检测仪表及控制装置第一章 检测及控制基绪论

1、1南京化工职业技术学院 自动控制系主讲主讲:邓素萍邓素萍2第一章第一章 检测与控制基础检测与控制基础 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.2 控制装置的基本概念控制装置的基本概念 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念 1.4 仪表的质量指标仪表的质量指标 1.5 现场仪表使用中的保护现场仪表使用中的保护3 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.1.0 概述概述2. 检测仪表的概念3. 自动检测系统的概念4. 控制仪表的概念5. 自动控制系统的概念1. 生产过程自动化的概念F干扰信号调节器调节器执行器执行器被控对象被控对象 测量变送器测量变送器Z测量信号X(

2、给定值)= x-z偏差-P控制信号Q操作变量Y被控变量自动化装置自动化装置生产装置生产装置显示记显示记录仪表录仪表4 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.1.1 自动检测系统构成自动检测系统构成传感器传感器:是用来感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，它可以将被测参数转换成一定的便于传送的信号（如电信号或气压信号），又称一次仪表。显示器显示器:是自动检测系统显示或输出被测量数值的装置，又称二次仪表.数据处理装置数据处理装置:用来对测量数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换、相关分析等 工艺变量: T-温度 P-压力 L-液位高度 F-流量 A-成分 P-压力差

3、(压差)工艺对象传感器(变送器)显示器数据处理装置控制执行被测变量T.P.L.F.A电信号I.V数据D5 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.1.2 检测仪表的构成检测仪表的构成敏感元件敏感元件:是直接感受被测量的元件 ，其作用是对被测量作出响应，把它转换为适合测量的物理量。转换部分转换部分: 是把敏感元件产生的物理量转换成相应的电信号。测量放大部分测量放大部分:将转换部分输出电信号转换成易于处理的电压、电流、频率等信号敏感元件转换部分测量放大部分被测变量T.P.L.F.A位移 压差 R.C.L.E适合传送的物理量 I.V电信号 电信号 I.V.f1. 结构组成结构组成6 1.1

4、 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.1.2 检测仪表的构成检测仪表的构成敏感元件转换部分测量放大部分被测变量T.P.L.F.A位移 压差 R.C.L.E适合传送的物理量 I.V电信号 电信号 I.V.f1. 结构组成结构组成7 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 1.1.2 检测仪表的构成检测仪表的构成1.检测仪表分类检测仪表分类检测仪表分类检测仪表分类过程量检测仪表：过程量检测仪表：温度检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表、流量检测仪表、成分分析仪表等。 电工量检测仪表：电工量检测仪表：电压表、电流表、惠斯顿电桥等。机械量检测仪表机械量检测仪表 ：位移传感器应力传感器、速度

5、传感器等8 1.2 控制仪表的基本概念控制仪表的基本概念 1.2.1 控制装置的分类控制装置的分类 1.2.0 自动控制系统构成自动控制系统构成F干扰信号调节器调节器执行器执行器 被控对象被控对象 测量变送器测量变送器Z测量信号X(给定值)= x-z偏差-P控制信号Q操作变量Y被控变量自动化装置自动化装置生产装置生产装置按所使用的能源分：按所使用的能源分：气动控制仪表电动控制仪表液动控制仪表1659 1.2 控制仪表的基本概念控制仪表的基本概念 1.2.2 电动控制装置的信号制及传输方式电动控制装置的信号制及传输方式国际统一标准信号：国际统一标准信号：气动控制装置：采用0.14MPa的压缩空气

6、为能源 信号范围为0.02 0.1MPa的标准信号电动控制装置：多采用24V直流供电 现场传输信号为直流电流I 范围：4 20mADC 控制室联络信号为直流电压V范围：1 5VDC 信号电流I与电压V的转换电阻为R=250。 1.信号制信号制 采用何种统一标准信号进行联络和传输的问题2.信号的传输方式信号的传输方式10 1.2 控制仪表的基本概念控制仪表的基本概念 1.2.2 电动控制装置的信号制及传输方式电动控制装置的信号制及传输方式2.信号的传输方式信号的传输方式电流传输电流接收的串联制传输方式 II电流传输电C接收的并联制传输方式 I V电流压输电压 接收的并联制传输方式 VV11 1.

7、2 控制仪表的基本概念控制仪表的基本概念 1.2.2 电动控制装置的信号制及传输方式电动控制装置的信号制及传输方式3. 四线制变送器和两线制变送器四线制变送器和两线制变送器四线制送器四线制送器四线制变送器.I 420mAR 250 V 15V DC输入输入输出输出电源电源+_送至下一个仪表二线制送器二线制送器E 24V DC二 线制变送器.I 420mA_R 250 V 15V DC输入输入输出输出+电源电源送至下一个仪表供电电源和输出信号分别采用两根导线传输供电电源和输出信号共用两根导线传输（既是电源线又是信号线）12 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念1.3.0 概述概述1.

8、3.1误差的分类误差的分类1. 测量的概念与方法2. 测量范围和量程的概念3. 测量误差的概念4. 测量的表示方法按误差出现的规律来分：1.系统误差2.随机误差3.疏忽误差按误差仪表使用的条件来分：1.基本误差2.附加误差按误差随时间变化的规律来分：1.静态误差2.动态误差仪表常用的是按误差的表示方法来分：1.绝对误差2.相对误差3.引用误差直接测量间接测量静态测量动态测量离线测量在线测量接触式测量非接触式测量测量方法：测量方法：13静态测量静态测量 动态测量动态测量间接测量间接测量 直接测量直接测量 游标卡尺游标卡尺测量方法：测量方法： 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念14在

9、线测在线测量量 离线测量离线测量 产品质量检验 非接触式测量非接触式测量 接触式测量接触式测量 雷达测速雷达测速 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念测量方法：测量方法：在生产过程中或流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。15 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念1.3.1误差的分类误差的分类仪表常用的是按误差的表示方法来分：1.绝对误差2.相对误差3.引用误差相对误差相对误差%100%100XT%100M%100XXMINMIAX引引用误差引用误差绝对误差：绝对误差： =XT16例题1:如某化学反应釜中物料实际温度为300。仪表的示值为298.5，则

10、求测量的绝对误 和测量的相对误差？上例被测介质的实际温度为300，用一台量程为0一400的仪表测量，示值为298。则可求得测量的绝对误差、测量的引用误差？例题2:用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，或用2.5V量程测量同一只1.5V干电池的电压，问：问示值相对误差哪一个大？选择该量程合理吗？ 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念1.3.1误差的分类误差的分类17 1.3 测量与误差的基本概念测量与误差的基本概念1.3.2测量系统的误差测量系统的误差nii12引总测量仪表1测量仪表2测量仪表3测量仪表i系统系统输入输入1引2引3引4引系统系统输出输出 18 1.4

11、 仪表的质量指标仪表的质量指标1.4. 1 精度精度(精度等级精度等级)1.仪表的基本误差2.仪表的允许误差3.如何判断仪表的精度是否合格？4.仪表的精度等级例：某指针式电压表的精度为例：某指针式电压表的精度为1.5级，用它来测量电压级，用它来测量电压时可能产生的满度相对误差为时可能产生的满度相对误差为1.5% ,该仪表的最大基本该仪表的最大基本误差为误差为1.5% ，即该仪表的允许误差为，即该仪表的允许误差为1.5% 。19 1.4 仪表的质量指标仪表的质量指标1.4. 1 精度精度(精度等级精度等级)精度和精确度的关系精度和精确度的关系20 1.4 仪表的质量指标仪表的质量指标1.4.2

12、回差（变差）回差（变差）1.4.4 线性度线性度 1.4.5 稳定度稳定度 1.5 现场仪表使用中的防护现场仪表使用中的防护%100max标尺下限标尺上限反正XX%100max标尺下限标尺上限理论标定XXL21 1.4 仪表的质量指标仪表的质量指标1.4.2 回差（变差）回差（变差）1.4.4 线性度线性度 %100max标尺下限标尺上限反正XX%100max标尺下限标尺上限理论标定XXL22 1.4 仪表的质量指标仪表的质量指标1.4.3 灵敏度灵敏度 1.4.5 稳定度稳定度 %100XS是反映仪表对被测变量变化灵敏程度的指标。当仪表达到稳态时，仪表输出信号变化量与引起此输出信号变化的输入

13、信号（被测参数）变化量X之比表示灵敏度S。 是指检测仪表在规定的条件下保持其检测特性恒定不变的能力。通常在不明确影响量时，稳定性是指检测仪表不受时间变化影响的能力。检测仪表的检测特性随时间的慢变化，即输入量不变，但输出量随时间的变化而缓慢变化的现象，称为漂移。产生漂移的主要原因有两个方面：一方面是仪器自身结构参数的变化；另一方面是周围环境的变化对输出的影响，最常见的漂移是温漂。 23 1.5 现场仪表使用中的防护现场仪表使用中的防护1.防爆问题防爆问题 爆炸是由于氧化或其他放热反应引起的温度和压力突然升高的化学现象，它具有极大的破坏力。产生爆炸的条件是：产生爆炸的条件是：存在爆炸性物质；爆炸性物质与空气相混合后，其浓度在爆炸限以内；存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧或过热； 爆炸性物质和危险场所的划分爆炸性物质和危险场所的划分 把爆炸性物质分为矿井甲烷、爆炸性气体和蒸汽、爆炸性粉尘和纤维等三类。 爆炸危险场所的划分为气体爆炸危险场和粉尘爆炸危险场所。24 1.5 现场仪表使用中的防护现场仪表使用中的防护2.防腐蚀问题防腐蚀问题 防腐蚀概念防腐蚀概念 防腐蚀措