过程控制 花冠

1、合肥学院过程控制与仪表课程学习报告 题 目： 温度检测与变松 班 级： 13级自动化（1）班 姓 名： 花 冠 学 号： 1305031042 组 别： 第五组 指导教师： 谢宇老师 完成时间： 2016年12月2日 温度检测与变送一、 有关温度及温度检测的概述 ² 温度是表示物体冷热程度的物理参数。在日常生活中，我们习惯用感觉来判别物体的冷热，用手摸冰感到冰是凉的，用手摸热水壶觉得是烫的。冰的冷说明它的温度低，热水壶的热说明它的温度高。对于温度的概念，我们可以简单的理解为温度是表示物体冷热程度的物理量。从分子运动论，我们知道物体的温度同大量分子的无规则运动速度有关。当物体的温度升高

2、时，分子运动的速度就加快，反过来说，如果我们用某种方法来加快分子无规则运动的速度，那么物体的温度就升高。从而我们可以理解，热水的温度高，冰水的温度低，是因为它们的分子运动速度不同，可见分子运动速度决定了物体的热状态。所以我们把物体大量分子的无规则运动叫做热运动。 那么我们是如何来测量温度的呢？ 测量温度的方法可以通过从测量体与被测介质接触与否来分为接触式测量和非接触式测量。 接触式通过测量体与被测介质的接触来测量物体的温度；简单、可靠、测量精度较高。但由于要达到热平衡，因而产生了滞后。而且可能与被测介质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。 非接触式测量即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温

3、度。以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。典型的非接触测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量等等。其测温范围很广，其测温上限原则上不受限制；测温速度比较快，而且可以对运动体进行测量，但一般测温误差较大。 二、常用测量仪表 电的测温仪表精度高，信号又便于传输。因此热电偶和热电阻在工业生产和科学研究领域得到了广泛应用。1、热电偶温度计 热电偶的测温原理：是利用热电偶的热电效应来测量温度的。 ² 热电效应将任意两种不同的导体A、B组成一个闭合回路，只要其连接点l、2温度不同，在回路中就产生热电动势的现象。 图1最简单的热电

4、偶测温系统从物理上看，热电偶回路产生的热电动势主要是由接触电势组成的。当两种不同导体A、B接触时，由于导体两边的自由电子密度不同，在交界面上便产生电子的互相扩散。扩散达到平衡时，在A、B两个导体间的电位差称为接触电动势，其值决定于两种导体的材料种类和接触点的温度。可见当时存在热电动势。且有性质：在热电偶回路中接入第三种导体时，只要接入第三种导体的两个接点温度相等，回路中总电势值不变。热电偶的这种性质在使用上有着重要的意义，它使我们可以方便地在热电偶中接入所需的测量仪表和导线来测量温度。由热电偶测温原理可知，测温关键要使冷端温度恒定或相等（使用补偿导线给以解决）。为了消除冷端温度变化（即冷端温度

5、不为0度时，因为仪表的分度表是在冷端温度为0度的条件下得到的）对测量精度的影响，可采用冷端温度补偿。 Ø 冷端温度补偿（常用方法） 理论上，热电偶是冷端以0为标准进行测量的。然而，通常测量时仪表是处于室温之下的，但由于冷端不为0，造成了热电势差减小，使测量不准，出现误差。因此为减少误差所做的补偿措施就是冷端温度补偿。热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的(环境)温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的测量不准确称为热电偶的冷端补偿。大

6、多数测量仪器具有自动冷端补偿组态功能。计算校正法（微机测温常用） 利用补偿导线使热电偶冷端延伸到了温度相对恒定的地方，但只要冷端温度不为0度，则必须对指示值进行校正。其中为所测得的热电势；可在测的后查表得出电势；为校正后的热电势，经查表可得出实际温度 。 工业常用热电偶外型结构形式： 普通型热电偶，主要由热电极、绝缘管、保护套管、接线盒、接线端子组成；铠装热电偶；多点式热电偶；此外，还有隔爆热电偶、表面热电偶、抽气热电偶等，适用于各种特殊场合。Ø 2、热电阻温度计 Ø 测温原理：是基于金属导体或半导体的电阻会随温度的变化而变化的特性。因此只要测出感温元件热电阻的阻值变化，就

7、可测得被测温度。 Ø 结构组成：一般包括电阻体、绝缘子、保护套管和接线盒等部分。 Ø 图2热电阻的结构组成特点：测量精度高，在测量500 以下温度时，它的输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高，可在1K1000 范围内测温。另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传，同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温(200650 )测量中得到了广泛的应用。Ø 热电阻分类：l 铂电阻：物理、化学性质稳定，测温精度高。 l 铜电阻：价格便宜，电阻与温度呈线性关系。在50150 测温范围内稳定性好，在测量精度要求不是很高、温度较低的场合广泛应用。 半导体热敏电阻：将一些金属氧化

8、物按一定比例混合、压制和烧结而成。它的体积小，因此热惯性小，适用于快速测温，灵敏度高；但非线性严重，互换性差，测温范围较窄（-50300 ）。 三、温度检测仪表的选用 Ø 温度检测仪表的选择原则 l （1）必须满足生产工艺要求。根据测温范围和精度等级确定仪表量程及其精度等级。 l （2）必须注意仪表的工作环境。 （3）需要注意仪表的安装与正确使用。 四、DDZ-型温度变送器² 变送器-一种将被测的过程参数(如温度、压力等)变换成标准统一信号的仪表。 Ø DDZ仪表(电动单元组合仪表：DDZ仪表有两大系列，即DDZ-型（以晶体管分立元件为基础采用010mADC标准统

9、一信号）和DDZ-型（以集成电路为基础采用420mADC或l5VDC标准统一信号）。 Ø 温度变送器作用：将温度或mVDC信号变换成标准统一信号，其输出给显示仪表或调节器实现对温度的显示或自动控制。 Ø 变送器的量程调整、零点调整和零点迁移的概念 ² 量程调整（满度调整）-目的是使变送器的输出信号的上限值 (型变送器为20mADC)与测量范围的上限值 相对应，即提高测量精度。量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号y与输入信号x之间的比例系数，如图所示。 图3量程的调整零点调整和零点迁移-其目的都是使变送器输出信号的下限值 。(即标准

10、统一信号下限值)与测量范围的下限值 相对应。在 0时为零点调整；在 时为零点迁移。正迁移、负迁移。意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。 DDZ型温度变送器主要特点、优点： l （1）采用了线性集成电路，提高了仪表的可靠性，稳定性及各项技术性能。 l （2）采用了线性化电路，使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系。 l （3）采取了安全火花防爆措施，可用于危险场所中的温度或直流毫伏测量。 DDZ型温度变送器的种类： l 热电偶温度变送器：输入热电势毫伏信号 l 热电阻温度变送器：输入热电阻信号给输入回路 l 直流毫伏温度变送器：输入直流毫伏信号 这三种温度变送器在线路结

11、构上都由放大单元和量程单元组成。 DDZ型温度变送器结构 图4 DDZ型温度变送器结构框图量程单元：作用是实现热电偶冷端温度补偿、整机调零和调量程。放大和输出单元：作用是将量程单元输出的直流毫伏信号进行电压及功率放大，然后整流输出电流、电压信号（420mADC或l5VDC标准统一信号）。 DDZ型温度变送器工作原理 热电偶的热电势 与调零调量程回路的信号 和非线性反馈回路的信号 进行综合后，输入放大单元进行处理，变送器输出为420mADC或l5VDC标准统一信号。DDZ型温度变送器的输出电流或电压信号与被测温度是成线性关系的，即热电势与成线性关系。5、 心得体会 经过了一个学期的过程控制的学习

12、，但是除了实验外并没有多少实际设计的机会，课程设计与理论课程和实验有着很大的区别，它是一个综合性很强的课程环节，也是我们所必须经历的一个学习阶段。在课程设计中，我们在学会学会理论知识的同时，还会加深自己对这门课程的理解，在这门课程设计当中，我们能学到一些软件的运用，结合一些其他课程，通过互相结合，相互渗透，来得到我们所需的数据、结论以及使我们掌握更多的知识。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，过程控制已经成为当今工业生活应用中空前活跃的科目，在生活中可以说得是无处不在。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在整整两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相