过程控制仪表及装置

1、过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第1页页掌握控制仪表的信号标准及使用方法掌握控制仪表的信号标准及使用方法掌握控制仪表防爆知识掌握控制仪表防爆知识理解理解DDZ-DDZ-型仪表的型号含义和命名方法型仪表的型号含义和命名方法 掌握掌握DDZ-DDZ-型仪表分析方法型仪表分析方法能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电压信号接线的道理压信号接线的道理能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义第第1章章 过程控制仪表的基本知识过程控制仪表的基本知识知识目标知识目标

2、技能目标技能目标过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第2页页1.1 控制仪表的信号制控制仪表的信号制1.2 电动仪表信号标准的使用电动仪表信号标准的使用1.3 控制仪表的防爆知识控制仪表的防爆知识1.4 过程控制仪表的型号命名过程控制仪表的型号命名1.5 过程控制仪表的分析方法过程控制仪表的分析方法过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第3页页1.1 1.1 信号制信号制下限下限上限上限20kPa(0.2Kgf/cm20kPa(0.2Kgf/cm2 2) )100kPa(1Kgf/cm100kPa(1Kgf/cm

3、2 2) )电流信号电流信号负载电阻负载电阻mAmA欧欧0-10mA0-10mA欧欧欧欧过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第4页页1.2 电动仪表信号标准的使用电动仪表信号标准的使用现场与控制室仪表之间采用现场与控制室仪表之间采用直流电流信号直流电流信号 优点：直流比交流干扰少优点：直流比交流干扰少 直流信号对负载的要求简单直流信号对负载的要求简单 电流比电压更利于远传信息电流比电压更利于远传信息 缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们 必须串联。必须串联。 要求：要求：接收仪表输入电阻小接收仪表输入电阻小 任何一个

4、仪表在拆离信号回路之任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两个输入端短前首先要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号而失去信号 仪表无公共接地点，须浮空工作仪表无公共接地点，须浮空工作变送器变送器发送者发送者rrIoRL1RL2负载负载接受者接受者现场现场控制室控制室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第5页页控制室内部仪表之间采用直流电压信号控制室内部仪表之间采用直流电压信号IoViRL1RL2RL3现场现场控制室控制室优点：优点： 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。任何一

5、个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。要求：接收仪表的输入阻抗要足够高要求：接收仪表的输入阻抗要足够高过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第6页页1.3 1.3 仪表防爆的基本知识仪表防爆的基本知识气动仪表从本质上来说具有防爆性能（不可能产生气动仪表从本质上来说具有防爆性能（不可能产生火花）。火花）。电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。原因：在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体原因：在某些生产现场

6、存在着各种易燃、易爆气体（炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险（炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸，场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。因而必须具有防爆性能。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第7页页1.1.防爆仪表的标准防爆仪表的标准防爆仪表的分类防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志防爆仪表的标志国家标准国家标准GB3836.1GB3836.1爆炸性环境用防爆电气设备通用要求爆炸性环境用防爆电气设备通用要求iaIICT5iaIICT5，iaII

7、CT6iaIICT6，dIIBT3dIIBT3过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第8页页防爆仪表的分类防爆仪表的分类S特殊型特殊型 n无火花型无火花型 q充沙型充沙型 O充油型充油型 P正压型正压型 i本质安全型本质安全型 e增安型增安型 d隔爆型隔爆型 按照国标按照国标GB3836.1GB3836.1规定，防爆电气设备分为两大类：规定，防爆电气设备分为两大类： I I 类：煤矿井下用电气设备类：煤矿井下用电气设备 IIII类：工厂用电气设备类：工厂用电气设备IIII类类( (工厂用工厂用) )电气设备又分为电气设备又分为8 8种类型。其标志如下：种

8、类型。其标志如下： 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第9页页在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆炸主要有两方面原因：炸主要有两方面原因：2.2.仪表过高的表面温度仪表过高的表面温度IIII类类( (工厂用工厂用) )防爆仪表的分级和分组就是针对防爆仪表的分级和分组就是针对上述两个方面进行的。上述两个方面进行的。1.1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪因故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气体或蒸汽表外的气体或蒸汽过程控制仪表及装置过程

9、控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第10页页防爆仪表的分级防爆仪表的分级0.45MICR 0.45MICR 0.5dmax 0.5dmax II C II C 0.8MICR0.45 0.8MICR0.45 0.9 dmax0.5 0.9 dmax0.5 II B II B MICR0.8 MICR0.8 d dmax0.9 max0.9 II A II A MICR MICR d dmax (mm) max (mm) 级别级别根据：最大试验安全间隙根据：最大试验安全间隙d dmax max 或或 最小点燃电流的比值最小点燃电流的比值MICRMICR根据：仪表最高表面温度

10、根据：仪表最高表面温度450450T1T1300300T2T2200200T3T3135135T4T48585100100最高表面温度最高表面温度T6T6T5T5温度组别温度组别仪表的最高表面温度仪表的最高表面温度= =实测最高表面温度实测最高表面温度实测时环境温度实测时环境温度 + +规定最高环境温度规定最高环境温度过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第11页页防爆仪表的标志防爆仪表的标志防爆仪表的防爆标志为防爆仪表的防爆标志为“”；仪表的防爆等级标志的顺序为：；仪表的防爆等级标志的顺序为：。过程控制仪表常见的防爆等级有。过程控制仪表常见的防爆等级有

11、iaIICT5 ( (iaIICT6) )和和dIIBT3二种。前者表示二种。前者表示II类本质安全型类本质安全型ia等级等级C C级级T5T5组；后者表示组；后者表示II类隔爆型类隔爆型B B级级T3T3组。组。防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。 硝酸乙脂硝酸乙脂 二硫化碳二硫化碳 乙炔乙炔 氢、水煤气氢、水煤气 IIC 乙醚、二乙醚、二乙醚乙醚 二甲醚、丙烯二甲醚、丙烯醛、碳化氢醛、碳化氢 环氧丙烷、丁二烯、环氧丙烷、丁二烯、乙烯乙烯 丙烯脂、二甲醚、环丙烷、丙烯脂、二甲醚、环丙烷、市用煤气市

12、用煤气 IIB 亚硝酸乙脂亚硝酸乙脂 乙醛、三乙醛、三甲胺甲胺 环乙烷、戊烷、环乙烷、戊烷、己烷、庚烷、辛己烷、庚烷、辛烷、汽油、煤油、烷、汽油、煤油、柴油、戊醇、己柴油、戊醇、己醇、环乙醇醇、环乙醇 乙醇、丁醇、丁烷、乙醇、丁醇、丁烷、醋酸丁脂、醋酸戊醋酸丁脂、醋酸戊脂、环戊烷、丙烯、脂、环戊烷、丙烯、乙苯、甲醇、丙醇乙苯、甲醇、丙醇 甲烷、氨、乙烷、丙烷、甲烷、氨、乙烷、丙烷、丙酮、苯、甲苯、一氧化丙酮、苯、甲苯、一氧化碳、丙烯酸、甲脂、苯乙碳、丙烯酸、甲脂、苯乙烯、醋酸乙脂、醋酸、氯烯、醋酸乙脂、醋酸、氯苯、醋酸甲脂苯、醋酸甲脂 IIA T685100 T5100135 T4135200

13、 T3200300 T2300400 T1450 组别组别过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第12页页 过程控制仪表的防爆措施过程控制仪表的防爆措施过程控制仪表主要有过程控制仪表主要有: : 隔爆型防爆仪表隔爆型防爆仪表 本质安全型防爆仪表本质安全型防爆仪表 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第13页页隔爆型防爆仪表隔爆型防爆仪表特点：特点：仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内 防爆措施：防爆措施：v采用耐压采用耐压8080100N/cm100N/cm2 2以上的表壳

14、以上的表壳v表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽的引燃温度所规定的数值的引燃温度所规定的数值v表壳接合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容表壳接合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容积和易爆性气体的级别采用规定的数值积和易爆性气体的级别采用规定的数值使用注意：使用注意：* *揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能 * *长期使用会逐渐降低防爆性能长期使用会逐渐降低防爆性能 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第14页页本质安全型防爆仪表本质安全型防爆仪表v正常状态指在设计规定条件下的工作状态

15、，故障状态正常状态指在设计规定条件下的工作状态，故障状态指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。及电源故障等情况。v本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪表，在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热表，在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。本质安全型本质安全型iaia和和ibib两个等级分别表示：两个等级分别表示： 在正常工作、一个故障和两个故障时均不能在正常工作、一个故

16、障和两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。点燃爆炸性气体混合物的电气设备。 在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体的电气设备。体的电气设备。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第15页页控制系统的防爆措施控制系统的防爆措施要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要求，必须满足：求，必须满足：1.1.在危险场所使用安全火花型防爆仪表在危险场所使用安全火花型防爆仪表2.2.在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全

17、栅变送器变送器安全栅安全栅控制器控制器安全栅安全栅执行器执行器现场现场危险场所危险场所控制室控制室非危险场所非危险场所要真正实现安全火花防爆，必须注意：要真正实现安全火花防爆，必须注意：4 4方面的要求。方面的要求。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第16页页（8）执行单元：气动执行器、电气阀门定位器等。）执行单元：气动执行器、电气阀门定位器等。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第17页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第18页页在变送单元中：在变送单元中： W

18、-温度和温差；温度和温差；Y-压力；压力； C-差压。差压。在调节单元中：在调节单元中：L-连续；连续； D-断续。断续。在运算单元中：在运算单元中： J-加减；加减； S-乘除；乘除；K-开方。开方。在显示单元中：在显示单元中： Z-指示；指示； J-记录；记录；B-报警；报警； S-积算。积算。在执行单元中：在执行单元中： Z-直行程；直行程；J-角行程。角行程。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第19页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第20页页第三个字母表示测量参数或仪表品种第三个字母表示测量参数

19、或仪表品种第二个字母代表仪表大类，字母含义同第二个字母代表仪表大类，字母含义同DDZ-型仪表型仪表过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第21页页过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第22页页总体分析思路总体分析思路从仪表整体结构上看，模拟式控制仪表有两种构成形式：从仪表整体结构上看，模拟式控制仪表有两种构成形式： 1.1.仪表整机采用单个放大器，仪表整机采用单个放大器， 其放大器可由若干级放大电路或不同的放大器串其放大器可由若干级放大电路或不同的放大器串联而成。联而成。 属于这一类的仪表有：属于这一类的仪表有：

20、DDZ-IIDDZ-II型仪表、型仪表、 大部分的变送器、气动仪表等。大部分的变送器、气动仪表等。 2.2.整机由数目不等的运算放大器电路以不同形式（主整机由数目不等的运算放大器电路以不同形式（主要是串联形式）组装而成。要是串联形式）组装而成。 采用运算放大器的仪表都属于这一类构成形式采用运算放大器的仪表都属于这一类构成形式 如：如：DDZ-IIIDDZ-III型系列、型系列、I I系列、系列、EKEK系列仪表等。系列仪表等。 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第23页页采用单个放大器的仪表分析采用单个放大器的仪表分析fiKKKKxy1采用单个放大器

21、的仪表一般有如下的结构：输入部分、放采用单个放大器的仪表一般有如下的结构：输入部分、放大器和反馈部分。大器和反馈部分。KiKKf+ zi zfxy输入部分输入部分放大器放大器反馈部分反馈部分ifKyxK. .在满足在满足的条件时，仪表的输出与输入关系仅取决于的条件时，仪表的输出与输入关系仅取决于输入部分的特性和反馈部分的特性；输入部分的特性和反馈部分的特性；2. 2. 在满足在满足的条件时，放大器的净输入的条件时，放大器的净输入e e趋向于零（趋向于零（ e e 00）。）。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第24页页分析方法分析方法 1 1、将仪表

22、划分为输入部分、放大器和反馈部分；、将仪表划分为输入部分、放大器和反馈部分； 2 2、对各个部分分析，重点是输入部分和反馈部分；、对各个部分分析，重点是输入部分和反馈部分； 3 3、求出整机输出与输入之间的关系，得整机特性。、求出整机输出与输入之间的关系，得整机特性。 比较环节的确定可以从放大器的输入端即比较环节的确定可以从放大器的输入端即e e所加位置着手；所加位置着手；取样环节的确定可以从仪表的输出信号回路着手取样环节的确定可以从仪表的输出信号回路着手 。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第25页页采用运算放大器的仪表分析方法采用运算放大器的仪表

23、分析方法这类仪表的线路是由这类仪表的线路是由。由于每一个运算放大器电路的输出电阻很小，而由于每一个运算放大器电路的输出电阻很小，而输入电阻又都足够大，这样，前、后级运算放大输入电阻又都足够大，这样，前、后级运算放大器电路之间相互影响很小。器电路之间相互影响很小。分析这类仪表时，分析这类仪表时，。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第26页页运算放大器的基本知识运算放大器的基本知识输入端输入端(+(+、-)-)：+ +端为同相输入端端为同相输入端 - -端为反相输入端端为反相输入端U UT T 为同相端对地的电压为同相端对地的电压U UF F 为反相端对

24、地的电压为反相端对地的电压电压差电压差U Ud d 从同相端到反相端从同相端到反相端输出端：输出端：U Uo o 为输出端对地的电压为输出端对地的电压( (输出电压输出电压) )UTUFUdUoU+U电源端（电源端（U+ U+ 、U- U- ）分析线路时往往把运算放大器看成是双端输入、单端输出的分析线路时往往把运算放大器看成是双端输入、单端输出的三端器件。三端器件。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第27页页运算放大器的基本性能运算放大器的基本性能222dcFTFTFUUUUUUU222dcFTFTTUUUUUUUUc为共模输入电压为共模输入电压Ud

25、为差模输入电压为差模输入电压任何一个运算放大器，其允许承受的任何一个运算放大器，其允许承受的U Uc c和和U Ud d都有一定的限制都有一定的限制，制造厂规定了运算放大器的最大差模输入电压，制造厂规定了运算放大器的最大差模输入电压( (又称差模又称差模输入范围输入范围) )和最大共模输入电压和最大共模输入电压( (又称共模输入范围又称共模输入范围) )。运算放大器的输出电压和电流也都有一定的限制，最大输出运算放大器的输出电压和电流也都有一定的限制，最大输出电压一般比电源电压低电压一般比电源电压低1 12V,2V,最大输出电流一般为最大输出电流一般为5mA5mA或或10mA10mA，在仪表电路

26、中需要输出大电流时，往往采用三极管进行电，在仪表电路中需要输出大电流时，往往采用三极管进行电流放大。流放大。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第28页页理想运算放大器的基本理想运算放大器的基本性能性能+ + +K Ko oR Ro oR Ri iU UF FU UT TI IbFbFI IbTbTU Ud dU Uo o输入电阻：输入电阻：Ri Ri输出电阻：输出电阻：Ro Ro0开环增益：开环增益：Ko Ko失调、漂移为零失调、漂移为零正常正常差模输入为差模输入为0：UTUF（Ud0）输入端电流为输入端电流为0：IbF0，IbT0过程控制仪表及装置

27、过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第29页页基本运放电路：反相端输入基本运放电路：反相端输入= 0= 0UFUTUoUiR1R2R3UT = ?UT = 0UF = ?211212FiORRUUURRRR12RRUUio1 1输出电压与输入电压成正比，其比例系数为输出电压与输入电压成正比，其比例系数为R R2 2/R/R1 1；2 2输出与输入极性相反；输出与输入极性相反；3 3反相端不接地，但反相端不接地，但U UF F =0 =0，故称反相端为，故称反相端为“虚地虚地”；4 4输入电阻约等于输入回路电阻输入电阻约等于输入回路电阻R R1 1；5 5输入回路电流输入

28、回路电流I Ii i，全部流经反馈回路，即，全部流经反馈回路，即I If f = = I Ii iIiIf过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第30页页基本运放电路：同相端输入基本运放电路：同相端输入= UiUT = ?UT = UiUF = ?112FORUURR211oiURUR UFUTUoUiR1R2R31 1输出电压与输入电压成正比，其比例系数为（输出电压与输入电压成正比，其比例系数为（1+R2/R11+R2/R1）；）；2 2输出与输入极性相同；输出与输入极性相同；3 3同相端和反相端存在共模电压同相端和反相端存在共模电压UC =Ui ；4

29、 4输入电阻等于运放本身的输入电阻，通常为输入电阻等于运放本身的输入电阻，通常为1 1 500M500M。 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第31页页基本运放电路：差动输入基本运放电路：差动输入UT = ?UF = ?212112FiFORUURRRURR2211()oiTiFidRRUUUURR1在满足在满足R1 /R3= R2 /R4 电阻匹配条件时，差动输入放大器电路的输出电压仅电阻匹配条件时，差动输入放大器电路的输出电压仅仅取决于两个输入电压之差仅取决于两个输入电压之差Uid = UiT -UiF ，即这种电路只放大差动信号，不，即这种电路

30、只放大差动信号，不放大共模信号，且与差动信号放大共模信号，且与差动信号Uid 成正比，比例系数为成正比，比例系数为R2/R1。输出电压与。输出电压与差动信号极性相同。差动信号极性相同。 在仪表线路中，往往取得在仪表线路中，往往取得R1=R3、R2=R4，形成所谓对称差动运放电路。，形成所谓对称差动运放电路。2运算放大器输入端存在共模电压运算放大器输入端存在共模电压 UFUTUoUiTR1R2R3UiFR4 IbT =0434TiTRUURR IbF =0UT =UFR1 /R3= R2 /R4过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第32页页基本运放电路：

31、电压跟随器基本运放电路：电压跟随器UoUiU0 = Ui 特点特点：输入电阻高：输入电阻高 输出电阻低输出电阻低 它在仪表电路应用中，起隔离作用它在仪表电路应用中，起隔离作用12RRUUio211oiURUR 21ooiTiFidUURUUURU0 = Ui过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第33页页运算放大器的单电源供电运算放大器的单电源供电运算放大器需要电源，通常有运算放大器需要电源，通常有2种供电方式：单电源供电和双种供电方式：单电源供电和双电源供电电源供电UoUTUFE= Ep +EoUoUTUFEp En出于仪表总体设计的需要、便于仪表的安

32、装以及变送器采用出于仪表总体设计的需要、便于仪表的安装以及变送器采用二线制等原因，在仪表线路中，一般都采用单电源供电，即二线制等原因，在仪表线路中，一般都采用单电源供电，即由一组由一组+24V电源供电。电源供电。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第34页页运算放大器的使用条件运算放大器的使用条件运算放大器不论采用单电源供电还是双电源供电，运算放大器不论采用单电源供电还是双电源供电，都必须满足以下条件：都必须满足以下条件：UoUTUFUU0V24V19V2V12V12V7V10V0V24V23V1V12V12V11V11V共模输入电压范围共模输入电压范

33、围输出电压范围输出电压范围过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第35页页III型仪表中运放的供电型仪表中运放的供电DDZ-IIIDDZ-III型型等系列仪表的信号范围为等系列仪表的信号范围为1 15V5V，在，在24V24V单电源供电时，显单电源供电时，显然不能满足共模输入范围的要求。然不能满足共模输入范围的要求。UoUTUFE= Ep +EoEp En为此，在仪表的电路中，采用电平移动的方法，即为此，在仪表的电路中，采用电平移动的方法，即另加电平移动电源另加电平移动电源U UB B ，以便使，以便使U UT T 和和U UF F 进入共模输入范围以内

34、进入共模输入范围以内。 另加电平移动电源另加电平移动电源U UB B 之后，运算放大器电路在单电源供电时以之后，运算放大器电路在单电源供电时以U UB B 为为基准的运算关系，跟双电供电时以地（基准的运算关系，跟双电供电时以地（0V0V）为基准的）为基准的运算关系，在形运算关系，在形式上完全相同式上完全相同。在在DDZ-IIIDDZ-III型仪表及其它系列仪表中，所有接收仪表型仪表及其它系列仪表中，所有接收仪表的的输入电路均采用这种形式的电路。输入电路均采用这种形式的电路。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第36页页分析方法分析方法 采用运算放大器的

35、仪表分析方法是把整个仪表线路采用运算放大器的仪表分析方法是把整个仪表线路分成一个个运算放大器电路单独地进行分析，最后再综分成一个个运算放大器电路单独地进行分析，最后再综合得到整机的特性。因此，采用运算放大器的仪表线路合得到整机的特性。因此，采用运算放大器的仪表线路分析的基础是单个运算放大器电路的分析。分析的基础是单个运算放大器电路的分析。 单个运算放大器电路的分析方法通常有如下两种：单个运算放大器电路的分析方法通常有如下两种： 1.1.利用基本运算放大器电路的关系式利用基本运算放大器电路的关系式2.2.利用理想运算放大器输入端的两个特征利用理想运算放大器输入端的两个特征过程控制仪表及装置过程控

36、制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第37页页利用基本运算放大器电路的关系式利用基本运算放大器电路的关系式 要点要点：熟练灵活掌握基本运算放大器电路的关熟练灵活掌握基本运算放大器电路的关系式系式，就能很容易看出运算放大器电路的运算关系，并就能很容易看出运算放大器电路的运算关系，并能很快地了解整个仪表的特性。能很快地了解整个仪表的特性。当然，仪表中的实际电路，有时可能是两种基本电当然，仪表中的实际电路，有时可能是两种基本电路的合成，或者输入回路电阻和反馈回路电阻包含有电路的合成，或者输入回路电阻和反馈回路电阻包含有电容等非纯阻性元件。容等非纯阻性元件。 这时可以采用叠加法、等效

37、电源定理、这时可以采用叠加法、等效电源定理、Y Y变换、变换、阻抗变换法等方法进行处理，将这些比较复杂的运算放阻抗变换法等方法进行处理，将这些比较复杂的运算放大器电路转化为基本电路。大器电路转化为基本电路。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院第第38页页利用理想运算放大器输入端的两个特征利用理想运算放大器输入端的两个特征 理想运算放大器输入端的两个特征：理想运算放大器输入端的两个特征： （1 1）差模输入电压等于零，即）差模输入电压等于零，即U Ud d=0=0或或U UT T=U=UF F； （2 2）输入端输入电流等于零，即）输入端输入电流等于零，即I IbTbT=0=0，I IbFbF=0=0。 这两个特征是分析运算器放大电路输入这两个特征是分析运算器放大电路输入输出关系输出关系的出发点的出发点 关键：关键：求得运算放大器两个输入端的电位求得运算放大器两个输入端的电位U UT T和和U UF F 根据电路具体结构，找出输入、输出信号与根据电路具体结构，找出输入、输出信号与U UT T、U UF F之之间的关系，然后依据间的关系，然后依据U UT T=U=UF F，求出输出与输入之间的关系。，求出输出与输入之间的关系。方法：方法：断开反馈又保证等效，把原电