出方式,未像其它标准一样强调输出为标准信号。在模拟量输出变送器中明确了输出的可选标准值,而在数字量输出变送器中仅要求数字输出信号应符合变送器准确度和响应时间及通讯系统的要求。

6、DL/T 862-2004 水电厂非电量变送器、传感器运行管理与检验规程

  本标准对变送器和传感器同时做了定义:
  变送器 transmiter
  变送器是将被测量转换为与之有一定连续关系供传送的标准化输出信号的装置。不论其输入量性质和大小如何,都具有如DC 4mA^2OmA. DC OV-10V等标准化输出量。
  传感器 transducer/sensor
  传感器是指能将被测的非电物理量按一定规律转换成与之对应的易于精确处理的电量或电参量输出的一种测量装置。
  非电量变送器 transmiter of non-electric elements
  非电量变送器是指用来测量温度、压力、液位、流量、转速、振动、位移等非电量的变送器,它与电工测量变送器结构上所有不同, 自身带有传感元件。  

7、JJG 882-2004 压力变送器检定规程

  压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系(通常为线性函数)。

8、JJG石油 31-94 一体化温度变送器检定规程

  该规程对一体化温度变送器的定义为:将变送电路直接装入敏感元件的接线盒内,通过外壳和连接管形成一体化结构,可直接安装于现场使用的变送器。变送器采用二线制信号传输方式,即变送器电源线又作为信号线,输出信号为标准的4~20mADC。

三、变送器和传感器的区别的几种观点

1、狭义的变送器观点

  传感器包含敏感元件和转换元件,这一点是没有争议的。
  狭义的变送器观点认为:变送器和传感器的区别主要在于变送器不备敏感元件,变送器需要与传感器连接一起完成测量功能。变送器的作用是将传感器输出信号标准化。即:变送器是传感器的辅助电路。
  自动控制领域一般支持该观点。
  但是,现行标准基本上都不支持该观点:
  a、“DL/T 862-2004 水电厂非电量变送器、传感器运行管理与检验规程”中对非电量变送器的定义为:指用来测量温度、压力、液位、流量、转速、振动、位移等非电量的变送器,它与电工测量变送器结构上所有不同,自身带有传感元件。规程认为,电工测量变送器不含传感元件。同时,规程也认为,非电量变送器包含传感元件。
  b、“JJG石油 31-94 一体化温度变送器”对一体化温度变送器的定义为:将变送电路直接装入敏感元件的接线盒内,通过外壳和连接管形成一体化结构,可直接安装于现场使用的变送器。
规程认为一体化温度变送器是敏感元件与变送电路的组合。这里的变送电路,应当指狭义的变送器,而一体化温度变送器指广义的变送器。
  c、“GB/T 2900.90-2012”中虽未对变送器进行直接定义,但是定义了变送器的测量元件(measureing element of a transducer),至少是支持变送器可以包含测量元件的观点,这里的测量元件,应当指敏感元件。

2、变送器属于传感器

  变送器输出为标准信号的观点得到了普遍的认可。
  清华大学出版社 王家桢编著《传感器与变送器》中认为:
  传感器和变送器都具有检测某种变量并把检测结果传送出去的功能,它们广泛应用于工业生产和科学研究中,是获取、处理、传送各种信息的硬件。
  按照传统观念,传感器归入检测技术,变送器则属于自动化仪表。
  变送器是从传感器发展而来的,凡能输出标准信号的传感器就称为变送器。
  本著作认为变送器和传感器的区别主要在于应用领域,并且支持变送器是传感器的一种的观点。
  此外,第二节列举标准中凡是对变送器做了定义的均支持变送器输出为标准信号的观点。

3、传感器属于变送器

  “DL/T 862-2004 水电厂非电量变送器、传感器运行管理与检验规程” 中对变送器和传感器的区别的描述主要在于输入和输出:变送器强调输出为标准化信号,而传感器输出则是易于精确处理的电量或电参量,显然,标准化信号应该属于易于精确处理的电量或电参量。同时,强调了传感器的输入为非电物理量。
  按照这个观点,如果输出都是标准信号,则传感器是变送器的一种。
  人们习惯将传感器与人类的五官类比,从这个角度讲,传感器最确切的英文单词应该是Sensor。
  从这个角度讲,对传感器的输入做非电量限制是合理的,但是,限制为物理量则不合适。应该像“GB7665-2005传感器专用术语”定义一样,传感器应当包含物理量、化学量和生物量传感器。

四、关于变送器输出标准信号的理解

  几种观点都认可了变送器和传感器的区别之一是变送器输出标准信号。
  然而,什么是标准信号?
  一体化温度变送器一般输出4~20mA信号,4~20mA是被广泛认可的标准信号,然而,如果为了提高抗干扰能力,将变送器输出电流放大至十倍,改为40~200mA输出。改造后的测量装置,是否还可以称为变送器呢?
  显然,按照传感器包含敏感元件和转换元件的观点,称为传感器也是可以的。但如果说不能称为变送器,似乎有点牵强!
  个人认为,我们没有必要纠结哪些信号属于标准信号,而是应该更多地考虑输出标准信号的意义!
  首先,输出标准信号有利于统一二次仪表的输入。
  其次,标准信号还应具有更广的适用性,比如说,4~20mA输出具有较强的电磁兼容性。
  随着微电子技术的发展,电子式、数字式的二次仪表开始逐步取代传统机械式仪表,这类仪表大多采用多量程,具有较宽的测量范围,对输入信号即变送器输出信号的标准化的要求正在逐步弱化。
  随着变频器、斩波器、逆变器、整流器等大功率非线性设备的广泛应用,工业现场电磁环境日趋复杂,4~20mA标准信号受到了挑战!
  比如说,现有的霍尔电流传感器和电压传感器大部分均采用电流输出,LEM公司的6400V霍尔电压传感器LV200-AW/2/6400额定输出电流为80mA,而额定电流2000A霍尔电流传感器额定输出电流为400mA。显然,作为有源传感器,输出大电流信号不论从电路成本还是温漂等角度考虑都是不利的因数,之所以采用大信号输出,主要目的就是为了满足电磁兼容的需要。
  银河电气研制的SP系列变频功率传感器和DT系列数字变送器,跳出传统思维,在传感器/变送器环节,直接将被测信号数字化,输出为数字信号,数字信号采用光纤传输可以完全避免传输环节的干扰(详见“银河百科_前端数字”),并且可截断传感器/变送器的主要干扰途径,从而大幅度提升传感器/变送器的电磁兼容性。在新编制的“变频电量测量用变送器”标准中,SP系列变频功率传感器和DT系列数字变送器均属于变送器。

五、结语

  传感器和变送器都具有检测某种变量并把检测结果传送出去的功能。
  传感器和变送器都包含敏感元件和转换元件。
  传感器侧重于敏感元件,倾向于输入与输出的转变。
  变送器侧重于转换元件,倾向于输出信号的标准化和易用化。
  狭义的变送器相当于传感器中的转换元件,输出为标准信号。
  在检测技术领域一般称为传感器,而自动化仪表领域习惯称为变送器。
  随着微电子技术的高速发展,检测技术与自动化仪表技术交叉发展,互相促进,并将逐渐趋于统一,变送器和传感器的区别日渐模糊,集成一体化变送器有逐渐取代传统传感器的趋势。