通信器件常识

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1、光电二极管SPD如何将光信号转换成电信号光电二极管是一种pn结型半导体元件，当光照射到pn结上时，半导体内电子受到激发，产生电子空穴对,在电场作用下产生电势，将光信号转换成电信号。 广泛用于各种遥控系统、光电开关、光探测器，以及以光电转换的各种自动控制仪器、触发器、光电耦合、编码器、特性识别、过程控制、激光接收等方面。在机电一体化时代，它成为必不可少的元件。光电接收三极管PHOTOTRANSISTOR 光电接收三极管也是靠光的照谢量来控制电流的器件。它可等效看作一个光电二极管与一只晶体三极管的结合，所以它具有放大作用。其最常用的材料是硅，一般仅引出集电极和发射极，其外形与发光二极管一样（也有引

2、出基极的光电三极管，它常作温度补尝用）。它的光谱范围与光电二极管相同。位置信息检出的受光器件，广泛用于光探测器、光电耦合、编码器、译码器、特性识别、过程控制、激光接收、自动控制设备以及各种光电开关等方面。在机电一体化时代，它成为必不可少的元件。光电接收二极管与光电接收三极管差别与选用 光电二极管的光电流小，输出特性线度好，响应时间快；而光电三极管光电流大，输出特性线度差，响应时间慢。一般要求灵敏度高，工作频率低的开关电路，可选用光电三极管；要求光电流与照度成线性关系或要求工作频率高时，则采用光电二极管。一般光电三极管的负债电阻为光电二极管负载电阻的1/10。光电二极管或光电三极管并非只对红外线

3、敏感，所以在制作时要防止环境光（日光、灯光）过强而使放大电路输出饱和而失控，可加红色有机玻璃滤光，以减少环境的影响。红外线光电传感器 OPTO INTERRUPTER 透射式光电传感器是将砷化镓红外发光管和硅光敏三极管等，以相对的方向装在中间带槽的支架上。当槽内无物体时，砷化镓发光管发出的光直接照在硅光敏三极管的窗口上，从而产生一定大的电流输出，当有物体经过槽内时则挡住光线，光敏管无输出，以此可识别物体的有无。适用于光电控制、光电计量等电路中，可检测物体的有无、运动方向、转速等方面。 反射式光电传感器是将红外发光管和硅光敏三极管等，以相同的方向装在支架上。当红外线发光管通电发光时，光通过被照射

4、物反射到硅光敏三极管窗口上，使硅光敏三极管导通，从而有一定大的电流输出，以此检测物体的有无。适用于光电接近开关、光电自动控制、物体识别等方面，可做医用光电传感器件。位置传感器（PSD传感器） 位置敏感探测器(PSD)是一种光电测距器件。PSD基于非均匀半导体横向光电效应，达到器件对入射光或粒子位置敏感。PSD由四部分组成：PSD传感器、电子处理元件、半导体激光源、支架（固定PSD光传感器与激光光源相对位置）。 PSD的主要特点是位置分辨率高、响应速度快、光谱响应范围宽、可靠性高， 处理电路简单、光敏面内无盲区，可同时检测位置的光强，测量结果与光斑尺寸和形状无关。由于其具有特有的性能，因而能获得

5、目标位置连续变化的信号，在位置位移 、距离、角度及其相关量的检测中获得越来越广、泛 的应用。光电IC 光电IC是把受光元件和信号处理电路集成在一个芯片中的器件。有的检出入射光的有无而以“L”和“H”二值输出数字信号，也有的输出与入射光量成比例的模拟信号。广泛应用于光量测定、检测可视信息和位置信息的传感器及光通信接收器等方面光电集成电路传感器爱外界杂散光的影响小,即使在移动环镜下也可以稳定工作,因此十分适合打印机、复印机等办公设备使用。其中PDIC集成了内置放大器，用于激光探测器中，具有很小的噪声，适用于CD/VCD/DVD光头。复位芯片具有电压比较机能，用以CPU的复位，在复位电路设计上具有卓

6、越的性价比。多模光纤中文名称：多模光纤 英文名称：multi-mode fiber;multimode fiber 定义1：能传插多种模式的光纤。 所属学科：电力（一级学科）；输电线路（二级学科） 定义2：在所考虑的波长上能传导两个以上束缚模的一类光纤。 所属学科：通信科技（一级学科）；光纤传输与接入（二级学科）多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50m至100m。传统的多模光纤网络常使用的发光二极管分类基本上有两种多模光纤，一种是梯度型（graded）另一种是阶跃型（stepped），对于梯度型（graded

7、）光纤来说，芯的折射率（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的模式色散，而对阶跃型（Stepped Index）光缆来说，折射率基本上是平均不变，而只有在包层（cladding）表面上才会突然降低。阶跃型（stepped）光纤一般较梯度型（graded）光纤的带宽为低。在网络应用上，最受欢迎的多模光纤为62.5/125，62.5/125意指光纤芯径为62.5m而包层（cladding）直径为125m，其他较为普通的为50/125及100/140。对比相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最

8、长可支持2000米的传输距离，而于1GpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离，在10Gps万兆网中，多模光纤最高可支持100米以内的传输距离。 业界一般认为当传输距离超过295尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过350MHz，那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。多模光纤产品选用指南1多模光纤的芯线标称直径规格为62.5m/125m.或50m/125m.。规格（芯数）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。线缆外护层材料有普通型；普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。多模光纤的应用潜力九十年代所占市场九十年代多模光纤在世界光纤市场

9、一直占有稳定分额。 九十年代中期以来世界多模光纤市场基本保持在78的光纤用量和1415的销售份额。北美比这一大致平均比例偏高。表4中世界多模光纤用量和销售额的比例分别为4和11，这是由于当年非零色散位移光纤猛增159，达到1260万公里，使其他品种比例下降，多模光纤实际用量仍保持相应水平。七十年代崛起后七十年代光纤进入实用化阶段是从多模光纤的局间中继开始的。二十多年以来，单模光纤新品种不断出现，光纤功能不断丰富和增强，性能价格比不断苛求，但多模光纤并没有被取代而是始终保持稳定的市场份额，和其他品种同步发展。其原因是多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求。相对于长途干线，光纤网络的特点是：传输速

10、率相对较低；传输距离相对较短；节点多、接头多、弯路多；连接器、耦合器用量大；规模小，单位光纤长度使用光源个数多。特点传输速率低和传输距离短正好可以利用多模光纤带宽特性和传输损耗不如单模光纤的特点。但单模光纤更便宜、性能比多模好，为什么网络中不用单模光纤呢？这是因为上述网络特点中弯路多损耗就大；节点多则光功率分路就频繁，这都要求光纤内部有足够的光功率传输。多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率。网络中连接器、耦合器用量大，单模光纤无源器件比多模 光纤无源器件光纤贵，而且相对精密、允差小，操作不如多模器件方便可靠。单模光纤只能使用激光器（LD）作光源，其成本比多模光纤使用的

11、发光二极管（LED）高很多。尤其是网络规模小，单位光纤长度使用光源个数多，干线中可能几百公里用一个光源，而十几公里甚至几公里的每个网络各有独立的光源。如果网络使用单模光纤配用激光器，网络总体造价会大幅度提高。目前，垂直腔面发射激光器（VCSEL）已商用，价格与LED接近，其圆形的光束断面和高的调制速率正好补偿了LED的缺点，使多模光纤在网络中应用更添生机。从上述分析不难看到，认为单模光纤带宽高、损耗小，在网络中使用可以“一次到位”的考虑是不全面的。康宁公司对网络中使用单模光纤和使用多模光纤的系统成本进行了计算和比较，使用单模光纤的网络成本是多模光纤的4倍。使用62.5m和50m多模光纤的系统成

12、本一样，区别在于不同种类的连接器。选用无金属箍插拔式连接器系统造价（多模系统B）比用金属箍旋接的连接器，如FC型（多模系统A）的成本可减少12。“62.5”的兴衰和“50”的崛起为适应网络通信的需要，七十年代末到八十年代初，各国大力开发大芯径大数值孔径多模光纤（又称数据光纤）。当时国际电工委员会推荐了四种不同芯包尺寸的渐变折射率多模光纤即A1a、A1b、A1c和A1d。它们的纤芯包层直径（m）数值孔径分别为501250.200、62.51250.275、851250.275和1001400.316。总体来说，芯包尺寸大则制作成本高、抗弯性能差，而且传输模数量增多，带宽降低。100140m多模光

13、纤除上述缺点外，其包层直径偏大，与测试仪器和连接器件不匹配，很快便不在数据传输中使用，只用于功率传输等特殊场合。85125m多模光纤也因类似原因被逐渐淘汰。1999年10月在日本京都召开的IECSC86AGW1专家组会议对多模光纤标准进行修改，2000年3月公布的修改草案中，85125m多模光纤已被取消。康宁公司1976年开发的50125m多模光纤和朗讯Bell实验室1983开发的62.5125m多模光纤有相同的外径和机械强度，但有不同的传输特性，一直在数据通信网络中“较量”。“62.5”优势62.5m芯径多模光纤比50m芯径多模光纤芯径大、数值孔径高，能从LED光源耦合入更多的光功率，因此6

14、2.5125m多模光纤首先被美国采用为多家行业标准。如ATT的室内配线系统标准、美国电子工业协会（EIA）的局域网标准、美国国家标准研究所（ANSI）的100Mbs令牌网标准、IBM的计算机光纤数据通信标准等。50125m多模光纤主要在日本、德国作为数据通信标准使用，至今已有18年历史。但由于北美光纤用量大和美国光纤制造及应用技术的先导作用，包括我国在内的多数国家均将62.5125m多模光纤作为局域网传输介质和室内配线使用。自八十年代中期以来，62.5125m光纤几乎成为数据通信光纤市场的主流产品。后续发展上述形势一直维持到九十年代中后期。近几年随局域网传输速率不断升级，50m芯径多模光纤越来

15、越引起人们的重视。自1997年开始，局域网向1Gbs发展，以LED作光源的62.5125m多模光纤几百兆的带宽显然不能满足要求。与62.5125m相比，50125m光纤数值孔径和芯径较小，带宽比62.5125m光纤高，制作成本也可降低13。因此，各国业界纷纷提出重新启用50125m多模光纤。经过研究和论证，国际标准化组织制订了相应标准。但考虑到过去已有相当数量的62.5125m多模光纤在局域网中安装使用，IEEE802.3z千兆比特以太网标准中规定50125m和62.5125m多模光纤都可以作为1GMbits以太网的传输介质使用。但对新建网络，一般首选50125m多模光纤。50125m多模光纤

16、的重新启用，改变了62.5125m多模光纤主宰多模光纤市场的局面。遵照上述标准，康宁公司1998年9月宣布推出两种新的多模光纤。第一种为InfiniCor300型，按62.5125m标准，可在1Gbs速率下，850nm波长传输300米，1300nm波长传输550米。第二种是InfiniCor600型，按50125m标准，在1Gbs速率下，850nm波长和1300nm波长均可传输600米。802.3出台的影响虽然1998年新出台的IEEE802.3z标准提出了在1Gbits网络中使用多模光纤的规范，但网络升级的发展比标准的制订还快。目前要求传输速率达到10Gbits。这使得62.5125m多模光

17、纤的带宽限制更加突出。为了解决这一问题，各大公司在最近一两年开发推出了几种新品种多模光纤，如康宁的InfiniCorCL1000和InfiniCorCL2000，朗讯的LazrSPEED，阿尔卡特的GIGAlite等。康宁在发布这种光纤时说：“康宁以娴熟的技术和新的折射率分布控制，推出这种以前只有单模光纤才能给出的特性而且能在网络中使用以前给多模光纤配套的低成本系统。”“新一代多模光纤”在上述背景基础上，美国康宁和朗讯等大公司向国际标准化机构提出了“新一代多模光纤”概念。新一代多模光纤的标准正由国际标准化组织国际电工委员会（ISOIEC）和美国电信工业联盟（TIATR42）研究起草。预计200

18、2年34月推出，新一代多模光纤也将作为10Gbs以太网的传输介质，被纳入IEEE10Gits以太网标准。新一代多模光纤的英文缩写“NGMMF”（NewGenerationMultiModeFiber）已被国际通用，并可作为关键词在国际网站查询。目前，新一代多模光纤的全面技术指标尚未正式公布，但从标准制订的相关报道及有关技术网站中可以得到如下确切信息：1.新一代多模光纤的类型新一代多模光纤是一种50125m，渐变折射率分布的多模光纤。采用50m芯径是因为这种光纤中传输模的数目大约是62.5m多模光纤中传输模的12.5。这可有效降低多模光纤的模色散，增加带宽。对850nm波长，50125m比62.

19、5125m多模光纤带宽可增加三倍（500MHz.km比160MHz.km）。按IEEE802.3z标准推荐，在1Gbits速率下，62.5m芯径多模光纤只能传输270米；而50m芯径多模光纤可传输550米。实际上最近的实验证实：使用850nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）作光源，在1Gbits速率下，50m芯径标准多模光纤可无误码传输1750米（线路中含5对连接器），50m芯径新一代多模光纤可无误码传输2000米（线路中含2对连接器）。在10Gbits下，50m芯径新一代多模光纤可传输600米，而具有200500MHz.km过满注入带宽的标准62.5m芯径多模光纤只能传输35米。 采用50m

20、芯径的另一个原因是以前人们看中62.5m芯径多模光纤的优点，随技术的进步已变得无关紧要。在八十年代初中期，LED光源的输出功率低，发散角大，连接器损耗大，使用芯径和数值孔径大的光纤以使尽多光功率注入是必须考虑的。而当时似乎没人想到局域网速率可能会超过100Mbits，即多模光纤的带宽性能并不突出。现在由于LED输出功率和发散角的改进、连接器性能的提高，尤其是使用了VCSEL，光功率注入已不成问题。芯径和数值孔径已不再像以前那么重要，而10Gbits的传输速率成了主要矛盾，可以提供更高带宽的50m芯径多模光纤则倍受青睐。2.新一代多模光纤光源以往传 传统的多模光纤网络常使用的发光二极管统的多模光

21、纤网络使用发光二极管（LED）做光源。在低速网络中这是一种经济合理的选择。但二极管是自发辐射发光，激光器是受激发射发光，前者载流子寿命比后者长，因而二极管的调制速率受到限制，在千兆比及其以上网络中无法使用。另外，二极管与激光器相比，其光束发散角大，光谱宽度宽。注入多模光纤后，激励起更多的高次模，引入更多波长成份，使光纤带宽下降。幸运的是850nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）不但具有上述激光器的优点，而且价格与LED基本相同。VCSEL的其他优点是：阈值电流低，可以不经放大，直接用逻辑门电路驱动，在2Ggabit速率下，获得几毫瓦的输出功率；其850nm的发射波长并不适用于标准单模光纤，正好

22、用于多模光纤。在这一波长下，可以使用廉价的硅探测器并有良好的高频响应；另一个令人瞩目的优点是VCSEL的制造工艺可以容易地控制发射光功率的分布，这对提高多模光纤带宽十分有利。正是由于这些优点，新一代多模光纤标准将采用850nmVCSEL做光源。3.新一代多模光纤的带宽按上面叙述的激光器与发光管的比较来看，多模光纤使用激光器做光源，其传输带宽应得到大幅度提高。但初步实验结果表明，简单地用激光器代替LED做光源，系统的带宽不仅没有提高反而降低。经过IEEE专家组的研究发现，多模光纤的带宽还与光纤中的模功率分布或注入状态有关。在预制棒制作工艺中，光纤的轴心容易产生折射率凹陷。以前用LED做光源，是过

23、满注入（OFLOverFilledLaunch），光纤的全部模式（几百个）都被激励，每个模携带自己的一部分功率。光纤中心折射率的畸变只影响少数模式的时延特性，对光纤模带宽的影响相对有限。所测出的多模光纤带宽，对于用LED做光源的系统是正确的。也就是说可以用这样测出的带宽数据估算系统的传输速率和距离。但是，当用激光器做光源时，激光器的光斑仅几微米，发散角也比LED小，因而只激励在光纤中心传输的少数模式，每个模式都携带相当大的一部分功率，光纤中心折射率畸变对这些仅有的、少数模式时延特性的影响，使多模光纤带宽明显下降。因此不能用传统的过满注入（OFL）方法来测量用激光器做光源的多模光纤的带宽。 新标

24、准将使用限模注入法（RMLRestrictedModeLaunch）测量新一代多模光纤的带宽。用这种方法测出的带宽叫“激光器带宽”或“限模带宽”，以前用LED做光源测出的带宽叫“过满注入带宽”。两者分别表示用激光器和LED做光源注入时的多模光纤带宽。限模注入和多模光纤激光器带宽的标准由TIAFO2.2.1任务组起草。目前已完成62.5m多模光纤检测规程FOTP203和FOTP204（FOTPFiberOpticTestProcedure），内容如下： FOTP203规定了用来测量多模光纤激光器带宽的光源的功率分布。要求光源经过一段短的多模光纤耦合之后，其近场强度分布应满足在中心30m范围内光通

25、量大于75，在中心9m范围内光通量大于25。新标准中没有推荐使用VCSEL做光源对带宽进行测量，这是考虑到不同厂家VCSEL的光功率分布差别很大。 FOTP204规定使用限模光纤将光源耦合入多模光纤进行激光器带宽测量。限模光纤用来对过满注状态进行滤波，限制对多模光纤高次模的激励。限模光纤是一段芯径23.5m，数值孔径0.208的渐变折射率多模光纤。这种多模光纤折射率梯度指数接近于2。在850nm和1300nm过满注入条件下应有大于700MHz.km的带宽。限模光纤的长度应大于1.5米以消除泄漏模，并小于5米以避免瞬态损耗。选取芯径23.5m是因为其产生的注入状态最接近VCSEL。4.光源的注入

26、介绍在实际使用中，激光器与多模光纤耦合可依照Gbits以太网标准推荐的法：偏置注入为避免上述激光器直接注入多模光纤出现的带宽恶化情况，标准规定使用模式调节连线（ModeConditioningPatchCordMCP）将激光器输出耦合入多模光纤。模式调节连线是一段短的单模光纤，它的一端与激光器耦合，另一端与多模光纤耦合。标准规定单模光纤输出光斑故意偏离多模光纤轴心一段距离，允许偏离的范围是1724m，其目的是避开中心折射率凹陷，但又不偏离太远，只是选择性地激励一小组较低次模。中心注入对折射率分布理想，没有中心凹陷的多模光纤可以使用中心注入而不用模式调节连线。这样做的优点是可以有效提高多模光纤的

27、激光器带宽，减少网络系统的复杂性和降低系统成本，目前一根模式调节连线约80100美元。康宁公司推出的InfiniCorCL1000（62.5m芯径）和InfiniCorCL2000（50m芯径）是目前千兆比以太网中1300nm波长激光直接注入而不用模式调节连线的第一种多模光纤。冷CCD简介什么是CCD?CCD 是charge-coupled device （电荷耦合器件的缩写），它的作用便是能将光信号转化成电荷量，并通过电荷量的不同来表示光信号的不同。 CCD由贝尔实验室于1969年研制发现，sony中央研究院于同年12月在其基础上展开了大规模的研究。并成功于1980年开始商品化，正式进入量产

28、阶段。CCD图像传感器开始正式进入人们的生活并影响到人们的方方面面。 由CCD的作用是将光信号转化成电信号，第一步就是要有足够的光信号，第二是在转化成电信号的时候要保证各个像素点的转化效率一致无噪声，这样我们就可以得到一幅完美的图像。什么是冷CCD?在实际拍摄的时候我们往往得不到理想强度的光信号（如荧光和化学发光拍摄），这时候就要求对光子信号进行累积而得到足够强的光信号。作为一个光电转换装置，其材料和物理特性都是不可能是理想化的，因此传感器的内部和表面不可避免的含有杂质，由于热激发，杂质会产生电子，同样被电子阱捕获，而成为电荷量从而破坏其光电转换的效率，破坏产生的图像，我们称这种噪声为暗电流噪

29、声。而杂质热激发产生的电子数目与时间有关，因此在对弱光拍摄，对光子信号进行累积的时候，暗电流噪声就会很明显。如何降低暗电流也就成了弱光拍摄中最重要的一环。由暗电流的产生原因我们可以知道，温度是最主要的原因，因此科学家们就将ccd进行制冷让它工作在较低的温度中，从而减少暗电流产生，提高了长时间弱光拍摄图像的信噪比。 这种有制冷模块的CCD，我们就称做为冷CCD。相比于普通CCD， 冷CCD有着更少的暗电流，更高的信噪比，能拍摄出理想的荧光或化学发光图案.冷CCD相机的应用范围鉴于采用了制冷技术， 使得冷CCD相机的噪音大大降低，成像质量也大幅度提高。但是，从另一方面来看，冷CCD相机的价格也较一

30、般的CCD相机高。因此，在CCD和冷CCD之间如何选择，广大用户也可以根据自己的实际情况来考虑。 一般来讲，只用在弱光条件，暗场条件或者化学发光这些拍摄条件下才需要用到冷CCD，因为这些场合的光照一般都较低，需要长时间的曝光，而在长时间的曝光条件下，如果不采取制冷措施，暗电流噪声将明显加强，以致不能得到清晰的图像。因此，需要在这些条件下使用的用户，一定要购买冷CCD相机，一般的CCD是拍不出来的，有些用户因为不明白其中的道理，经常会选择购买CCD，这是非常不对的。更别说有些客户想购买CMOS1相机来拍摄荧光图像了，除非是进口的CMOS相机，国产的CMOS都只能在明场条件下进行拍摄。现在国产商家

31、中会做冷CCD的也不多，广大用户在购买之前一定要先了解清楚。用涡街流量计代替孔板流量计的探讨涡街流量计与孔板流量计目前的技术水平 涡街流量主的基本结构由涡街发生体、检测元件、信号处理放大电路组成，目前对于涡街发生体的研究已达到相当完善的程度，以三角型发生体为最佳型体，检测元件有热敏电阻、应变片、压电晶体、差动电容、超声波等。信号处理部分有许多已微机化。涡街流量计具有安装方便（可直接在管道上安装）、体积小、互换性强、长期运行精度高，可适用于大多数液体、气体和蒸气测量。目前世界市场的涡街流量计的销售额每年递增30%左右。 目前,孔板流量计的技术发展水平仍以确定的经验公式为基础，1980年国际标准化

32、组织将R541与R781两个标准合并成标准ISO5167（1980）。 孔板节流装置由于结构简单，造价低、可靠等优点，它几乎适用于所有介质测量，而与之配套的差压变送器发展迅速，使其本身具有的不足得以弥补。 2、涡街流量计与孔板流量计综合性能评价 孔板流量计（简称孔板）由节流件取压装置和差压变送器组成，导压管对于易冻的场所需要有伴热措施，一个流量测量回路静密封点为20个左右，使用中存在如下问题： 易冻、易堵、易漏、伴热容易造成差压变送器器件老化、某些场合导压管需加隔离液，由于伴热或工艺操作不稳，正、负导压管隔离液液线常常不等，产生液柱差，使流量指示不准。以上都会使流量系数发生变化，测量精度降低,

33、管缩短导压管把差压变送器直接安装在管道上，但仍有流动的死区。 涡街流量计（简称涡街）只有3个静密封点，不易泄漏 ，没有流动的死区，不需伴热保温，不受流体重度、温度、压力、和粘度等影响，流量系数长期不变。 但涡街在有振动场合使用时，会使流量测量不准。目前，市场上已推出抗振型的涡街，来克服振动对流量测量不准的影响。 （1）初步投资一台进口涡街大约2万元人民币（DN15-DN50），而一台节流装置包括差压变送器、孔板及法兰、导压管、阀门、保温箱或保护箱也需1.5万元人民币，从长远观点看、采用涡街仍然是合算的。 (2）安装费用涡街安装简单，只需保证流量计前后有一定的直管段即可，孔板直线段、同心度、导压

34、管、变送器、保温箱都有一定的安装要求、安装费用是涡街的数倍。 （3）维护费用 涡街除在计量上要求周期性标定外，一般不会出现故障，而孔板则不然，消漏，定期排污，灌隔离液，更换导压管、阀门、保温、清洗孔 板等，有一定的维护量。如200套流量孔板测量回路（需保温伴热），每二年，保温伴热系统改造就得投入一定的维修费，这还不包括差压变送器的更新，孔板更新费用。算下来足可以买一定数量的进口涡街. （4）运行成本 1.蒸气消耗费用如200套流量孔板测量回路（需保温伴热），每 个伴热点耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小时计算，蒸汽费用为40元/吨，则每年需消耗汽费用大约为68.8万元,每个回路每年耗

35、费用为0.344万元。 2.能耗费用涡街的压力损失比孔板小，约是孔板的115。因此，长期的运行对泵及风机能耗费少。孔 板是涡街的15倍，当用于气体或蒸汽流量测量时，由于密度小，同一管径体积流量大，压力损失更是严重，耗能费更高。 3.泄漏排污费 排污费视排污次数，一般为每年约20次左右，排出的污物及物料污染大气环境，污水超标，环保部门也要对其罚款。 （5）长期运行精度 孔板的设计系统精度1.5%-2.5%，由于差压与流量是菲线性关系，当流量低于30%时，误差增大，气体太为严重，另一方面，由于使用介质的长期磨损，锐角变钝，使流量系数发生变化，也是影响精度的一个重要原因。 由于涡街的特殊结构，当精度

36、经实际确定后（约为0.5%-1%测量值），精度几乎是不变的。 （6）可互换性 同一台涡街可测量气体、液体及蒸汽的流量，电子线路板及敏感元件对不同吕径的流量计来说都有是通用的，信号输出通常有三种形式：脉冲、模拟及数字信号。可以通过电路板的开关来切换，用户可随时根据自己的需要切换到另一种输出信号。更改量程也很容易，对模拟输出来说，只需改变输入的脉冲频率行了。孔板则不然，孔径是为特定的介质而设计的，互换性差，改变量程也比较困难，需重新计算孔板。 （7）量程比由于涡街的输出频率与流量成线性关系，则流量的量程比可达20：180：1，例如：Foxboro公司的涡街流量计测量气体及蒸气的量程比为80：1，测

37、量液体的量程比为40：1，能适应工艺流量测量量程较大的要求，精度仍能保证。 差压流量计的差压与流量成非线性关系，在小流量时测量不准，量程比只有3：15：1。如果扩大量程比，必须设法提高差压变送器的精度。 （8）可靠性 现在有种更为可靠的涡街出现，它在一个表体上安装了两套电子线路、两套敏感元件，且相互独立，可用于重要的流量测量场合，差压式流量计难以做到这点。 （9）节能效果 如蒸气用量为120t/h,压力为3.9Mpa,温度为445oC,如果用孔 板测量蒸气，造成压力损失为0.03-0.05Mpa，如按0.03Mpa算，这块孔 板所豪耗电能为82kW，按一年300天计，每年耗电59万kW/h折算

38、标准煤为68.5t,如果采用涡街能耗仅为孔 板的1/15-1/20,若以120计，则每年仅耗煤3.34吨，仅占孔 板能耗的3.33%。 （10）一次元件的流量特性对控制系统产生的影响 由于涡街的输出频率与流量成线性关系，当它与调节阀，调节器级成一个控制系统时，相当于一个时滞和时间常数都小到可忽略的一个滞后环节，可视为比例环节，广义对象的特性完全取决于回路中其他环节，对控制系统几无影响， 孔板则不然，由于它的输出与流量成线性关系，回路增益随着流量而变化 ，虽然利用调节阀的流量特性来补偿广义对象的线性影响，但效果并不明显，因此，必须引入开方器，开方器的引入虽然使广义对象的特性不随工作点而变化，明显

39、改变了调节品质，但在小流量时反应快、灵敏、容易引起系统，调节误差增大。 综上所述，涡街在许多流量测量中用涡街来代替孔板是可行的， 既省钱又省力，它确实给流量测量来许多好处。RS-485RS485简介智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。下面我们就简单介绍一下RS485。RS485接口RS485采

40、用差分信号负逻辑，2V6V表示“0”，- 6V- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信

41、号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。 由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较

42、复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。RS485电缆在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120）的RS485专用电缆（STP-120（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG）。在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率

43、成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是510公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。RS485布网网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点： （1）采用一条双绞线电缆作

44、总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。 （2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。 总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。 在RS485组网过程中另一个需要注意的问题是终端负

45、载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。 一般终端匹配采用终端电阻方法， RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在1

46、00120。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。 最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通

47、过tcp/ip把多串口卡放在了现场。RS485和其它总线网络的区别：我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。 HART网络：HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在420毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司在做，但还没有达到国外公司的水平。现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。但从国内来看还没有真正利用其这部分功能，最

48、多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。 现场总线网络：现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。现场总线技术近年来成为国际上自动化和

49、仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统-现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。另外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。 RS485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是

50、实施简单方便 ，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，象原来的 HART仪表想买一个转换口非常困难 而且价格昂贵，RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。 如今HART仪表想买一个转换口并不困难 而且价格也不在昂贵,目前国内有不少HART协议转换器,例如:SM100-A/SM100-B/SM100-C(嘉兴市松茂电子出的三款)现已基本满足国内用户的需求.同时HART-RS232/HART-RS485还支持MODBUS协议.能很好的满足不同用户的需求.