2025/10/28 04/14/12
实验到底要做什么？
理解原理：亲手接线、调试，能深刻理解两线制、信号隔离、线性化等概念。 掌握技能：学会变送器的正确安装、接线、校准（调零和调满）方法。 培养能力：当实验数据出现偏差时，能够分析并找出问题所在，比如是传感器问题、接线问题还是变送器本身的问题。
实验前需要准备哪些东西？
核心设备： 导轨式温度变送器模块：这是今天的主角，注意看好它是支持热电阻（如Pt100）还是热电偶（如K型）输入的。 温度传感器：根据变送器类型准备，比如Pt100热电阻或K型热电偶。 标准温度源（恒温槽）：能提供一个稳定且已知精确温度的设备，用于产生标准温度点，比如0℃的冰水混合物、50℃、100℃的沸水等，或者更精密的可调温恒温槽。 高精度电阻箱：在有些不带传感器（或模拟传感器信号）的校准中，用来模拟热电阻在不同温度下的阻值，非常方便。
测量与辅助设备： 直流稳压电源：为变送器提供24VDC的工作电源。 标准数字万用表或精度较高的毫安表：用于测量变送器的输出电流（4-20mA）。 DIN标准导轨（35mm）：用于安装变送器模块。 连接导线、螺丝刀等工具。
实验步骤拆解（按部就班）
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安全检查和外观检查 实验前，先进行安全准备，确保稳压电源关闭。检查变送器外壳、接线端子等是否有破损。 - 2
安装与接线 安装：将导轨式温度变送器卡装在35mm的标准DIN导轨上。 接线：这是关键一步，一定要接对！ 电源端：将直流稳压电源（通常为24V DC）的正负极分别接到变送器的电源正（+V）和电源负（-V或COM）端子。注意电源极性，反接可能导致设备损坏，一些变送器虽有防反接保护，但养成好习惯很重要。 传感器端：以Pt100热电阻（三线制为例）为例，Pt100有三根引线，其中两根颜色相同（通常为红色）的为导通的引线。将这两根同色线接到变送器标注的“B”或“B1”和“B2”端子上，剩下的一根（通常是白色）接到“A”端子上。热电偶则需区分正负极。 输出回路：将毫安表串联接入变送器的输出回路中，以测量电流信号。
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上电初检 接线无误后，接通直流稳压电源（例如24V DC）。观察变送器电源指示灯是否正常点亮。此时，如果室温约为25℃，Pt100的阻值接近110Ω，可以用万用表粗略测量一下输出端电流，应该在4mA基础上略有偏差，这是正常现象，等待后续校准。 - 4
校准（标定）——实验的核心环节 校准的目的是让变送器的输出信号（4-20mA）与实际温度成严格的线性关系。通常需要校准两个点：零点（或量程起点） 和满量程（或量程终点）。这里介绍两种常用的方法： 方法A：使用标准电阻箱（模拟传感器法） 这种方法断开实际传感器，用电阻箱来精确模拟温度对应的电阻值。 模拟零点温度：例如，实验量程为0-100℃，0℃时Pt100的电阻为10000Ω。将电阻箱输出调到10000Ω，调整变送器上的“ZERO”（零点）电位器，使毫安表读数为4000mA。 模拟满量程温度：将电阻箱调到100℃时Pt100的电阻值（例如13850Ω）。调整变送器上的“SPAN”（量程）电位器，使毫安表读数为20000mA。 由于零点和满量程调整会相互影响，通常需要反复调整两三次，直到两点都准确为止。
方法B：使用标准温度源（带传感器实测法） 这种方法将变送器与实际的传感器（Pt100）连接，并置于可提供已知精确温度的标准温度源（如恒温槽）中进行校准。 将Pt100传感器插入恒温槽中，与标准铂电阻温度计处于同一深度。 设定恒温槽温度为量程下限（如0℃），待温度稳定后，调整变送器的“ZERO”电位器，使输出为4000mA。 设定恒温槽温度为量程上限（如100℃），待温度稳定后，调整变送器的“SPAN”电位器，使输出为20000mA。 同样，可能需要反复校准几次。这种方法更能真实反映整个测量系统的精度。
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特性测试（测量与数据记录） 校准完成后，不要急着拆线。我们需要测试变送器在整个量程范围内的线性度。选择不少于5个均匀分布的测试点（包括0℃、25℃、50℃、75℃、100℃），逐个输入该温度对应的标准电阻值（或在实际温度源中设定该温度），待输出稳定后，记录每个点对应的输出电流值I（mA），并填入预先准备好的表格中。 - 6
误差计算与分析 根据公式计算每个测试点的误差：误差(δ) = 实际输出电流值(I实) - 理论输出电流值(I理)。 其中，I理 = 4 + (16 / 量程) * (当前温度 - 量程下限)。 分析误差是否在变送器精度等级（如05%FS）允许的范围内。如果某个点误差超大，就要分析原因了。
两种校准方法对比
实验中常见问题与处理办法
输出信号不稳定（跳动）： 原因：可能是接线端子松动、电源波动大、现场电磁干扰严重。 处理：检查并紧固所有接线。为变送器配置稳定的净化电源或隔离变压器。确保信号线远离大功率电缆。
输出值偏差大，校准无法调准： 原因：传感器类型（如PT100分度号选错为Cu50）或接线方式（三线制接成了两线制）选择错误；电位器已调到极限；变送器本身可能损坏。 处理：核对变送器配置的传感器类型和接线图。检查电位器调整范围。若怀疑变送器故障，需更换。
无输出信号或输出始终最小/最大： 原因：电源未接通或电压过低；传感器线路断路或短路。 处理：检查电源电压和通路。对于断路：Pt100三根线中若有断路，变送器输出可能≤36mA或产生报警信号。用万用表测量传感器电阻，检查线路。对于短路：输出也可能异常。
