兩線制振動傳感器的原理及結構介紹

　　采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內阻無窮大，導線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求：20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低于4mA，當傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

　　兩線制振動傳感器的原理是利用了4~20mA信號為自身提供電能。如果變送器自身耗電大于4mA，那么將不可能輸出下限4mA值。因此一般要求兩線制變送器自身耗電（包括傳感器在內的全部電路）不大于3.5mA。這是兩線制變送器的設計根本原則之一。

　　從整體結構上來看，兩線制變送器由三大部分組成：傳感器、調理電路、兩線制V/I變換器構成。傳感器將溫度、壓力等物理量轉化為電參量，調理電路將傳感器輸出的微弱或非線性的電信號進行放大、調理、轉化為線性的電壓輸出。兩線制V/I變換電路根據信號調理電路的輸出控制總體耗電電流；同時從環(huán)路上獲得電壓并穩(wěn)壓，供調理電路和傳感器使用。

　　除了V/I變換電路之外，電路中每個部分都有其自身的耗電電流，兩線制變送器的核心設計思想是將所有的電流都包括在V/I變換的反饋環(huán)路內。如圖，采樣電阻Rs串聯(lián)在電路的低端，所有的電流都將通過Rs流回到電源負極。從Rs上取到的反饋信號，包含了所有電路的耗電。

　　在兩線制變送器中，所有的電路總功耗不能大于3.5mA，因此電路的低功耗成為主要的設計難點。下面將逐一分析各個部分電路的原理與設計要點。