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传感器与仪表术语表

各计算器中使用的术语的简短定义,并附链接指向其真正相关的工具。

信号与回路

4–20 mA

过程变送器的标准模拟电流信号:量程下限值对应 4 mA,量程上限值对应 20 mA。4 mA 处的活零点可以将真正的零值与断线区分开来,并留有足够电流为两线制变送器供电。参见 4–20 mA 转换器。

Live zero

指零点不是零电流或零电压的信号,例如 4–20 mA 回路中的 4 mA。因此,回路无电流(0 mA)即可被识别为故障。

LRV and URV

量程下限值和量程上限值:变送器在 4 mA 和 20 mA 处所标定的过程值。两者之差即为量程跨度(span)。

NAMUR NE 43

一项 NAMUR 建议,定义了 4–20 mA 信号如何报告故障:3.6 mA 及以下和 21 mA 及以上的电流表示故障,3.8 至 20.5 mA 为有效测量范围,包括轻微的下超量程和上超量程。

HART

一种叠加在 4–20 mA 电流之上的数字协议,采用小的频移信号。手操器或调制解调器要读取该信号,回路电阻通常至少需要 250 Ω。

Two-wire transmitter

由其信号所在的回路供电的变送器。它在最大回路电流时需要一个最低端子电压;回路供电计算器可检查这一电压预算。

Load resistance (burden)

电流回路中的总串联电阻:输入电阻、安全栅和电缆。每一欧姆都会从变送器处分走电压。

Square-root output

变送器输出与所测差压的平方根成正比,用于孔板等节流元件的流量测量。

温度

RTD

电阻温度检测器:一种电阻随温度升高而增大的传感器,通常为铂电阻。参见 PT100 / PT1000 计算器。

PT100 and PT1000

在 0 °C 时分别为 100 Ω 和 1000 Ω 的铂 RTD。两者遵循同一条 IEC 60751 曲线;PT1000 受引线电阻和自热的影响较小。

Callendar–Van Dusen equation

IEC 60751 用于工业铂 RTD 电阻值的方程:R(t) = R₀ [1 + A·t + B·t² + C·(t − 100)·t³],其中 C 项仅在 0 °C 以下使用。

Tolerance class (IEC 60751)

RTD 元件与标准曲线之间允许的偏差:AA 级 ±(0.10 + 0.0017·|t|) °C,A 级 ±(0.15 + 0.002·|t|) °C,B 级 ±(0.30 + 0.005·|t|) °C。

2-, 3- and 4-wire connection

RTD 的接线方式。两线制会把全部引线电阻叠加到读数上;三线制在引线相等时可将其抵消;四线制则可将其完全消除。参见 RTD 引线误差计算器。

Self-heating

传感器因自身测量电流引起的温升。它会使 RTD 和热敏电阻的读数偏高;使用小电流可使其小到可以忽略。

Thermocouple

两种不同金属在测量点处接合而成的传感器;它们产生的电压取决于与参考端的温差。参见热电偶计算器和热电偶类型。

Cold junction compensation

针对参考端(冷端)温度(通常为仪表端子处)对热电偶读数进行的修正。正确的方法是叠加电压,而不是叠加温度。

Seebeck coefficient

热电偶的灵敏度,单位为 µV/°C:其电压-温度曲线在某一温度处的斜率。

Extension and compensating cable

将热电偶延伸连接到仪表的电缆。延长型电缆使用热电偶合金;补偿型电缆使用价格较低的合金,仅在有限的温度范围内匹配。

ITS-90

1990 年国际温标。NIST 以该温标发布热电偶参考函数,IEC 60584-1 已将其采用。

NTC thermistor

一种电阻随温度升高而急剧下降的电阻器。参见 NTC 热敏电阻计算器。

Beta value (β, B)

NTC Beta 模型的常数,单位为开尔文,针对一对温度给出,例如 B25/85。它仅在这些温度附近能很好地描述曲线。

Steinhart–Hart equation

1/T = A + B·ln R + C·(ln R)³:一种通过三个标定点精确拟合的 NTC 模型,在很宽的范围内都很准确。

压力与变送器

Gauge, absolute and differential pressure

相对于当地大气压、相对于真空、或两个过程点之间的压力。bar 或 psi 等单位本身并不说明属于哪一种;barg、bara 等后缀才会加以区分。参见压力单位转换器。

URL (upper range limit)

压力变送器传感器可以设定的最高量程。温度影响和稳定性通常以 URL 的百分比给出。

Turndown

URL 与标定量程跨度之比。量程比(turndown)越大,以 URL 为基准的误差相对于量程跨度就越大。

Reference accuracy

变送器在恒定实验室条件下的误差,通常以量程跨度的百分比表示。实际使用中,温度影响和漂移会叠加其上。

Total probable error (TPE)

参考精度、温度影响和长期稳定性的综合误差,按均方根(root-sum-square)计算。参见压力变送器精度计算器。

称重传感器

Rated output (mV/V)

称重传感器在满额定载荷时,每伏激励电压所对应的信号。一个 2 mV/V 的传感器在 10 V 激励下满量程输出 20 mV。参见称重传感器输出计算器。

Excitation

称重传感器电桥两端的供电电压。输出与之成正比,因此六线制连接会在传感器处感知该电压。

Junction (summing) box

将多个称重传感器并联连接并将其输出平均为一个信号的接线盒。

Dead load and live load

平台或容器本身的重量(dead load,恒载)和被称量产品的重量(live load,活载)。两者都会占用量程;只有活载被称量。

Division (e)

秤所显示的最小重量步进。指示器需要每分度有最低信号,通常为 0.5 至 1 µV。

螺纹

G (BSPP) and R (BSPT)

牙型角为 55° 的英制管螺纹:G 为平行螺纹,靠垫片或 O 形圈密封(ISO 228-1);R 为 1:16 锥度螺纹,靠螺纹本身密封(ISO 7-1)。参见螺纹识别工具和螺纹尺寸。

NPT

牙型角为 60° 的美制锥管螺纹(ASME B1.20.1),靠螺纹加密封剂密封。与 R 螺纹不可互换。

PG

符合 DIN 40430、牙型角为 80° 的钢制导管螺纹,用于较早的电缆格兰头;现已大体被公制 M 螺纹取代。

电子、电流与现场总线

Modbus register

Modbus 中 16 位的数据单位。保持寄存器(4x)可读可写,输入寄存器(3x)只能读。一个 32 位值占用两个寄存器,一个 64 位值占用四个。参见 Modbus 寄存器解码器。

Byte order (endianness)

多寄存器值的字节和寄存器到达的顺序。ABCD 为大端序,CDAB 交换两个寄存器,BADC 交换每个寄存器内的字节,DCBA 则全部反转。协议本身并不固定这一点;由设备手册决定。

Full scale (FS)

以 % FS 表示的精度所参照的数值,通常为测量范围的量程跨度。以 % FS 表示的误差在整个范围内对应的单位数相同。参见传感器精度规格转换器。

% of reading

随测量值成比例变化的误差:0.1 % of reading 在 10 bar 时为 0.01 bar,在 1 bar 时为 0.001 bar。数据手册常将其与 % FS 项组合使用。

ppm

百万分之一:1 ppm 等于 0.0001 %。用于小的误差和温度系数,例如精密电阻的 25 ppm/K。

LSB

最低有效位:模数转换器的最小步进,等于其输入范围除以 2^N。参见 ADC 分辨率计算器。

Nyquist frequency and aliasing

采样率的一半。高于它的信号成分并不会丢失,而是会折返到测量频带内,成为虚假的低频成分,除非在采样前用滤波器将其去除。参见抗混叠滤波器计算器。

Ratiometric measurement

一种转换器的参考取自传感器激励的测量方式,例如电桥和热敏电阻分压器。这样,电源变化会同时改变信号和参考,从而相互抵消。

Instrumentation amplifier

一种具有高输入阻抗和共模抑制能力的差分放大器,用于电桥和小的传感器信号。其增益通常由一个电阻设定,G = 1 + K / RG。参见仪表放大器增益计算器。

E series (E24, E96)

IEC 60063 的电阻优选值系列:5 % 器件每十倍程 24 个值,1 % 器件 96 个值,在对数刻度上均匀分布。

Current shunt

电流路径中的低阻值电阻,其压降用于测量电流,例如额定 100 A / 75 mV。参见电流分流器计算器。

CT burden

电流互感器二次侧的负载,以额定二次电流下的伏安表示:包括电缆以及所连接的仪表和继电器。参见电流互感器负载计算器。

K-factor

流量计每单位体积给出的脉冲数,例如每升 100 个脉冲。脉冲频率等于 K 系数乘以流量。参见脉冲输出计算器。

Quadrature encoder

一种增量式编码器,有 A、B 两个通道,相差四分之一个周期。对两个通道的边沿计数,每脉冲最多可得到四个计数,并可得知运动方向。

Dissipation constant

使热敏电阻温度升高一开尔文所需的功率,单位为 mW/K,针对规定的安装方式给出。自热等于传感器中的功率除以该常数。参见 NTC 分压计算器。

Duty cycle

电池供电设备处于唤醒状态的时间占比。平均电流以及由此得出的电池续航,由每个状态的电流和时长决定。参见电池续航计算器。

Shared 0 V (common return)

一根同时承载电源回流和信号参考的导体,例如带电压输出的三线制传感器。流经其电阻的电源电流会使信号发生偏移。参见传感器供电压降计算器。

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