浅谈4-20mA输出的拉绳位移传感器
拉绳位移传感器是测量水轮机导叶开度的电气元件，其作用是把导叶开度的位置转换为4-20mADC或0-10VDC的电气量并传输给调速系统控制器的A/D模块，以实现调速系统对导叶开度值的实时采集。
导叶开度反馈量是调速系统实现闭环控制的重要参量之一，导叶开度电气信号的质量直接影响调速系统对水轮发电机组的频率和功率的控制效果。因此选取合适的拉绳位移传感器对调速系统来说是十分关键的。
当前，调速系统选用的主接位移传送器主要有两种类型：电流型和电压型。这两种类型要根据实际情况进行选用。笔者建议优先使用4-20mADC电流型，原因有以下两点：
1、传送信号用电流源优于电压源
当现场的拉绳位移传感器与调速系统控制器之间的距离较远时，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与D/A转换模块电阻的分压，将产生较大的误差，降低了调速系统导叶开度的信号信号质量，如果用电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。当然，如果拉绳传感器的安装位置离调速系统控制器距离很近时，得鑫直线位移传感器，也是可以采用电压型位移变送器的，目前采用电压型位移传感器的设计比较少。
2、信号起点电流选择4mA的原因
输出为4-20mA的变送器以电气零点为4mADC有利于调速系统识别拉绳位移传感器反馈断电和断线等故障，使调速器做出相应的保护动作，有利于水轮机发电机组的安全稳定运行。
电位器位移传感器原理与分类
电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能转换为位移的非电量转换为其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。所以它是一个机电传感元件。电位器的种类繁多，下面是几种工业位移传感器用的电位器。
1、非线绕电位器式位移传感器
为了克服线绕电位器存在的缺点，人们在电阻的材料及制造工艺上下了很多工夫，发展了各种非线绕电位器。
(1)合成膜电位器
合成膜电位器的电阻体是用具有某一电阻值的悬浮液喷涂在绝缘骨架上形成电阻膜而成的，这种电位器的优点是分辨率较高、阻范围很宽(100—4.7MΩ)，耐磨性较好、工艺简单、成本低、输入—输出信号的线性度较好等，电子尺，其主要缺点是接触电阻大、功率不够大、容易吸潮、噪声较大等。
(2)金属膜电位器
金属膜电位器由合金、金属或金属氧化物等材料通过真空溅射或电镀方法，沉积在瓷基体上一层薄膜制成。
金属膜电位器具有无限的分辨率，接触电阻很小，耐热性好，麦格赛直线位移传感器，它的满负荷温度可达70℃。与线绕电位器相比，它的分布电容和分布电感很小，所以特别适合在高频条件下使用。它的噪声信号仅高于线绕电位器。金属膜电位器的缺点是耐磨性较差，直线位移传感器，阻值范围窄，一般在10—100kΩ之间。由于这些缺点限制了它的使用。
(3)导电塑料电位器
导电塑料电位器又称为有机实心电位器，这种电位器的电阻体是由塑料粉及导电材料的粉料经塑压而成。导电塑料电位器的耐磨性好，使用寿命长，允许电刷接触压力很大，因此它在振动、冲击等恶劣的环境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率较高，线性度较好，阻值范围大，能承受较大的功率。导电塑料电位器的缺点是阻值易受温度和湿度的影响，故精度不易做得很高。
(4)导电玻璃釉电位器
导电玻璃釉电位器又称为金属陶瓷电位器，它是以合金、金属化合物或难溶化合物等为导电材料，以玻璃釉为粘合剂，经混合烧结在玻璃基体上制成的。导电玻璃釉电位器的耐高温性好，耐磨性好，有较宽的阻值范围，电阻温度系数小且抗湿性强。导电玻璃釉电位器的缺点是接触电阻变化大，噪声大，不易保证测量的高精度。
2、线绕电位器式位移传感器
线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成，电阻丝的种类很多，电阻丝的材料是根据电位器的结构、容纳电阻丝的空间、电阻值和温度系数来选择的。电阻丝越细，在给定空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器的寿命。
3、光电电位器式位移传感器
光电电位器是一种非接触式电位器，它用光束代替电刷。光电电位器主要是由电阻体、光电导层和导电电极组成。光电电位器的制作过程是先在基体上沉积一层硫化镉或硒化镉的光电导层，然后在光电导层上再沉积一条电阻体和一条导电电极。在电阻体和导电电极之间留有一个窄的间隙。平时无光照时，电阻体和导电电极之间由于光电导层电阻很大而呈现绝缘状态。当光束照射在电阻体和导电电极的间隙上时，由于光电导层被照射部位的亮电阻很小，使电阻体被照射部位和导电电极导通，于是光电电位器的输出端就有电压输出，输出电压的大小与光束位移照射到的位置有关，从而实现了将光束位移转换为电压信号输出。光电电位器最*大的优点是非接触型，不存在磨损问题，它不会对传感器系统带来任何有害的摩擦力矩，从而提高了传感器的精度、寿命、可靠性及分辨率。光电电位器的缺点是接触电阻大，线性度差。由于它的输出阻抗较高，需要配接高输入阻抗的放大器。尽管光电电位器有着不少的缺点，但由于它的优点是其它电位器所无法比拟的，因此在许多重要场合仍得到应用。
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