仪表基础知识

1、仪仪 表表 工工 培培 训训仪表基础知识仪表基础知识主讲主讲:第一节 仪表分类一.检测和过程控制仪表的分类方法，根据不同原则可以进行相应的分类.1.按仪表所使用的能源分类按仪表所使用的能源分类:气动气动.电动电动.液动仪表液动仪表.2.按组合形式:基地是仪表.单元组合仪表和综合控制装置.3.安仪表安装形式安仪表安装形式:现场仪表现场仪表.盘装仪表和架装仪表盘装仪表和架装仪表.4.根据仪表有无引进微处理器又可分为根据仪表有无引进微处理器又可分为:智能仪表和非智能仪表智能仪表和非智能仪表.5.按仪表信号形式:模拟仪表和数字仪表.二.检测与过程控制仪表最通用的分类方法是按仪表在测量与控制系统中的作用

2、进检测与过程控制仪表最通用的分类方法是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分行划分,一般分为检测仪表一般分为检测仪表.显示仪表显示仪表.调节仪表和执行器调节仪表和执行器.1.检测仪表根据被测变量的不同检测仪表根据被测变量的不同,根据化工生产五大变量又可分为温度检测仪表根据化工生产五大变量又可分为温度检测仪表,压压力检测仪表力检测仪表.流量检测仪表流量检测仪表.物位检测仪表和分析仪表物位检测仪表和分析仪表.2.显示仪表分为记录仪表和指示仪表.模拟仪表和数字仪表.记录仪表分为有纸记录和无纸记录.通常使用无纸记录.3.调节仪表分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表.由于微处理机的引入,又有可编程调节

3、器与固定程序调节器.4.执行器由执行机构和调节阀两部分组成.(1)执行机构按能源分:气动.电动和液动执行器 按结构形式分:薄膜式,活塞式和长行程执行机构.(2)调节阀根据其结构特点分:直通单座.直通双座.三通阀.角形阀.隔膜阀.蝶阀.球阀.偏心旋转阀.套筒阀.阀体分离法.高压阀等. 按流量特性分:直线.对数(等百分比).抛物线和快开等.总结:仪表之间互相渗透,彼此沟通.以上分类只是相对比较 合理.三.检测仪表五大变量按工作原理或结构形式分类1.压力:液柱式,弹性式,电气式,活塞式.2.温度:膨胀式,热电偶,热电阻,光学,辐射,3.流量:节流式，转子式，容积式，速度式，靶式，电磁，漩涡.4.物位

4、:直读式,浮力式,静压式,电学,声波,辐射,光学.5.成分:PH计,氧分析,色谱,红外,紫外.四.电动单元组合仪表分为八大单元电动单元组合仪表分为八大单元:变送单元变送单元,转换单元转换单元,调节单元调节单元,给定单元给定单元,运算单元运算单元,显示单元显示单元,执行单元执行单元,辅助单元辅助单元.五.基本知识1. 什么是两线制什么是两线制?两线制有什么优点？两线制有什么优点？答：两线制是现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线答：两线制是现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根导线既是电源线这两根导线既是电源线,又是又是信号线信号线.与四线制与四线制(两根电源线两根电源线,两根信号线两根

5、信号线)相比相比,两线制的优点是两线制的优点是:可节省大量电缆和可节省大量电缆和安装费用安装费用;有利于安全防爆有利于安全防爆.2.DDZ-III型与DDZ-II型仪表相比,有哪些主要特点?答:采用线性集成电路;采用国际标准信号制,现场传输信号为420mADC电流信号，控制室联络信号为15VDC,信号电流与电压转换电阻为250;集中统一供电,由电源箱供给各单元24V直流电源,并备有蓄电池作为备用电源;结构合理,功能多样;可构成安全火花型防爆系统.3.在在DDZ-III型仪表中型仪表中,为什么现场与控制室仪表之间采用为什么现场与控制室仪表之间采用420mADC电流信号电流信号,而控制而控制室内部

6、采用室内部采用15VDC电压信号电压信号?答答:因为因为420mADC电流信号适宜于现场和控制室之间远距离传输电流信号适宜于现场和控制室之间远距离传输,可以避免传输导线可以避免传输导线上压降损失引起的误差上压降损失引起的误差.而而15VDC电压信号适宜于控制室内部短距离联络电压信号适宜于控制室内部短距离联络,各仪表各仪表之间并联连接之间并联连接,便于设计安装和维修便于设计安装和维修.4.什么是两线制什么是两线制?两线制有什么优点两线制有什么优点?答答:两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根导线既是电源线这两根导线既是电源线,又是

7、又是信号线信号线.与四线制与四线制(两根电源线两根电源线.两根信号线两根信号线)相比相比,两线制的优点是两线制的优点是:可节省大量电缆和可节省大量电缆和安装费用安装费用;有利于安全防爆有利于安全防爆.5.安全火花:火花的能量不足以使周围可燃性气体构成点火源.6. 安全火花型防爆仪表:在正常状态下和事故状态下所产生的火花均为安全火花的仪表7. 安全火花型防爆系统:在危险场所使用安全火花型仪表,在控制室仪表和危险场所之间设置安全栅.上述二者缺一不可.8.检测仪表的外部干扰有(横向干扰)和(纵向干扰)两类,横向干扰产生的原因有(交变电磁场)(高压电场)和(高频干扰).避免和消除横向干扰的方法有(屏蔽

8、法)(输入端加入RC和LC滤波电路法)(连接导线远离强电磁场法);纵向干扰产生的原因有(地电流)(漏电流) (热偶丝焊于带电体上), 避免和消除纵向干扰方法(隔离法)(等电位屏蔽法)(平衡法) (接地法).9.在自动检测和自动控制系统中在自动检测和自动控制系统中,安全栅处于安全栅处于(现场现场)仪表与控制室仪表之间仪表与控制室仪表之间,与变送器配合与变送器配合使用的叫使用的叫(输入式输入式)安全栅安全栅,他的作用是他的作用是(为变送器配电并把来自变送器的为变送器配电并把来自变送器的420mA信号信号转换成与之隔离的转换成与之隔离的420mA电流输出电流输出);与执行器配合使用的叫与执行器配合使

9、用的叫(输出式输出式)安全栅安全栅,他的他的作用是作用是(将来自调节卡或调节器的将来自调节卡或调节器的420mA信号转换成与之隔离的信号转换成与之隔离的420mA电流输电流输出出)10.一个完整的计算机系统包括(硬件)和(软件)两大部分.通常把组成计算机的五个基本部分叫做硬件,这五个基本部分是(运算器)(存储器)(控制器)(输入设备)(输出设备).(运算器) (存储器)(控制器)合在一起称为计算机的主机.(输入设备)和(输出设备)统称为计算机的外部设备.把各种各样的程序叫做软件,软件大体由三大部分组成,即(系统软件)(应用软件)(程序设计语言).11.安全火花防爆仪表有安全火花防爆仪表有:差压

10、变送器差压变送器,温度变送器温度变送器,电电-气转换器气转换器,电电气阀门定位器气阀门定位器,安全栅安全栅.12.继电器和接触器的主要区别是什么?分别用于什么场合?答:继电器接点的允许电流较小,常用于控制回路;接触器接点的允许电流较大,常带有灭弧装置,用于主回路,直接控制马达.电磁阀等大功率负载.13.在控制电路中继电器的触点必须满足哪些要求?答:保证电气联接可靠;接触时不发生跳变;接触电阻小;触点有足够的机械强度,能经受一定的通路和断路次数;不受外界的影响,即接点电阻的值不受外界因素的变化而改变.14.基本继电线路的动作方式有基本继电线路的动作方式有(中断方式中断方式)(自锁方式自锁方式)(

11、振荡方式振荡方式)(双稳动作方式双稳动作方式)(延时动作延时动作方式方式);使继电器释放的方法有使继电器释放的方法有(直接切断电源法直接切断电源法)(电阻并联法电阻并联法)(电源并联法电源并联法).15.信号报警系统中信号报警系统中,有哪些基本的工作状态有哪些基本的工作状态?答答(1)正常状态正常状态:此时没有灯光或音响信号此时没有灯光或音响信号. (2)报警状态报警状态:当被测工艺参数偏离规定值或运行状态出现异常时当被测工艺参数偏离规定值或运行状态出现异常时,发出音响灯光信号发出音响灯光信号,以以警告值班人员注意警告值班人员注意. (3)接收接收(消音消音)状态状态:值班员发现报警信号以后值

12、班员发现报警信号以后,可按一下可按一下”接收接收“按钮按钮,从而解除音响信号，从而解除音响信号，保留灯光信号保留灯光信号, (4)复原状态复原状态:当故障排除以后当故障排除以后,报警系统恢复到正常状态报警系统恢复到正常状态.有些报警系统中备有复原按钮有些报警系统中备有复原按钮. (5)试灯状态试灯状态:用来检查灯光回路是否完好用来检查灯光回路是否完好,而且要求只能在正常状态下才能试灯而且要求只能在正常状态下才能试灯,在故障在故障状态下不能试灯状态下不能试灯,以防误判断以防误判断.16.在敷设电缆时应留出足够的备用长度在敷设电缆时应留出足够的备用长度,一般在室内留一般在室内留(0.31米米),室

13、外留室外留(0.52米米).17.要使电缆屏蔽层能起到良好的屏蔽效果要使电缆屏蔽层能起到良好的屏蔽效果,在做屏蔽接地时在做屏蔽接地时,应注意些什么应注意些什么?答答:为了保证电缆屏蔽层能起到良好的屏蔽效果为了保证电缆屏蔽层能起到良好的屏蔽效果,除了要保证屏蔽层有一接地电阻较小的接除了要保证屏蔽层有一接地电阻较小的接地极以外地极以外,还应保证以下二个方面还应保证以下二个方面: (1)屏蔽接地应尽量避免与电气接地合用屏蔽接地应尽量避免与电气接地合用,以防止电气设备等漏电流流经屏蔽层以防止电气设备等漏电流流经屏蔽层. (2)保证屏蔽层单点接地保证屏蔽层单点接地.除接地点以外除接地点以外,屏蔽层其他地

14、方不应与金属支架或设备接触屏蔽层其他地方不应与金属支架或设备接触,防防止地电位差在屏蔽层中形成地电流止地电位差在屏蔽层中形成地电流.18.仪表测量信号管线仪表测量信号管线(脉冲管线脉冲管线)应尽量短应尽量短,一般不应超过一般不应超过(15)米米.敷设时应保持敷设时应保持(1:101:20)的坡度。试压时的试验压力为操作压力的的坡度。试压时的试验压力为操作压力的(1.5)倍，停压（倍，停压（5）分钟，压力不降为合格）分钟，压力不降为合格.气密性试验应用压缩空气或其他气密性试验应用压缩空气或其他(惰性气体惰性气体),其试验压力等于其试验压力等于(操作压力操作压力),压力不降为合压力不降为合格格.

15、第二节第二节 测量误差测量误差 一.测量误差的分类.1.测量是以确定(量值)为目的的一组操作.2.测量工作实际上是一个比较过程,这个过程包括两个组成部分,即(试验)和(计算)两部分.3.仪表运行特性通常分为(静态)和(动态)特性.4.测量误差是(测量值)与(被测量实际值)之间的差值.5.测量误差分类.(1)按与被测量的关系来分按与被测量的关系来分,误差分为误差分为(定值误差定值误差)和和(累计误差累计误差). (2)按误差数值的表示方法按误差数值的表示方法,误差分为误差分为(绝对误差绝对误差)(相对误差相对误差)(引用误差引用误差).(3)按误差出现的规律按误差出现的规律,误差分为误差分为(系

16、统误差系统误差)(随机误差随机误差)(疏忽误差疏忽误差)(缓变误差缓变误差).(4).按仪表使用条件分按仪表使用条件分,误差分为误差分为(基本误差基本误差)和和(附加误差附加误差).6.名词解释(1)真值:变量本身说具有的真实值,它是一个理想的概念,一般无法得到,所以在计算时用约 定真值和相对真值来代替.(2)约定真值:是一个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计,实际测量中以没有系统误差的 情况下,足够多次的测量平均值作为约定真值.(3)相对真值:是高一级标准器的误差仅为低一级标准器的1/31/20时,可以认为高一级标准 器或仪表的示值为低一级的相对真值.(4).绝对误差绝对误差:测量结果与真

17、值之差测量结果与真值之差,即绝对误差即绝对误差(X)=测量值测量值-真值真值(5).相对误差相对误差:绝对误差与被测量值之比绝对误差与被测量值之比,常用绝对误差与仪表示值之比常用绝对误差与仪表示值之比,以百分数表示以百分数表示, 即即 相对误差相对误差=绝对误差绝对误差/仪表示值仪表示值*100%(6).引用误差引用误差:绝对误差与量程之比绝对误差与量程之比,以百分数来表示以百分数来表示,即引用误差即引用误差=绝对误差绝对误差/量程量程*100%(7).基本误差:仪表在规定参比条件下的最大误差.一般仪表的基本误差也叫仪表的允许 误差.(8).附加误差:仪表在非规定参比条件下使用时另产生的误差.

18、(9).系统误差系统误差:又称规律误差又称规律误差,误差的大小和符号均不改变或按一定规律变化误差的大小和符号均不改变或按一定规律变化.(10).随机误差:又称偶然误差,它的出现是随机的.(11).疏忽误差:也叫粗差,由于疏忽或精力不集中造成的误差.(12).精度等级精度等级:相对百分误差去掉相对百分误差去掉号和号和%号号,根据引用误差来划分根据引用误差来划分.(13).修正值修正值:绝对误差的相反数绝对误差的相反数.(14)缓变误差:由仪表内部元器件老化过程所引起的误差.7.简答题:(1)系统误差产生的原因和特点是什么系统误差产生的原因和特点是什么?答答:产生系统误差的主要原因是仪表本身的缺陷

19、产生系统误差的主要原因是仪表本身的缺陷,使用方法不正确使用方法不正确,使用者的习惯与偏向使用者的习惯与偏向,因因环环境条件的变化等境条件的变化等;其主要特点是容易消除和修正其主要特点是容易消除和修正.(2)偶然误差的特点和产生的原因?答:它的出现是随机的;产生的原因是复杂的,是许多因素变化共同作用所致.(3)疏忽误差产生的原因和特点?答:产生的原因是观察者的失误或外界的偶然干扰;其主要特点是无规律可循且与事实不符. 第三节第三节 仪表主要性能指标仪表主要性能指标一.在工程上仪表性能指标通常用在工程上仪表性能指标通常用(精确度精确度).(变差变差).(灵敏度灵敏度)来描述来描述.1.精确度:简称

20、精度,又称准确度,就是测量值接近真值的准确程度.通常用相对百分误差来表 示,相对百分误差公式如下: =X/(标尺上限值标尺上限值标尺下限值标尺下限值)*100%2.变差:是指仪表被测变量(输入信号)多次从不同方向达到同一数值时,仪表指示值之间的最 大差值.或者说外界条件不变的情况下,被测参数由小变大变化(正向特性)和反向特 性不一致程度,两者之差即为仪表变差.公式如下: 变差=max/(标尺上限值-标尺下限值)*100% 其中: max=A1A23.灵敏度:仪表对被测参数变化的灵敏程度,或者说是对被测量变化的反应能力,是在稳态下, 输出变化增量对输入变化增量的比值.即 S=L/x二.精度等级划

21、分:0.005 0.02 0.1 0.2 0.35 0.5 1.0 1.5 2.5 4等 仪表精度等级的标志在仪表标尺或标牌上,数值越小,精度越高. 误差来源主要指系统误差和随机误差.三.灵敏度和灵敏限的主要区别灵敏度和灵敏限的主要区别:灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度,或者说是对被测或者说是对被测量变化的反应能力量变化的反应能力,是在稳态下是在稳态下,输出变化增量对输入变化增量的比值输出变化增量对输入变化增量的比值.即即S=L/x；而；而 灵敏限是指能够引起仪表指示值发生变化的被测参数的最小变化量灵敏限是指能够引起仪表指示值发生变化的被测参数的最小变化

22、量.一般仪表的灵敏限一般仪表的灵敏限 的数值不大于仪表允许误差绝对值的一半的数值不大于仪表允许误差绝对值的一半.四.其他性能指标:1.非线性误差:检验曲线与相应直线之间的(最大偏差)若无其他规定,非线性误差是对输出而 言,按量程的(百分数)表示.2.时间常数:输入阶跃变化时,仪表的输出值达到稳态值的(63.2%)所需时间.3.全行程时间:当输入满量程阶跃变化时,输出由下限移动到上限或反行程移动所需(时间), 通常以全量程的(5%)作为输出下限值,全量程的(95%)作为输出上限值.4.滞后时间:又叫(时滞)它是当输出产生变化的瞬间直至它所引起的输出量开始变化的瞬间 为止的(时间间隔).5.稳定性

23、:是指规定工作条件下,输入保持恒定时,仪表输出在规定时间内保持不变的(能力).6.零漂零漂:仪表在参比工作条件下仪表在参比工作条件下,输入一个恒定的值输入一个恒定的值(零或测量范围下限值零或测量范围下限值)时的时的(输出变化输出变化)7.复现性:是在不同测量条件下,其测量结果的一致的程度.用(不确定度)来估计.8.可靠性可靠性:与仪表的维护量有关;维护量大,可靠性低,维护量小,可靠性高; 通常用通常用(平均无故障率时间平均无故障率时间MTBF)来描述来描述.9.滞环:由输入量值增加的上升段和减小的下降段构成的特性曲线所表征的现象.10.死区:输入量的变化不致引起输出量有任何变化的有限区间11.

24、回差:也叫变差,是输入量上升或下降时,同一输入的两输出值间的最大差值,回差包括 滞环和死区，并按量程的百分数来计算.五.综合误差综合误差:各种因素影响的误差的平方和的平方根各种因素影响的误差的平方和的平方根.e综综=(e02+ e12+e22+.)1/2 第四节第四节 常用仪表常用仪表.控制图形符号控制图形符号一一.常用检测元件图形符号常用检测元件图形符号1.热电偶热电偶 2.热电阻热电阻3.嵌在管道中的检测元件嵌在管道中的检测元件4.孔板孔板5.取压接头取压接头二.常用信号线图形符号常用信号线图形符号:1.电信号线电信号线: 或或 - - - - - - - - - - - - - -2.气

25、信号线气信号线3.导压毛细管导压毛细管4.液压信号线液压信号线三.仪表图形符号(直径为10mm或12mm的细实线圆圈）1.就地安装 2.盘面安装 3.盘后安装 四.执行机构图形符号1气动薄膜调节阀 - - -2.三通电磁阀五.仪表连线符号.1.仪表与工艺设备.管道上测量点的连接线或机械动力线 (细实线) 2.通用仪表信号线 (细实线) 3.连接线交叉4.连接线相接5表示信号的方向六.仪表位号:由字母代号组合和回路编号组合两部分组成,字母代号组合的第一字母代表被 控变量,后续字母代表仪表功能;回路编号组合根据装置和或工段来划分,一般 为35位.(字母代号组合和回路编号组合中间用短线连接)七.常用

26、的表示被测变量和仪表功能的字母代号有哪些? 字母字母 第一字母第一字母 后续字母后续字母 被测变量被测变量 修饰词修饰词 功能功能 T 温度温度 传送传送 P 压力或真空压力或真空 试验点接头试验点接头 F 流量流量 比比(分数分数) L 物位物位 灯灯 A 分析分析 报警报警 C 电导率电导率 控制控制 D 密度或比重密度或比重 差差 E 电压电压(电动势电动势) 检测元件检测元件 H 手动手动 I 电流电流 J 功率功率 扫描扫描 M 水分或湿度水分或湿度 Q 数量数量 积分累计积分累计 积分累计积分累计 R 放射性放射性 记录或打印记录或打印 S 速度或频率速度或频率 安全安全 开关或联

27、锁开关或联锁 U 多变量多变量 多功能多功能 V 粘度粘度 阀阀 W 重量或力重量或力 套管套管 Y 继动器继动器 第五节第五节 计量知识计量知识一.计量1.定义:把一个约定的(法定的或公认的)已知量和另一个同类型的已知量或暂时未知的同类 型的量进行比较,这种比较活动过程.2.计量单位:用以量度同类量的大小,习惯上公认数值为“”的一个标准量3.法定计量单位:国家以命令的形式公布,以法律的形式肯定的强制或允许使用的计量单位.4.法定计量单位的组成?(1)国际单位制的基本单位(2)国际单位制的辅助单位(3)国际单位制中具有专门名称的导出单位(4)国家选定的非国际单位制单位(5)由以上单位构成的组合

28、形式的单位(6)由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位词头5.计量单位共有(7)个基本单位.(2)个辅助单位.(19)个导出单位.其中(16)个科学家命名.15个非国际制单位6.七个基本单位为(1)长度 米 m （2）质量 千克 Kg (3)时间 秒 S (4)电流 安培 A (5)物质的量 摩尔 mol (6)热力学温度 开尔文 K (7)发光强度 坎德拉 cd7.两个辅助单位为(1)平面角 弧度 rad (2)立体角 球面度 sr8.计量范畴:几何量,力学,温度,电磁学,电子,时间频率,电离辐射,光学,声学,标准化学或物质.二.检定1.定义:为了评定计量器具的计量性能(准确度.稳定度.

29、灵敏度)并确定其是否合格所进行的 全部工作.2分类.(1)按计量器具的管理形式分为(强制检定)和(非强制性定)(2)按检定性质分(首次鉴定)(周期检定)(临时检定)(出厂检定)(抽样检定)(仲裁检定)3.计量检定应具备的最基本的条件?(1)应具备一个满足精度要求,可开展计量检定工作的环境条件.(2)要有满足精度要求的计量标准器.(3)要有合格的检定人员.4.检定对检定室环境的要求?(1)温度条件:(200.53).(2)相对湿度:60%-70%.(3)采取防震措施.(4)采取防尘,防腐蚀措施,灰尘含量应小于0.25mg/m.(5)对使用有毒物质检定室采取隔离防污染措施.(6)采取必要的安全防护

30、设施,包括工作服,拖鞋,更衣柜等.三.校准1.定义:确定计量器具示值误差的全部工作2.校准的要求:(1)环境条件:以满足仪表现场使用条件为准.(2)仪器:作为校准用的标准仪器,其误差限应是被校表误差限的1/31/10(3)人员:经有效的考核,取得合格证书.四.量值传递量值传递:通过检定通过检定.将国家基准所复现的计量单位量值通过标准逐级传递到工作计量将国家基准所复现的计量单位量值通过标准逐级传递到工作计量 器具器具,以保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系统以保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系统.五.常用计量标准器:(1)数字多用表(2)标准电压电流源(3)标准气动压力信号源(4)多功

31、能便携式校准仪 第六节第六节 电工和电子学知识电工和电子学知识1.电源质量指标电源质量指标:电压电压.频率稳定性频率稳定性.供电可靠性供电可靠性.2.电源瞬时中断电源瞬时中断:电动回路仪表的允许瞬时中断时间一般为电动回路仪表的允许瞬时中断时间一般为(5ms),继电器一般为继电器一般为(0.55ms)3.(UPS)是交流不间断电源装置的简称,是一种高可靠性交流电源设备.UPS通常由两套系统构成,一套用(蓄电池储能),另一套直接使用(交流电网),两者互为备用,通过电子开关切换,换换时间为(几毫秒之内).4.UPS有(旋转型)和(静止型),静止型静止型UPS由由(整流器整流器)(蓄电池组蓄电池组)(

32、逆变器逆变器)(静态电子开关静态电子开关)等等组成组成.5.熔断器:俗称保险,用于过流和短路保护,主要由(绝缘管)和(熔体)组成;熔体一般为(线状) (片状)或(网状);小电流熔体一般选用(铅锡合金).(锌)等低熔点材料.大电流熔体 常用(银).(铜)等高熔点材料.6.自动开关由(触头系统)(灭弧室)(操作机构)以及(脱扣装置)组成.不仅能正常通断电路,而切能在过电流.短路.失欠压等非正常情况下自动保护.有塑料外壳型(DZ型)和框架式(DW型)两大类.7.常用测量电路是常用测量电路是(电桥电路电桥电路);电桥可分为电桥可分为(平衡电桥平衡电桥)和和(不平衡电桥不平衡电桥).8.数字电路中的二进制和十进制之间的转换采用