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涡街流量计 工程制图在仪器仪表设计中的应用 课 程 论 文题 目: 课 程: 姓 名: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 2013 年 12 月 19 日摘要：仪器仪表（英文：instrumentation） 是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于生产过程过程自动控制中的气动调节仪表，和自动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面，在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大，对国民经济有巨大倍增和拉动作用，有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。工程制图在仪表设计制造过程中也发挥了非常重要的作用。关键词：精密、自动化、智能化、涡街流量计。Engineering drawing in instrument design application（School of Physical and Electron, YanCheng University of Teachers, YanCheng 224002，China）Abstract：Instrumentation is used for detection, measurement, observation, calculation of various physical quantities, material composition, physical parameters such as appliances or equipment.Vacuum leak detectors, pressure gauges, measuring instrument, microscope, multipliers are instruments.Generally, instrument may also have automatic control, alarm, signal transmission and data processing and other functions, for example for the production process automatic control of the pneumatic control instruments, and automatic regulating instrument, as well as the DCS instrument control system are part of instrumentation.Instruments and meters wide application field, covering industrial, agricultural, transportation, science and technology, environmental protection, national defense, culture and education of health, peoples life in all aspects, in the development of national economy, all trades and professions in the running process of bear the gatekeeper and guide task.Due to its special position, role, to the national economy has huge multiplication and pulling effect, has a good market demand and the huge development potential.Engineering drawing in instrument design and manufacturing process also plays a very important role.Key words: Precision, automation, intelligent.0 引言 仪器仪表应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面，在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。在设计制造过程的初期，图纸的绘制、修改、校验和模拟操作都会大量运用工程制图中的各种技能及辅助软件。那么工程制图在仪器仪表的设计中有哪些应用呢？主要应用有一下三点：1)对仪器仪表进行最初的构筑；2)根据仪器仪表的用途，功能，运转环境对设计的产品进行修改；3)通过运用如AutoCAD这样的强大的计算机辅助软件对设计的产品进行全面展示和模拟运行。1 应用基础1.1 基础运用原理 工程制图是一门专业基础学科，以几何画法的投影理论为基础，以直尺、圆规、图板为工具，以黑板、木模、挂图为媒介，已有200多年的历史。机械工程制图是体现工科特点的入门课程，也是工科学生必须学习的专业基础课程之一。在培养学生作为创造性思维基础的空间想象力及构思能力和促进工业化进程等诸多方面发挥了重要的作用。工程图是生产中必不可少的技术文件，是在世界范围通用的“工程技术的语言”。正确规范的绘制和阅读工程图一名技术工程人员必备的基本素质。 1.1.1 基础理论 1）制图基本知识：包括制图标准，平面图的绘制。 2）制图基本技能：包括尺规绘图、徒手绘图及计算机绘图。 3）基础理论：包括几何画法及有关的图学理论。 4）图样表达基础：包括投影制图及物体的图样表达方法。 5）零件图、装配图的读图与绘制等。2 应用范围2.1 主要用途科学技术是第一生产力，仪器是科学技术发展的重要“工具”。著名科学家王大珩先生指出，“机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”，是科学研究的“先行官”，是军事上的“战斗力”，是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻，仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。 2.1.1仪器技术1） 传感技术：传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础，它也是仪器仪表实现控制的基础。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础，并且是由于控制达到的精度和状态，必需感知，否则不明确控制效果的控制仍然是盲目的控制。 广义而言传感技术必须感知三方面的信息，它们是客观世界的状态和信息，被测控系统的状态和信息以及操作人员需了解的状态信息和操控指示。在这里应注意到客观世界无穷无尽，测控系统对客观世界的感知主要集中于与目标相关的客观环境（简称既定目标环境），既定目标环境之外的环境信息可通过其它方法采集。被测控系统可以是简单的物或单一的样本，可以是复杂的无人直接操纵的自动系统，可以是有人（群）在内操作的大型自动化系统或社会活动系统，也可以是人体。以人体健康、生理、心理状态为目标的传感技术是医疗诊治仪器的基础和核心。操作人员可以是单人，但在系统化、网络化的情况下常为不同岗位下的操作人员群体。 窄义而言，传感技术主要是客观世界有用信息的检测，它包括有用被测量敏感技术，涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术；信息融合技术，涉及传感器分布，微弱信号提取（增强），传感信息融合，成像等技术；传感器制造技术，涉及微加工，生物芯片，新工艺等技术。2) 系统集成技术：系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平，特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响，它是系统级层次上的信息融合控制技术，包括系统的需求分析和建模技术，物理层配置技术，系统各部份信息通信转换技术，应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下，还包括各级操作人员需求分析技术。3) 智能控制技术：智能控制技术是人类以接近最佳方式，通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术，是直接涉及测控系统的效益发挥的技术，是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从目前发展趋势看，在企业信息化ERP/MES/PCS三级结构的计算机测控系统中，软件的价格已超过硬件的3倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制技术包括仿人的特征提取技术，目标自动辨识技术，知识的自学习技术，环境的自适应技术，最佳决策技术等。4) 人机界面技术：人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。它使仪器仪表成为人类认识世界、改造世界的直接操作工具。仪器仪表、甚至配有仪器仪表的主设备、主系统的可操作性、可维护性主要由人机界面技术完成。仪器仪表具有一个美观、精致、操作简单、维护方便的人机界面，常成为人们选用仪器仪表及配有仪器仪表的主设备、主系统的一个重要条件。 人机友好界面技术包括显示技术、硬拷贝技术、人机对话技术、故障人工干预技术等。考虑到操作人员从单机单人向系统化、网络化情况下的许多不同岗位的操作人员群体发展、人机友好界面技术正向人机大系统技术发展。此外，随着仪器仪表的系统化、网络化发展，识别特定操作人员、防止非操作人员的介入技术也日益受到重视。5) 可靠性技术：随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大，可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施，大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。这些部门一旦出现故障，将导致灾难性的后果。因此装置的可靠性、安全性、可维性、特别是包括受测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维性显得特别重要。像2003年8月15日美国、加拿大大面积停电的事故，是决不应由部分设备故障而扩展造成！ 仪器仪表和测控系统的可靠性技术除了测控装置和测控系统自身的可靠性技术外，同时还要包括受测控装置和系统出现故障时的故障处理技术。测控装置和系统可靠性包括故障的自诊断、自隔离技术，故障自修复技术，容错技术，可靠性设计技术，可靠性制造技术等。6) 防护等级：IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示仪器仪表和电器离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示仪器仪表和电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。3. 智能仪器概述微处理器在20世纪70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的发展，电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密，形成了一种全新的微型计算机化仪器。由于这种含微型计算机的电子仪器拥有对数据的存储、运算、逻辑判断、自动化操作及与外界通信的功能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器，以区别于传统的电子仪器。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理方面发展，并具有模糊判断、故障判断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等功能，使智能仪器向更高的层次发展。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。4. 智能仪器的结构智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路.其中主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出(I/O)接口电路等组成，或者它本身就是一个单片微型计算机；模拟量输入/输出通道用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成；人机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成；通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令，目前生产的智能仪器一般都配有GP-IB等通信接口。智能仪器的软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序，其内容包括：通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置；根据仪器设置的功能和工作方式，控制I/O接口电路进行数据采集、存储；按照仪器设置的参数，对采集的数据进行相关的处理；以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。接口管理程序是面向通信接口的管理程序，其内容是接收并分析来自通信接口总线的远程命令，包括描述有关功能、操作方式与工作参数的代码；进行有关的数据采集与数据处理；通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。5. 智能仪器的主要特点与传统的电子仪器相比较，智能仪器具有以下几个主要特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋钮式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不在相互限制和牵连。智能仪器广泛使用键盘，使面板布置于仪器功能部件的安排可以完全独立的进行，明显改善了仪器前面板及有关功能部件结构的设计，这样既有利于提高仪器技术指标又方便了仪器的操作。6 应用辅助工具AutoCAD（Auto Computer Aided Design）用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计的计算机设计辅助软件为工程制图在建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工等等领域发挥了重要的作用。3.1.工具特点1）具有完善的图形绘制功能；2）有强大的图形编辑功能； 3）可以采用多种方式进行二次开发或用户定制；4）可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力； 5）支持多种硬件设备； 6）支持多种操作平台； 7）具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能。3.2工具基本功能1）平面绘图：能以多种方式创建