气动调节阀是指以压缩空气为动力的执行器，一般由气动执行机构和调节机构组成。目前使用的气动调节阀主要有薄膜式和活塞式两大类。其中，气动活塞式调节阀依靠气缸内的活塞输出推力，而气缸允许压力较高，故可获得较大的推力，并容易制成长行程的执行机构。气动薄膜式调节阀则使用弹性膜片将输入气压转换为推力，结构简单，价格低廉，使用更加广泛。下面重点介绍气动调节阀的结构、工作原理、流量特性以及调节机构的选择。

典型的力平衡式气动薄膜式调节阀的结构如图3-5所示，可以分为上、下两部分。

图3-5　气动薄膜式调节阀结构

上半部分是产生推力的执行机构，主要由弹性薄膜、推杆和平衡弹簧等部分组成。下半部分是调节机构，主要由阀体、阀芯、阀座组成；左侧部分为阀门定位器，主要由气动功率放大器、反馈弹簧、反馈凸轮组成。当20～100 kPa的标准气压信号进入薄膜气室时，在弹性薄膜上产生向下的推力，并克服平衡弹簧弹力，使推杆产生位移，直到平衡弹簧的弹力与弹性薄膜上的推力平衡为止。这种执行机构的特性属于比例式，即平衡时推杆的位移与输入气压大小成比例。调节机构的作用是，阀芯在阀杆的带动下在阀体内上下移动，从而改变阀芯与阀座之间的流通面积，调节通过的介质流量。

气动调节阀有气开、气关两种作用形式，所谓气开型，即阀门初始状态是关闭状态，当信号压力p c＞0.02 MPa时，阀门开始打开，随着信号压力增大阀门的开度也增大；气关型则相反，阀门的初始状态是全开状态，随着压力增大阀门开度反而变小。

气动调节阀的阀杆位移是由弹性薄膜上的气压推力与平衡弹簧弹力的相互作用来确定的，因此阀杆摩擦力、被调介质压力变化等附加力会影响定位精度。为此，可采用（模拟）电/气阀门定位器，如图3-5左侧部分所示，其作用是把控制器输出的4～20 mA电信号按比例转换成驱动调节阀动作的20～100 kPa的气动信号，而且具有阀门定位功能，即利用负反馈原理来改善气动调节阀的定位精度和灵敏度，从而确保阀芯的准确定位。具体工作原理是这样的：输入电流I通过绕于杠杆外的线圈，产生的磁场与永久磁铁相作用，使杠杆绕支点O转动，改变喷嘴挡板机构的间隙，使其背压改变，此压力变化经气动功率放大器放大后，经弹性薄膜和推杆推动阀杆移动。阀杆移动时，通过连接杆及反馈凸轮带动反馈弹簧，使弹簧的弹力与阀杆位移成比例变化，在反馈力矩等于电磁力矩时杠杆平衡。这时，阀杆的位移必定精确地由输入电流I确定。(www.daowen.com)

阀门定位器的主要功能如下。

（1）实现准确定位。通过阀位负反馈，可以有效克服阀杆的摩擦，消除气动调节阀不平衡力的扰动影响，增加气动调节阀的稳定性。

（2）改善气动调节阀的动态特性。可以有效地克服气压信号的传递滞后，改变原来气动调节阀的一阶滞后特性，使之成为比例环节。

（3）改善气动调节阀的流量特性。通过改变阀门定位器中反馈凸轮的几何形状，可改变反馈量，即补偿或修改气动调节阀的流量特性。

（4）实现分程控制。当采用1个控制器的输出信号分别控制两只气动调节阀工作时，可用2个阀门定位器，使它们分别在信号的某一区段完成行程动作，从而实现分程控制。

最近的研究表明，并不是任何情况下采用阀门定位器都是合理的。例如，在压力、流量等被控对象变化较快的控制系统中，使用阀门定位器反而会降低控制品质。而对于传热、液位等大容积的慢过程，应用阀门定位器将改善控制品质。

计算机技术的发展促使阀门定位器向着智能化的方向发展。智能阀门定位器不仅能很好地减轻或消除以上问题，而且与普通阀门定位器在性能、使用情况、性能价格比等方面进行比较，均具有明显的优势。同时，智能阀门定位器以微处理器为核心，既可以实现本地显示、维护操作，也可以实现远程组态、调试和诊断等功能。