{管理信息化OA自動化}化工儀表及自動化電子檔緒論已成為衡量國家科技實(shí)力和各個行業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。化工自動化過程叫化工自動化。實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)自動化目的（重要意義）1．加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。2．減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，使工人從繁重的勞動中解脫出來。3．保證安全生產(chǎn)，防止事故發(fā)生與擴(kuò)大，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力。4．改變勞動方式，使工人逐步由體力勞動轉(zhuǎn)向腦力勞動。器和測量變送器都屬于檢測控制儀表。兩部分組成。大型化、現(xiàn)代化、多品種、精細(xì)化的過程生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)自動化的發(fā)展過程可分為三個階段。第一階段：采用一些自動檢測儀表檢測主要工藝參數(shù)，開始采用電子計算機(jī)控制生產(chǎn)過程控制的發(fā)展由原來車間集中控制一個重要方向。自動檢測自動保護(hù)自動操縱和自動控制等方面的內(nèi)容。自動檢測系統(tǒng):利用各種檢測儀表對主要工藝參數(shù)進(jìn)行自動檢測、1．自動信號和連鎖保護(hù)系統(tǒng)：是生產(chǎn)中的一種安全裝置。自動信號和連鎖保護(hù)系統(tǒng):對某此關(guān)鍵性參數(shù)設(shè)有自動信號聯(lián)鎖裝置，當(dāng)工藝參數(shù)超過了允許范圍，系統(tǒng)自動地發(fā)出聲光報警信號，以提示及時采取措施。自動操縱系統(tǒng):根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程進(jìn)行某種周期性的操作。按照預(yù)先規(guī)定的步驟，使生產(chǎn)過程自動投入運(yùn)行或自動停車。自動控制系統(tǒng):對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動控制，使它們在范圍內(nèi)。自動控制系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)的核心部分，（液位變送器控制器執(zhí)行器）人的眼、腦、手三個器官。1.自動控制系統(tǒng)的組成（1）被控對象:在自動控制系統(tǒng)中，我們將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。（2）自動控制裝置起控制作用。①測量元件與變送器如電流、電壓、氣壓信號）②自動控制器根據(jù)變送器送來的信號與工藝上要求的參數(shù)進(jìn)行比較運(yùn)算，并發(fā)出信號到控制閥。③執(zhí)行器：根據(jù)控制器送來的信號對閥門的開度進(jìn)行調(diào)解。2.信號和變量這個信息就是信號指向方框的信號U輸入變量輸出變量設(shè)定值進(jìn)水量Q1在自動控制系統(tǒng)中稱為干擾（或擾動）引起水位變化的出水量Q2，它是執(zhí)行器控制閥動作的結(jié)果，是控制系統(tǒng)來以補(bǔ)償干擾的作用，Q2具有實(shí)現(xiàn)控制作用的參數(shù)叫被控變量保持設(shè)定值（給定值）的物料量或能量，稱為操縱變量。控制閥輸出的q的變化稱為控制作用用于對象的輸入信號，它們對對象的作用方向是相反的。Q2的流體叫操縱介質(zhì)的。故自動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的方塊圖中信號沿箭頭方向前進(jìn),通過若干環(huán)節(jié)后,最后又返回到起始點(diǎn)。開環(huán)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的方塊圖中信號沿箭頭方向前進(jìn),最后返回不到起始點(diǎn)。控制系統(tǒng)的輸出信號(被控變量)也不對控制作用產(chǎn)生影響的系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。把系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。反饋信號的作用方向與設(shè)定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反饋叫做負(fù)反饋；反之為正反饋。這種系統(tǒng)的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)返回到系統(tǒng)的輸入端的做法叫反饋。負(fù)反饋反饋信號能使原來的信號減弱。與原來信號方向相反。正反饋反饋信號能使原來信號加強(qiáng)。自動控制系統(tǒng)控制方法基本上是采用負(fù)反饋的方法。自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，§1.3自動控制系統(tǒng)的分類1.按被控參數(shù)分類：溫度、流量、壓力、液位等控制系統(tǒng)。2.控制系統(tǒng)。數(shù)值的信號，可轉(zhuǎn)換為電信號。在生產(chǎn)過程中任何連續(xù)變化的物理量和物理量都屬于模擬信號。數(shù)字信號：以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)的信號，數(shù)字量的增減只能一個一個單位增加或減小。模擬信號和數(shù)字信號可以互相轉(zhuǎn)換。4.按控制器具有的控制規(guī)律分類：位式自動控制系統(tǒng)、比例（P(PI)、比例微分(PD)、比例積分微分(PID)等控制系統(tǒng)。5.按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度簡單控制復(fù)雜控制：均勻控制、串級控制、前饋控制（1）定值控制系統(tǒng)：被控變量的給定值恒定不變。定值控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是克服擾動對被控變量的影響，（2）隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤系統(tǒng)）：給定值是不斷變化的且無規(guī)律，是隨機(jī)變化的。隨給定值的變化而變化。（3）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）：工藝參數(shù)的給定值按一定9.按信號種類分類：氣動控制系統(tǒng)，電動控制系統(tǒng)§1.4自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)在自動化領(lǐng)域內(nèi)要研究兩種狀態(tài)：靜態(tài)和動態(tài)。這種被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)。動態(tài):被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。系統(tǒng)從一個平衡態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的整個過程叫系統(tǒng)的過渡過程。繼續(xù)保持在這個幅度上自動控制系統(tǒng)的過渡過程實(shí)質(zhì)上是控制作過渡過程，被控變量隨時間的變化情況不一樣1.非周期衰減過程2.衰減振蕩過程被控變量上（1、23.等副振蕩過程y穩(wěn)定的系統(tǒng)不采用，調(diào)節(jié)質(zhì)量要求不高時用。4.發(fā)散振蕩過程3、4不穩(wěn)定過程）一.控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)制系統(tǒng)在階躍干擾作用最大偏差或超調(diào)量偏離給定值的最大數(shù)值A(chǔ)(最大偏差表示系統(tǒng)瞬時偏離給定值的最大程度)。偏離越大，偏離的時間越長，系統(tǒng)離開規(guī)定的工藝參數(shù)事故，故要加以限制，越小越好。最大動態(tài)偏差或超調(diào)量是描述被控參數(shù)偏離給定值的最大程渡過程穩(wěn)定性的動態(tài)指標(biāo)。衰減比：衰減比是相鄰兩個峰值的比，動態(tài)指標(biāo)。1.余差：當(dāng)過渡過程終了時，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值C時的殘余偏差。有正有負(fù)。好，亦即殘差越小越好。2.過渡時間,直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止,過渡過程所經(jīng)歷的時間叫做過渡時間或控制時間.3.振蕩周期（或頻率）T：過渡過程兩個相鄰的同向波峰(或波谷)之間經(jīng)歷的時間叫振蕩周期或工作周期.4.振蕩周期的倒數(shù)稱為振蕩頻率.頻率=1/周期最大偏差、超調(diào)量（穩(wěn)表示系統(tǒng)靜態(tài)特性的好壞，也反映了系統(tǒng)的精度。控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)是過程控制系統(tǒng)研究的核心標(biāo)準(zhǔn)問題。自動控制系統(tǒng)由兩大部分組成:工藝過程部分（被控過程）和自動化裝置部分。自動裝置部分：實(shí)現(xiàn)自動控制必備的自動化儀表、設(shè)備。包括測量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器三部分。自動控制系統(tǒng)是由被控對象測量元件及變送器控制器和執(zhí)行器定控制方案的依據(jù)。干擾作用和控制作用都可以看成對象的輸入量，可以叫輸入變量。輸出量(輸出參數(shù)):1．通道：由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱之為通道控制通道:控制作用至輸出變量的信號聯(lián)系。是描述操縱變量與被控變量之間的關(guān)系。干擾通道:干擾作用至輸出變量的信號聯(lián)系。是描述干擾與被控變量之間的關(guān)系。1．被控對象的特性：在給被控對象一個輸入作用下，其輸出變量靜態(tài)特性量與輸出變量之間的關(guān)系。動態(tài)特性平衡態(tài)過渡的整個過程中，輸出變量隨輸入作用的變化。系；動態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是在輸入量改變以后輸出量跟隨變化的規(guī)律；在對象達(dá)到平衡時的特例。研究對象的動態(tài)特性，就是要找出描述對象動態(tài)的數(shù)學(xué)模型。二.建立對象數(shù)學(xué)模型的方法對象特性的研究一般有兩種方法（1）機(jī)理分析法（亦稱化工動態(tài)學(xué)的方法）的微分方程式，這種方法稱為機(jī)理分析法對象特性的機(jī)理分析法的最基本關(guān)系是物料平衡和能量平衡。在靜態(tài)條件下，其關(guān)系是：單位時間流入對象的物料或能量==系統(tǒng)中流出的物料或能量在動態(tài)條件下，物料平衡和能量平衡的關(guān)系是：單位時間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的物料－單位時間內(nèi)流出的物料==系統(tǒng)內(nèi)物料貯存量的變化率（2）實(shí)驗(yàn)測定法（系統(tǒng)辨識）有些復(fù)雜系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關(guān)系是比較難以通過計算組輸入來考察輸出的跟隨變化規(guī)律——反映輸入與輸出關(guān)系的經(jīng)微分方程式或傳遞函數(shù)，這種方法稱為實(shí)驗(yàn)測定法函數(shù)形式，再通過實(shí)驗(yàn)測得輸入輸出數(shù)據(jù)確定其中的部分參數(shù)(參數(shù)估計)，得到的模型稱為混合模型。三．?dāng)?shù)學(xué)模型的表示方法：系。特點(diǎn)：簡單、形象、較易看出對象的特征。參量模型：用數(shù)學(xué)方程式表示的系統(tǒng)輸入與輸出量之間的關(guān)系。（參量指變量，即輸入變量、輸出變量）一.一階對象所謂單容過程是指只有一個儲蓄容量的被控過程。階微分方程。工作中常用三個物理量來表示——放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間τ。一.放大系數(shù)KK在數(shù)值上等于對象受干擾作用，重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。物理意義：K在數(shù)值上等于對象的輸出變化量與輸入變化量之比，如果有一定的輸入變化量ΔQ1，通過對象就被放大了K為輸出變化量Δh。放大系數(shù)：達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，對象輸出變化量Δy和輸入變化量Δx之比。（）放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。對于對象控制通道放大系數(shù)K0,一般希望K0K0越有效。對于對象干擾通道的放大系數(shù)KfKf小表示干擾對被控變量的影響小。二.時間常數(shù)T時間常數(shù)T:被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時間。時間常數(shù)是反映被控變量變化快慢的動態(tài)參數(shù)，T越大，表示越長，慣性越大。對于干擾通道的時間常數(shù)Tfy越容易。一．滯后時間τ傳遞滯后和容量滯后1．傳遞滯后：0傳遞滯后τ0τ0產(chǎn)生的原因：一般是由于介質(zhì)的傳輸、能量的傳遞、信號不合理，也可產(chǎn)生純滯后，2.容量滯后τh（或h滯后時間τ是純滯后時間τ0和容量滯后τh的總和。τ和T過渡過程中的變化規(guī)律。滯后時間對對象的控制通道是不利的，如果存在于控制參數(shù)方向，控制系統(tǒng)時，都應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時間減小到最小。2.階躍反應(yīng)曲線法通過調(diào)節(jié)量的一個階躍變化尋找對象的動態(tài)特性。優(yōu)點(diǎn)：簡單易行。缺點(diǎn)：精度低。3.周期脈沖法態(tài)特性。優(yōu)點(diǎn)：能反應(yīng)條件波動時的結(jié)果。缺點(diǎn)：不能用于大滯后系統(tǒng)。稱為化工檢測儀表。傳感器叫傳感器。變送器送往控制器或顯示儀表，則傳感器就為變送器。一．測量過程與測量誤差1．測量過程由儀表讀得的被測值與被測量真值之間，總存在一定的差距，這一差距稱為測量誤差測量誤差通常用絕對誤差和相對誤差兩種方法表示。（1）絕對誤差(△)：理論上是指儀表指示值XI和被測量的真實(shí)值Xt之間的差值。（2）相對誤差(y)relativeerror：某一點(diǎn)的絕對誤差△與它的真實(shí)值xt（或x0）之比。衡量儀表優(yōu)劣的性能指標(biāo)1.精度等級2.指示變差（恒定度）3.靈敏度和靈敏限4.分辨力5.線性度6.反應(yīng)時間2.指示變差（恒定度）測量的正行程：被測參數(shù)由小變大。測量的反行程：被測參數(shù)由大變小。指示變差讀數(shù)點(diǎn)的指示變差。3．靈敏度(S)與靈敏限（也叫靈敏域）sensitivityα靈敏度(S):靈敏度是反映儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。儀表的指針線位移(或角位移)(Δa)與引起這個線（或角）位移的被測參數(shù)變化量(ΔX)的比值.S為儀表靈敏度S在數(shù)值上等于單位被測參數(shù)變化量所引起的儀表指針移動的距離(或轉(zhuǎn)角)SXa的參數(shù)變化。靈敏限:能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。反應(yīng)時間衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo).線性度線性度用來說明輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度。線性度——與理論擬合直線之間的最大偏差與測量儀表滿量程輸出范圍之比的百分?jǐn)?shù)表示。δf越大，線性度越不好。重復(fù)性表特性曲線一致，重復(fù)性就好，重復(fù)誤差小。重復(fù)性誤差：用各測量點(diǎn)指示值的最大偏差△Zmax與測量儀表滿量程輸出范圍之比的百分?jǐn)?shù)來表示。常見的便于傳輸和顯示的信號類型有：1．位移信號2壓力信號3電信號4光信號二．測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式從傳遞信號的連續(xù)性的觀點(diǎn)來看，在檢測系統(tǒng)中傳遞信號的形式可以分為模擬信號、數(shù)字信號和開關(guān)信號。五.工業(yè)儀表的分類按儀表使用的能源分類(1)氣動儀表:宜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的集中顯示與控制，與計算機(jī)聯(lián)用比較困難。(2)電動儀表:溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。(3)液動儀表:2．信息的獲得、傳遞、反映、和處理的過程分類:(1)檢測儀表：作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換。在生產(chǎn)過頻率等）或氣壓信號。(2)顯示儀表：作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來，包圖像顯示器等。(3)集中控制裝置：包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀、程序控制儀、數(shù)據(jù)處理機(jī)、電子計算機(jī)以及儀表控制盤和操作臺等。(4)控制儀表：可以根據(jù)需要對輸入信號進(jìn)行各種運(yùn)算（如放制儀表的微處理機(jī)等。(5)執(zhí)行器：能接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作人員執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制閥。按儀表的組成形式來分類:(1)基地式儀表:使使用受到限制。(2)單元組合式儀表:活性好。1．壓力：指均勻垂直的作用于單位面積上的力。物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工業(yè)上稱為壓力。壓力可用公式表示為：絕對壓力：以絕對零壓力為準(zhǔn)來表示的壓力。表壓:p表壓=p絕對壓力-p大氣壓真空度(被測壓力低于大氣壓):p真空度=p大氣壓力-p絕對壓力2．壓力表的分類測壓儀表或真空度儀表種類很多，按照其轉(zhuǎn)換原理不同,可分為四大類:流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱同，有U優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，精度較高，在現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室中使用。傾斜管微壓計。主要用于實(shí)驗(yàn)室或工程實(shí)驗(yàn)上適用。（1）被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。應(yīng)用廣泛。（2）機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量容式壓力變送器等。（3）液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的重量進(jìn)行測量。測量范圍大，精度高，允許誤差可小到0.05%~0.02%，但必須人工力表的標(biāo)準(zhǔn)儀表，不適于現(xiàn)場適用。工業(yè)生產(chǎn)中最常用的是彈性式壓力計和電氣式壓力計。二.彈性式壓力計原理：是利用各種形式的彈性元件。在被測壓力的作用下,彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性形變的原理而制成的壓力儀表.的拉力或壓力成正比。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、價格低廉、測量范圍廣、有足夠的精度，精度等級最高可達(dá)0.1級，測量幾百Pa~幾千MPa，現(xiàn)場等。在工業(yè)上是應(yīng)用最廣泛的一種測壓儀表。1.及被測介質(zhì)不同，所用的彈性元件的材料及形狀也不一樣。三．電氣式壓力計電氣式壓力計是泛指各種能把壓力轉(zhuǎn)換為電信號量電信號的壓力表。特點(diǎn)雜。實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報警，所以廣泛用于控制系統(tǒng)中。一般有壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置組成。壓力傳感器——把壓力信號檢測出來，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，信號處理裝置——包括指示器、記錄器、微處理機(jī)等。(應(yīng)變片式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器)二.壓力計的選用及安裝1．壓力計的選用（1）儀表類型的選用：考慮：1）滿足工藝生產(chǎn)要求，例如是就地還是遠(yuǎn)傳、自動記錄、報警、壓力測量精度、被測壓力高低。2）被測介質(zhì)的物化性質(zhì)，如粘度、腐蝕性、爆炸性等。3(1)確定儀表的測量范圍（被測量可按規(guī)定精度進(jìn)行測量的范圍）(2)精度等級：根據(jù)生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來選1．定義流量流量。總流量:某一段時間內(nèi)流過管道流量的總和叫總流量某一段時間內(nèi)的流量累計值。流量的表示方法：單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量(M)以體積表示的稱為體積流量(Q).兩者的關(guān)系為或（ρ表示流體密度）或（t表示時間）測量流體流量的儀表叫流量計測量流體總量的儀表叫總量計.2．流量計的種類（1）速度式流量儀表以測量流體在管道內(nèi)的速度作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例量計、堰式流量計等。（2）容積式流量計以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例如、橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。（3量式流量計流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)。例如慣性式質(zhì)量流量計、補(bǔ)償質(zhì)量流量計等。二.壓差式流量計壓差式流量計是基于流體的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。差壓式流量計的組成:節(jié)流裝置————用來測量壓差而顯示流量，有差壓計和差壓變U型管差壓計測出ΔP，計算Q。流體在管道中流動時,在節(jié)流裝置前后的管壁處,由于管道截面發(fā)前后產(chǎn)生壓力差，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象3.差壓式流量計的測量誤差（1）造成測量誤差的原因①被測流體工作狀態(tài)②節(jié)流裝置安裝不正確③孔板入口邊緣的磨用不正確三．轉(zhuǎn)子流量計1.特點(diǎn)：（1）適于小管徑（≤50mm）小流量的測量（用其他標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測量誤差大）（23）結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。（4）精度受所測介質(zhì)壓力、溫度、粘度影響比較大。大小。大小，是恒壓降，變節(jié)流面積的流量測量方法。結(jié)構(gòu)——玻璃，可以看到轉(zhuǎn)子的高度。4.電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計LZD）分兩大部分：流量變送部分、電動顯示部分轉(zhuǎn)子流量計適用范圍：五．橢圓齒輪流量計(容積式流量計）4．主要特點(diǎn)量越小，測量誤差越小，特別適于高粘度流體的測量。（1）最適用于高粘度流體的流量測量（2）所測流量不能太小（3）流體不能有固體顆粒，機(jī)械夾雜物，否則會引起齒輪磨損，以致?lián)p壞（4—10℃~60℃之內(nèi)。溫度過高，會使齒輪發(fā)生卡死般可達(dá)0.2%~0.5%量誤差。六.渦輪流量計是利用置于流體中的渦輪的轉(zhuǎn)速與流體速度成比例的關(guān)系，通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速來間接測得通過管道的體積流量。1．特點(diǎn)(1)測量精度高，復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，量程范圍寬，耐高壓，反應(yīng)(2)輸出電頻率信號，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。(3)被測介質(zhì)不能帶機(jī)械雜物，否則磨損渦輪且使精度降低。(4)降低了長期運(yùn)行的穩(wěn)定性，影響使用壽命。4.適用范圍作標(biāo)定其他流量計的標(biāo)準(zhǔn)儀表。七．電磁流量計（速度式儀表測量具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)——液體或纖維液體。3.特點(diǎn)（1）只能測量導(dǎo)電的液體，導(dǎo)電率必須大于水，最適合酸、蝕性液體的流量。精讀可達(dá)0.5級。（2）其輸出信號與流量之間的關(guān)系不受液體的物理性質(zhì)（例速度快，故可用來測量脈動流量。（3）壓力損失比較小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。（4）要求環(huán)境要高，容易受外界磁電場干擾的影響，使用不當(dāng)會大大影響測量精度。安裝時要遠(yuǎn)離一切磁源（如大功率電機(jī)、4.適用范圍：八．漩渦流量計（又稱渦街流量計）控制、能源計量及節(jié)能管理中常用的新型流量計。1.原理：利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。元件——柱狀物作為漩渦發(fā)生體，垂直插入流體中。（1）漩渦頻率的檢測有熱學(xué)法、電容法、差壓法等1.特點(diǎn)：（1）測量管內(nèi)無運(yùn)動部件，無機(jī)械磨損、使用壽命長，安裝維流量計壓力損失的1/4~1/2（2）測量精度高，可達(dá)1級。（3）測量范圍寬，其讀數(shù)不受流體物理狀態(tài)如溫度、壓力、密氣體流量，且節(jié)能效果明顯。（4）其輸出的脈沖信號，易于和數(shù)字儀表及計算機(jī)配合使用。九．質(zhì)量流量計例的輸出信號。在容器中液體介質(zhì)的高低——液位，測量液位的儀表——液位計容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度——料位，測量料位的儀表——料位計兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面——界位，儀表——界面計上述三種儀表統(tǒng)稱為物位儀表一．概述1．物位測量的意義（1）通過物位的測量可以獲知容器中所儲物質(zhì)（原料、半成品或程中各個環(huán)節(jié)所需的原料用量或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算——非常準(zhǔn)確測量出物位的絕對值。（2）根據(jù)物位來連續(xù)監(jiān)視或調(diào)解容器中流入流出物料平衡，以便——確地測出物位的相對值。（3）監(jiān)視或控制容器中介質(zhì)的物位，對它上下限進(jìn)行報警，一旦——控制生產(chǎn)，避免危險。2．物位計分類：物位儀表的種類很多，按其工作原理主要有下列幾種類型（1）直讀式物位儀表：用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻如玻璃管液位計、玻璃板液位計等。（2）差壓式物位儀表：利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進(jìn)行測量其高度）和差壓式物位儀表（間接測量此點(diǎn)對另一參考點(diǎn)的壓力（3）浮力式物位儀表：利用漂浮于液面上的浮子高度隨液位典型的敏感元件為浮筒，又稱為沉筒式液位計。力較大。（4）電磁式物位儀表：將物位的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，測電極式物位計和潮濕固體。（5）核輻射式物位儀表：利用核輻射線穿過物料時，物料對核輻而變化的原理。常用的是穿透力強(qiáng)的γ射線。目前，工業(yè)上使用的放射線物位計有連續(xù)式和間斷式兩種。（6）聲波式物位儀表：利用聲波在空氣中傳播速度不變的原面到探頭的距離，從而得到物位的高低。（7）光學(xué)式物位儀表：利用普通白熾燈光或激光等作為光源，利二.壓差式液位變送器根據(jù)流體靜力學(xué)原理，靜止液體內(nèi)某一點(diǎn)的以很方便地測量液柱壓力或壓差，將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。1．工作原理2．壓差式液位變送器，是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的這種抵消固定壓差實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)對齊的方法叫零點(diǎn)遷移。負(fù)遷移過程，叫負(fù)遷移。正遷移過程，叫正遷移。四.電容式物位傳感器體粉末、顆粒狀物的料位。1．工作原理體的分界面的高度。電容器是由兩個同軸圓柱極板作為內(nèi)外電極構(gòu)成的。2.液位的檢測位有測量導(dǎo)電液體和非導(dǎo)電液體之分。1）對于非導(dǎo)電介質(zhì)液位測量的電容式液位傳感器原理：同軸套筒形電容器。H層上，電容量大大增加，液位越高，覆蓋面積越大，電容器3．料位的檢測容易堵塞外電極的流通孔，造成“滯留，所以一般不用雙電極式粒。電容量的檢測：電容量很小（一般是幾個到十幾個pF轉(zhuǎn)換成另一個電信號，再將電信號放大后進(jìn)行測量。4）電容式物位傳感器的特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。但由于電容變化量不大，要精確也可用測量充放電電流的方法測定。（2因此要及時調(diào)整儀表。（3）對粘稠的液體應(yīng)注意其在電極上的黏附，以免影響儀表值，使儀表所顯示的液位比實(shí)際液位高。五.核輻射式物位計2．特點(diǎn)（1）能透過鋼板等各種固體物質(zhì)，不接觸被測物質(zhì)，故適用于高溫、高壓容器、有毒、爆炸性等介質(zhì)的物位測量。（2）不受外界環(huán)境（溫度、壓力、電磁場等）影響，故可在高溫、煙霧、強(qiáng)磁場等環(huán)境下工作。六.雷達(dá)式液位計微波是波長為0.001~1m的電磁波，具有電磁波的性質(zhì)，但又與普通的無線電波及光波不同。特點(diǎn)：（1）繞反射能力差，具有良好的定向輻射性能和傳播特性。（2）遇到各種障礙物都能產(chǎn)生良好的反射，介質(zhì)的導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，微波的反射效果越好。（3）在傳輸過程中受粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。（4）空間輻射裝置容易制造。1.雷達(dá)物位計的特點(diǎn)20世紀(jì)60年代中期從油輪的液面測量上發(fā)展起來的一種儀表。（1）由于它具有無盲區(qū)、屬于非接觸測量，測量速度快，測較大的場合下測量。（2）可以用來連續(xù)測量腐蝕性、高粘度或含固體顆粒、有毒的液體液位，最主要的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。（3）微波傳輸不需要空氣介質(zhì)，所以在真空或受壓條件下也能進(jìn)行測量。七．稱重式液罐計量儀2.優(yōu)點(diǎn)（1高壓、有毒、高粘度液體的測量。（2）由于沒有機(jī)械可動部件，使用壽命很長。但被測液體中不能混亂，產(chǎn)生誤差。（3）換能器怕熱，亦不宜用于高溫液位的測量。（4）測量精度主要受聲速ν隨溫度變化的影響，必須采取措施消除聲速變化的影響。位。八．檢測儀表的發(fā)展趨勢（123）多功能化。（45）專用化。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。一.溫度檢測方法溫度不能直接測量,只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換,以及的特性來加以間接測量。任意兩個冷熱程度完全一致。測溫物質(zhì)具備：①某一物理特性隨溫度發(fā)生變化，最好只與溫度有關(guān)。②隨溫度變化明顯。③測溫范圍要大。④有一定的復(fù)現(xiàn)性、穩(wěn)定性。溫度計的分類:1.按使用的測量范圍分6000C以上的測溫儀表叫高溫計;6000C以下的測溫儀表叫溫度計。2.按用途分標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表。3.按測量方式（1）接觸式：利用冷熱不同物體（感溫元件與被測對象）接觸進(jìn)行充分的熱交換,建立熱平衡，感溫元件與被測對象的溫度相有時破壞測溫現(xiàn)場，感溫元件易腐蝕，壽命有限。（2）非接觸式：測溫元件不與被測物體直接接觸，只通過接射強(qiáng)度來確定被測對象的溫度。測高溫1000~2000℃，精度較低，輻射能發(fā)射率、距離、空間介質(zhì)的影響。4.按工作原理分（1）膨脹式溫度計：根據(jù)液體或固體熱脹冷縮原理。-80~500℃）固體溫度計：雙金屬(兩熱α不同的金屬焊接在一起)(2)壓力式溫度計:利用封閉體積內(nèi)充以氣體或液體熱脹冷縮溫度計接觸式溫度計廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)等。最大優(yōu)點(diǎn)；防爆、防震，因?yàn)闆]有電氣元件。(3)熱電阻溫度計:利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的-200~500等。（4）熱電偶高溫計：利用金屬的熱電現(xiàn)象。將兩種不同的導(dǎo)—鉑熱電偶、鎳鉻—鎳硅、鎳鉻—考銅、鉑銠30—鉑銠6等廣泛用于各種設(shè)備。（5）輻射高溫計：物體輻射能隨溫度而變化。廣泛用于測量高于800℃的溫度。（6）比色高溫計：根據(jù)物體發(fā)光的顏色隨溫度而變化。非接觸處式溫度計（7）光學(xué)高溫計：根據(jù)物體發(fā)光的亮度隨溫度而變化。壞被測溫度現(xiàn)場、測溫上限能達(dá)到3000℃.但易受外界干擾、測量置中使用量最大的是熱電偶溫度計和熱電阻溫度計。雙金屬片：溫度→雙金屬片變形→自由端產(chǎn)生角位移→傳動機(jī)構(gòu)放大→指針偏轉(zhuǎn)于某一數(shù)值后，雙金屬片與螺釘不接觸，電路斷開，繼電器斷電，開關(guān)合，電熱絲開始加熱，使溫度上升。稱為兩位式溫度控制器。溫度的控制范圍可通過改變調(diào)節(jié)螺釘與雙金屬片之間的距離來調(diào)整。二.熱電偶溫度計mV配以測量毫伏的指示儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量指示或溫度信號的轉(zhuǎn)換。它的測量范圍廣（600~1300℃，特殊的可達(dá)2800用方便、測量準(zhǔn)確可靠，便于信號的遠(yuǎn)傳、自動記錄和集中控制，500以在16001）熱電效應(yīng)及測溫原理（1）熱電效應(yīng)兩根不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成閉合回路,當(dāng)兩端處于不同溫?zé)犭姮F(xiàn)象。產(chǎn)生熱電勢的三要素，不同材料、構(gòu)成閉合回路、存在溫差。熱電勢由兩部分組成：溫差電勢、接觸電勢①溫差電勢②接觸電勢3）關(guān)于插入第三種導(dǎo)線的問題利用熱電偶測溫時，必須采用某種儀表來測E，而儀表往往遠(yuǎn)離測溫點(diǎn)，這就要把熱電偶回路自由端斷開，接導(dǎo)線C，C對EAB(t,t0)有無影響。結(jié)論：①熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)線時，只要保證引入導(dǎo)線的兩端溫度相同，則對原熱電偶產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值無影響。①回路中串入更多種導(dǎo)線，只要引入導(dǎo)線兩端溫度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值。用途：為接入儀表提供理論依據(jù)。為開路測量金屬壁面等提供依據(jù)。電勢E。但必須保證兩插入點(diǎn)的溫度一致。3）常用熱電偶種類（1）要求：t呈直線性或簡單函數(shù)關(guān)系。要好。③物理化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，不易氧化與腐蝕。④材料組織均勻，韌性好，易加工成絲。⑤復(fù)現(xiàn)性要好（同種成分材料制成的熱電偶，其熱電性質(zhì)均相同不同材質(zhì)的熱電偶有不同特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇：測量范圍、放大系數(shù)、測量精度、抗腐蝕能力、價格等。成分檢測及儀表種物質(zhì)所占的比例。顯示儀表置。顯示儀表種類很多1．按使用能源分：電動顯示儀表；氣動顯示儀表2．按儀表顯示裝置的功能分指示式儀表：顯示被測量瞬時值積算式儀表：顯示被測量對時間積分結(jié)果記錄式儀表：記錄被測量隨時間變化的情況信號報警式儀表：反映被測量是否超越允許限值3．按顯示方式分：（1）移）的形式進(jìn)行連續(xù)模擬指示、記錄。記錄機(jī)構(gòu)。價格低廉，能反映變化趨勢。（1）印）被測值的儀表。原理：將各種連續(xù)變化的被測變量，通過模擬——數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字編碼，然后進(jìn)行數(shù)字顯示。清晰、醒目，無讀數(shù)誤差，便于遠(yuǎn)距離傳送、遠(yuǎn)方觀察。（3）計算機(jī)圖象顯示：將圖形、曲線、字符和數(shù)字等直接在屏幕大提高顯示功能。§4.2數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀是直接用數(shù)字量顯示被測值。一般應(yīng)具備模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度變換三大部分1.數(shù)字顯示儀表的特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）準(zhǔn)確度高、靈敏度高。（2）不會產(chǎn)生視差。（3）測量速度快，從每秒幾十次到上百萬次。（4）可方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，可與計算機(jī)配合。（5）好、耐振性好。（6）成本。第五章自動控制儀表其作用是將被控變量的測量值與給定值相比較，根據(jù)比較的結(jié)果往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對被控變量的自動控制。基地式控制儀表生產(chǎn)設(shè)備上。單元組合式儀表中的控制單元制。微處理器為基元路數(shù)字控制器、可編程序數(shù)字控制器（PLC）和各種計算機(jī)控制系統(tǒng)等。控制規(guī)律是指控制器的輸出信號與輸入信號之間隨時間變化的規(guī)律。位式控制、比例控制（P積分控制(I)、微分控制(D)及其組合(PI、PID)一.位式控制（一）雙位控制（開關(guān)控制）1．雙位控制器的理想特性（1）動作過程：p=pmaxe＞0（或e＜0）開Pmine＜0（或e＞0）關(guān)控制器有兩個輸出值即開，操縱變量不是出于最大就是處在最小。（2）特點(diǎn)：作用是斷續(xù)的，控制器只有兩個輸出值，執(zhí)行器只有而在給定值上下波動。二.比例控制（１）規(guī)律量△P與偏差信號e之間成比率關(guān)系。即：（為放大系數(shù)）△ｐ——輸出變化量（２）特點(diǎn)①放大倍數(shù)KcKp化對eKc相同的Kc，ｅ越大，輸出大。Kc的符號可以選擇，當(dāng)e↑時，p↑或p↓動，必有ｅ，控制輸出ｐ就變化。③有余差。２．比例度Kc越大，控制作用越強(qiáng)，實(shí)際上并不直接使用Ｋｐ是用比例度來衡量控制作用強(qiáng)弱。工業(yè)上常用比例度δ代替（１）定義：控制器輸入的相對變化量與相應(yīng)的輸出相對變化量之比的百分?jǐn)?shù)。儀表量程調(diào)節(jié)器的輸出范圍若P作，則（２）比例控制系統(tǒng)的過渡過程及余差①比例度對余差大小的影響△P＝Kce△P一定，δ越小，Kp越大，e越小些，余差越小δ越大，余差越大值不再相等，它們之間的差值就是余差。②比例度對過渡過程的影響三.積分控制（I）1．規(guī)律及特點(diǎn)（1）規(guī)律：控制器輸出的變化量△p與輸入的偏差e的積分成比例KＩ——積分速度，輸出信號隨時間增長（或減小）d△p/dt=KＩ·e液位上升就慢慢關(guān)小閥門；液位下降就開大閥門，e越大，閥門動作越快，只要有e存在，就連續(xù)不斷地改變閥門開度，直到e消失為止，控制器輸出變化速度與e成正比。積分控制作用輸出信號的大小，不僅取決于偏差信號的大小，且主要取決于e存在的時間長短，只要有e，盡管e可能很小，但它存在的時間越長，輸出信號變化越大。∵d△p/dt=KＩ·e只要有e，d△p/dt≠0，有輸出變化只有e=0時，△p才不變化，系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)（2）特點(diǎn)可以消除余差。p的變化跟不上e△P與e不是一一對應(yīng)的。當(dāng)e是常數(shù)A時e2．比例積分控制規(guī)律與積分時間積分控制作用是隨著時間積累才逐漸增強(qiáng)的，控制動作緩慢，控制不及時，因此積分作用一般不單獨(dú)使用，常常把比例與積分組合使用。比例控制：輸出信號與輸入e成比例，作用迅速，但有余差積分作用：能消除余差，但作用緩慢PI比例作用是即時的、迅速的在粗調(diào)的基礎(chǔ)上又加上細(xì)調(diào)積分作用是緩慢的、漸進(jìn)的這樣控制既及時，又能消除余差。（1）規(guī)律△p=△pp+△pＩKc·e出隨時間等速變化。(2)積分時間因?yàn)椋鲜娇杀硎緸榉e分時間對過渡過程的影響用中應(yīng)合理選擇控制器的參數(shù)Tl余差，又不過分降低其他品質(zhì)指標(biāo)。比例積分控制器兼有兩種控制作用的特點(diǎn)，并有比例度和積分用很廣。特別劇烈時，不及時，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生微分控制。1．微分控制規(guī)律及特點(diǎn)這種按被控變量變化的速度來操縱閥門的開度的控制稱為微分控制。（1）規(guī)律控制器輸出信號的變化與e變化速度成正比的控制規(guī)律稱微分控制。TD——微分時間——（e對時間的導(dǎo)數(shù)）偏差的變化速度的輸出大小與偏差變化的速度成正比，對于一