化工仪表及自动化电子档

1、.：.；绪 论自动化技术在工业、农业、科技以及人们的日常生活中发扬着重要的作用。自动化技术作为国家高科技的重要组成部分，其程度高低已成为衡量国家科技实力和各个行业现代化程度的重要标志。化工、炼油、食品、轻工等化工类型消费过程自动化简称化工自动化。即在化工设备上，配备一些自动化安装，自动丈量消费过程中的重要工艺参数，并与计算机或自动控制安装、执行机构相配合实现对消费过程的自动控制。这种用自动化安装来管理化工消费过程叫化工自动化。 实现化工消费自动化目的重要意义加快消费速度，降低消费本钱，提高产品产量和质量。减轻劳动强度，改善劳动条件，使工人从繁重的劳动中解脱出来。保证平安消费，防止事故发生与扩展

2、，延伸设备运用寿命，提高设备利用才干。改动劳动方式，使工人逐渐由膂力劳动转向脑力劳动。组成一个完好的消费过程控制系统普通有控制器、执行器、被控过程或被控对象和丈量变送器四个环节，其中控制器、执行器和丈量变送器都属于检测控制仪表。普通以为自动控制系统由检测控制仪表和被控过程被控对象两部分组成。 大型化、现代化、多种类、精细化的过程消费系统消费自动化的开展过程可分为三个阶段。 第一阶段：采用一些自动检测仪表检测主要工艺参数，第二阶段：采用先进的自动检测仪表和控制系统 第三阶段：开场采用电子计算机控制，消费过程控制的开展由原来车间集中控制转向工厂综合自动化开展平面化管理，这是目前自动化开展的一个重要

3、方向。实现化工消费过程自动化，普通要包括自动检测、自动维护、自动支配和自动控制等方面的内容。自动检测系统:利用各种检测仪表对主要工艺参数进展自动检测、指示或记录，“了解消费进展的情况。自动信号和连锁维护系统：是消费中的一种平安安装。自动信号和连锁维护系统:对某此关键性参数设有自动信号联锁安装，当工艺参数超越了允许范围，系统自动地发出声光报警信号，以提示及时采取措施。自动支配系统:根据预先规定的步骤自动地对消费设备或消费过程进展某种周期性的操作。自动开停车系统：按照预先规定的步骤，使消费过程自动投入运转或自动停车。 自动控制系统:对消费中某些关键性参数进展自动控制，使它们在遭到干扰的影响而偏离正

4、常形状时，能自动地调回到规定的的数值范围内。 自动控制系统是自动化消费的中心部分，液位变送器控制器执行器 自动控制系统是在人工控制的根底上产生和开展起来的，其主要安装包括丈量元件与变送器、自动控制器、执行器，分别替代了人的眼、脑、手三个器官。1.自动控制系统的组成1 被控对象:在自动控制系统中，我们将需求控制其工艺参数的消费设备或机器。2 自动控制安装起控制造用。 丈量元件与变送器 检测工艺参数或再转换成某一特定信号如电流、电压、气压信号 自动控制器 根据变送器送来的信号与工艺上要求的参数进展比较运算，并发出信号到控制阀。 执行器：根据控制器送来的信号对阀门的开度进展调解。2.信号和变量这个信

5、息就是信号电压、电流、压力、位移等等也叫变量。 指向方框的信号U表示施加到系统或环节上的独立变量，称为输入变量，分开方框的信号表示系统或环节送出的变量，称为输出变量设定值给定值：被控变量的目的值预定值，称为设定值 进水量Q1会引起水位变化，这种引起被控变量动摇的外来要素，在自动控制系统中称为干扰或扰动引起水位变化的出水量Q2，它是执行器控制阀动作的结果，是控制系统来以补偿干扰的作用，Q2具有实现控制造用的参数叫支配变量，即受控制器支配，用以使被控变量坚持设定值给定值的物料量或能量，称为支配变量。控制阀输出的q的变化称为控制造用，控制造用和干扰都是作用于对象的输入信号，它们对对象的作用方向是相反

6、的。Q2的流体叫支配介质，可以是流入对象的，也可以是对象流出的。故自动控制系统是一个闭环系统。闭环系统自动控制系统的方块图中信号沿箭头方向前进,经过假设干环节后,最后又前往到起始点。开环系统 自动控制系统的方块图中信号沿箭头方向前进,最后前往不到起始点。 控制系统的输出信号(被控变量)不反响到系统的输入端，因此也不对控制造用产生影响的系统，称为开环控制系统。把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反响。反响信号的作用方向与设定信号相反，即偏向信号为两者之差，这种反响叫做负反响；反之为正反响。在闭环控制系统中，把输出信号被控变量经过丈量元件和变送器后，又前往到系统的

7、输入端，与给定值进展比较，这种系统的输出信号直接或经过一些环节前往到系统的输入端的做法叫反响。负反响反响信号能使原来的信号减弱。与原来信号方向相反。正反响反响信号能使原来信号加强。自动控制系统控制方法根本上是采用负反响的方法。自动控制系统是具有被控变量负反响的闭环系统，1.3自动控制系统的分类1. 按被控参数分类：温度、流量、压力、液位等控制系统。 2. 按控制系统所处置的信号方式来分：有模拟控制系统与数字控制系统。模拟信号：在时间上是延续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号，可转换为电信号。在消费过程中任何延续变化的物理量和物理量都属于模拟信号。数字信号：以离散方式出现的不延续的信号，数

8、字量的增减只能一个一个单位添加或减小。模拟信号和数字信号可以相互转换。4.按控制器具有的控制规律分类：位式自动控制系统、比例P、比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例积分微分(PID)等控制系统。 5. 按控制系统的复杂程度 简单控制 复杂控制：均匀控制、串级控制、前馈控制 1定值控制系统：被控变量的给定值恒定不变。定值控制系统的根本义务是抑制扰动对被控变量的影响，2随动控制系统自动跟踪系统：给定值是不断变化的且无规律，是随机变化的。随动控制系统控制的目的，是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。3程序控制系统顺序控制系统：工艺参数的给定值按一定的规律变化，是知的时间函数。即

9、设定值按一定的时间程序变化。9. 按信号种类分类：气动控制系统，电动控制系统1.4 自动控制系统的过渡过程和质量目的 在自动化领域内要研讨两种形状：静态和动态。这种被控变量不随时间变化的平衡形状称为系统的静态。动态:被控变量随时间变化的不平衡形状称为系统的动态。 系统从一个平衡态过渡到另一个平衡形状的整个过程叫系统的过渡过程。阶跃干扰，就是在某一瞬间，输入量忽然阶跃式地加到系统上，并继续坚持在这个幅度上，自动控制系统的过渡过程本质上是控制造用不断抑制干扰作用影响的过程。衡量系统的控制质量的根据是系统的过渡过程，在过渡过程中，被控变量是随时间变化的，不同的过渡过程，被控变量随时间的变化情况不一样

10、1.非周期衰减过程被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化，没有来回动摇，最后稳定在某一数值上。2.衰减振荡过程被控变量上下动摇，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上，这种过渡过程方式叫衰减振荡过程。能使系统较快地稳定下来，希望是这种过程。1、2都是衰减过程，称为稳定过程。3.等副振荡过程被控变量在给定值附近来回动摇，且动摇幅度坚持不变，永久不会稳定下来。属于不稳定过程，在要求y稳定的系统不采用，调理质量要求不高时用。4.发散振荡过程被控变量来回动摇，且动摇幅度越来越大，即偏离给定值越来越远。在自动控制系统应防止，以免出现危险事故。3、4不稳定过程 控制系统的质量目的衡量系统控制的质量就是要根据过渡

11、过程的质量目的。自动控制系统在阶跃干扰作用下，普通都希望得到衰减振荡过程。最大偏向或超调量：最大偏向动态偏向是指在过渡过程中，被控参数偏离给定值的最大数值A(最大偏向表示系统瞬时偏离给定值的最大程度)。偏离越大，偏离的时间越长，系统分开规定的工艺参数目的就越远，甚至会呵斥一波未平一波又起，波峰叠加，使被控变量振荡加剧，对稳定正常消费不利，有的甚至会超越危险极限呵斥事故，故要加以限制，越小越好。最大动态偏向或超调量是描画被控参数偏离给定值的最大程度。最大动态偏向是反映控制系统动态准确性的目的，也是衡量过渡过程稳定性的动态目的。衰减比：衰减比是相邻两个峰值的比，衰减比是表示振荡过程衰减的程度，是衡

12、量过渡过程稳定性的动态目的。 余差：当过渡过程终了时，被控变量所到达的新的稳态值与给定值之间的偏向叫做余差C，或者说余差就是过渡过程终了时的剩余偏向。有正有负。 余差是衡量控制系统静态稳定性的目的。被控参数越接近给定值越好，亦即残差越小越好。过渡时间 ：从干扰作用发生的时辰起,直到系统重新建立新的平衡时止,过渡过程所阅历的时间叫做过渡时间或控制时间. 振荡周期 或 频率T：过渡过程两个相邻的同向波峰(或波谷)之间阅历的时间叫振荡周期或任务周期. 振荡周期的倒数称为振荡频率. 频率=1/周期衰减比反映被控变量振荡的程度、最大偏向、超调量稳定性是表示系统的稳定性，过渡时间表示系统的快慢性能，余差表

13、示系统静态特性的好坏，也反映了系统的精度。控制系统的质量目的是过程控制系统研讨的中心规范问题。自动控制系统由两大部分组成: 工艺过程部分被控过程和自动化安装部分。自动安装部分：实现自动控制必备的自动化仪表、设备。包括丈量与变送安装、控制器和执行器三部分。 自动控制系统是由被控对象、丈量元件及变送器、控制器和执行器组成的，系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性和作用都有关系，特别是被控对象的特性对控制质量的影响，往往是确定控制方案的根据。干扰作用和控制造用都可以看成对象的输入量，可以叫输入变量。输出量(输出参数):被控变量被控参数。1通道 ：由对象的输入变量至输出变量的信号联络称之为通道 控

14、制通道:控制造用至输出变量的信号联络。是描画支配变量与被控变量之间的关系。 干扰通道:干扰作用至输出变量的信号联络。是描画干扰与被控变量之间的关系。被控对象的特性：在给被控对象一个输入作用下，其输出变量是如何随着输入作用变化而变化，变化的快慢及最终变化的数值等。静态特性：给对象一个输入，当系统到达平衡形状时，输入变量与输出变量之间的关系。动态特性：指系统在遭到输入作用时，由一个平衡态向另一个平衡态过渡的整个过程中，输出变量随输入作用的变化。静态数学模型描画的是对象在稳定时静态的输入与输出关系；动态数学模型描画的是在输入量改动以后输出量跟随变化的规律；动态数学模型是更准确的模型，静态数学模型是动

15、态数学模型在对象到达平衡时的特例。研讨对象的动态特性，就是要找出描画对象动态的数学模型。二.建立对象数学模型的方法对象特性的研讨普通有两种方法机理分析法亦称化工动态学的方法对于简单的对象或系统各环节的特性，根据系统工艺实践过程的数质量关系，分析计算输入量与输出量之间的关系。即可以经过分析过程的机理、物料或能量平衡关系求得数学模型，即对象动态特性的微分方程式，这种方法称为机理分析法。机理模型对象特性的机理分析法的最根本关系是物料平衡和能量平衡。在静态条件下，其关系是：单位时间流入对象的物料或能量 = 系统中流出的物料或能量在动态条件下，物料平衡和能量平衡的关系是：单位时间内进入系统的物料 单位时

16、间内流出的物料 = 系统内物料储存量的变化率2实验测定法系统辨识有些复杂系统的输入与输出之间的关系是比较难以经过计算来获得的，对象的微分方程式很难建立，也不容易求解。所以，另一种方法是经过实验测定，需求在实践系统或实验系统中，经过一组输入来调查输出的跟随变化规律反映输入与输出关系的阅历曲线和阅历函数关系。对获得的数据进展科学处置而求得对象的微分方程式或传送函数，这种方法称为实验测定法。阅历模型把两种方法结合起来，主要经过机理分析，得出模型的构造或函数方式，再经过实验测得输入输出数据确定其中的部分参数(参数估计)，得到的模型称为混合模型。三数学模型的表示方法：非参量模型：用曲线、图表表示的系统输

17、入与输出量之间的关系。特点：简单、笼统、较易看出对象的特征。参量模型：用数学方程式表示的系统输入与输出量之间的关系。 参量指变量，即输入变量、输出变量一阶对象 所谓单容过程是指只需一个储蓄容量的被控过程。 当单位时间内流入对象的物料不等于流出对象的物料时，表征对象物料蓄存量的参数就要随时间而变化，而其关系那么是微分方程。求出对象输出输入之间的微分方程，假设对象的动态方程是一阶微分方程。对象的特性，即对象的输出量是如何随输入量变化而变化，在实践任务中常用三个物理量来表示 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter02/chapter2-3/2-3-1

18、.htm 放大系数K、 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter02/chapter2-3/2-3-2.htm 时间常数T、 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter02/chapter2-3/2-3-3.htm 滞后时间。一.放大系数K K在数值上等于对象受干扰作用，重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。物理意义：K在数值上等于对象的输出变化量与输入变化量之比，假设有一定的输入变化量Q1，经过对象就被放大了K倍，变为输出变化量h。放大系数：到达稳定形状时，对象输出变化量y和输入变化量x之比。 放

19、大系数是描画对象静态特性的参数。对于对象控制通道放大系数K0,普通希望K0适当大一些，K0越大，表示被控变量对控制造用有足够大的灵敏度，使控制造用更为有效。对于对象干扰通道的放大系数Kf，那么应愈小愈好，Kf小表示干扰对被控变量的影响小。二.时间常数T 时间常数T:指当对象遭到阶跃输入作用后，被控变量假设坚持初始速度变化，到达新的稳态值所需的时间。或当对象遭到阶跃作用后，被控变量到达新的稳态值的63.2%所需时间。时间常数是反映被控变量变化快慢的动态参数，T越大，表示对象遭到干扰作用后，被控变量变化得越慢，到达新稳态值时时间越长，惯性越大。对于干扰通道的时间常数Tf越大，对y的影响也越缓慢，控

20、制越容易。滞后时间 有的对象在遭到输入作用后如一阶对象在受阶跃作用下，输出变量立刻开场变化；而有的对象如二阶以上对象，在遭到输入作用后，输出变量不能立刻而迅速地变化，对象的输出变化落后于输入的景象，称为对象的滞后。根据滞后性质不同可分为传送滞后和容量滞后 1传送滞后： 传送滞后又叫纯滞后0，对象遭到输入作用时，其输出变量要经过一段时间才开场变化，这种景象叫传送滞后。滞后时间用00产生的缘由：普通是由于介质的传输、能量的传送、信号的传送需求一段时间而引起的，例如皮带保送机。另外，检测方案不合理，也可产生纯滞后，容量滞后h对象遭到输入作用时，输出变量开场变化很慢，后来才逐渐加快，再之后又逐渐变慢直

21、到到达稳定值，这种景象叫容量滞后或过渡滞后。h滞后时间是纯滞后时间0和容量滞后h的总和。和T反映被控变量遭到输入作用后的变化规律，也就是反映系统过渡过程中的变化规律。滞后时间对对象的控制通道是不利的，假设存在于控制参数方向，使其不能及时地起控制造用；假设存在于被控参数丈量方向，系统遭到输入作用后，由于存在滞后，被控参数不能立刻反映出来，控制器就不能及时觉察到偏向，无论哪一种情况都使控制造用落后于被控参数的变化，容易引起超调，不利于控制，所以在设计和安装控制系统时，都该当尽量把滞后时间减小到最小。2. 阶跃反响曲线法经过调理量的一个阶跃变化寻觅对象的动态特性。优点：简单易行。缺陷：精度低。3.

22、周期脉冲法经过调理量的周期变化矩形波或正弦变化，获取对象的动、静态特性。优点：能反响条件动摇时的结果。缺陷：不能用于大滞后系统。用来丈量化工消费过程中的压力、流量、物位、温度等参数的仪表称为化工检测仪表。 传感器 ：用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号的仪表叫传感器。变送器 ：将所测得的工艺参数检测出并转换为一致的规范信号，送往控制器或显示仪表，那么传感器就为变送器。一丈量过程与丈量误差1丈量过程：将被测参数与其相对应的丈量单位进展比较的过程。 由仪表读得的被测值与被丈量真值之间，总存在一定的差距，这一差距称为丈量误差丈量误差通常用绝对误差和相对误差两种方法表示。绝对误差()：实际上是指仪

23、表指示值XI和被丈量的真实值Xt之间的差值。2相对误差(y)relative error：某一点的绝对误差与它的真实值xt或x0之比。衡量仪表优劣的性能目的 1.精度等级 2.指示变差恒定度3.灵敏度和灵敏限 4.分辨力5.线性度6.反响时间2.指示变差恒定度丈量的正行程：被测参数由小变大。丈量的反行程：被测参数由大变小。指示变差：指在一样的外界条件下，运用同一仪表对一样的被测参数值进展正被测参数由小到大反由大到小丈量时，得到的仪表指示值是不相等的，正反行程指示值之差称为该仪表在该读数点的指示变差。3灵敏度(S)与灵敏限也叫灵敏域sensitivity 灵敏度(S): 灵敏度是反映仪表对被测参

24、数变化的灵敏程度。仪表的指针线位移(或角位移)(a)与引起这个线或角位移的被测参数变化量(X)的比值. S为仪表灵敏度S在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针挪动的间隔 (或转角)S越高，X略微变化，a变化较大，越灵敏，越能察看微小的参数变化。灵敏限: 能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。反响时间 所以仪表的反响时间长短，实践上是反映了仪表动态特性的好坏，是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的质量目的.线性度 线性度用来阐明输出量与输入量的实践关系曲线偏离直线的程度。线性度：通常用实践测得的输入输出特性曲线标定曲线与实际拟合直线之间的最大偏向与丈量仪表满量程输出范围之比的百

25、分数表示。 f越大，线性度越不好。反复性表示丈量仪表在丈量被测参数时，在被测参数按同一方向作全量程延续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。假设标定的特性曲线一致，反复性就好，反复误差小。反复性误差：用各丈量点指示值的最大偏向Zmax与丈量仪表满量程输出范围之比的百分数来表示。常见的便于传输和显示的信号类型有：位移信号 2压力信号 3电信号 4光信号 丈量系统中信号的传送方式从传送信号的延续性的观念来看，在检测系统中传送信号的方式可以分为模拟信号、数字信号和开关信号。五.工业仪表的分类 按仪表运用的能源分类(1) 气动仪表:以紧缩空气为能源，构造比较简单、直观、可靠；抗干扰才干强；价钱低廉、

26、防火防爆；但是信号传送慢，间隔 短，不宜实现远间隔 大范围的集中显示与控制，与计算机联用比较困难。 (2)电动仪表:以电能为能源，信号之间联络方便；适于远间隔 传送和集中控制 、便于与计算机联用，可防火防爆；但构造复杂，易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。 (3)液动仪表:信息的获得、传送、反映、和处置的过程分类: (1)检测仪表：作用是获取信息，并进展适当转换。在消费过程中，主要用来检测某些工艺参数如为温度、压力、流量、物位等，并将被测参数的大小成比例地转换成电的信号电压、电流、频率等或气压信号。 (2)显示仪表：作用是将由检测仪表获得的信息显示出来，包括各种模拟量、数字量的指示仪、记

27、录仪和积算器，以及工业电视、图像显示器等。 (3)集中控制安装：包括各种巡回检测仪、巡回控制仪、程序控制仪、数据处置机、电子计算机以及仪表控制盘和操作台等。 (4)控制仪表：可以根据需求对输入信号进展各种运算如放大、积分、微分等。包括电动、气动控制器以及用来替代模拟控制仪表的微处置机等。 (5)执行器：能接受控制仪表的输出信号或直接操作人员的指令，对消费过程进展操作或控制。包括各种气动、电动、液动执行机构和控制阀。 按仪表的组成方式来分类:基地式仪表:将丈量、显示、控制等各部分集中组装在一个壳体内，构成一个整体。适于现场就地检测和控制，不适宜多种参数的集中显示与控制，使运用遭到限制。 (2)单

28、元组合式仪表:将对参数的丈量及其变送、显示、控制等各部分分别做成只能完成某一特定功能而又能各自独立任务的单元仪表，这些单元之间经过一致的规范信号相互连联络起来。检测单元、变送、显示、控制。这些单元可方便地恣意组合成各种控制系统，适用性和灵敏性好。1压力：指均匀垂直的作用于单位面积上的力。物理学上称为压强，工业上称为压力。压力可用公式表示为： 绝对压力：以绝对零压力为准来表示的压力。表压:p表压 = p绝对压力 - p大气压真空度(被测压力低于大气压):p真空度 = p大气压力 - p绝对压力 2压力表的分类 测压仪表或真空度仪表种类很多，按照其转换原理不同,可分为四大类: 液柱式压力计：根据流

29、体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进展丈量。适宜丈量低压、负压、或压力差。按其构造方式不同，有U型管压力计、单管压力计、斜管压力计等。 优点：构造简单，价钱廉价，精度较高，在现场和实验室中运用。 缺陷：体积较大，读数不方便，只能目测，不能远传，而且丈量结果会受毛细管作用、密度、视差影响，玻璃管易破碎，丈量范围窄，测低压、负压，因此运用领域有一定的局限性。企业常用的是可变倾斜管微压计。 主要用于实验室或工程实验上适用。弹性式压力计： 将被测压力转换成弹性元件变形的位移进展丈量，有弹簧管压力计、波纹管压力计、膜片式压力计等。在工业上运用相当广泛。 构造简单，价钱廉价，丈量范围广，现场运用，维修

30、方便，工业上运用广泛。电气式压力计 ：经过机械和电气元件将被测压力转换成电量电气信号，如电压、电流、频率等进展丈量，有电容式、电阻式、电感式、应变片式、霍尔片式。还有力平衡式压力变送器、电容式压力变送器等。 多用于远传和集中控制，适用范围广，是一种有开展前景的压力表。活塞式压力计：根据液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的分量进展丈量。 丈量范围大，精度高，允许误差可小到0.05%0.02%，但必需人工增减砝码，不能自动丈量。构造复杂，价钱较贵，常用检验工业压力表的规范仪表，不适于现场适用。 工业消费中最常用的是弹性式压力计和电气式压力计。二.弹性式压力计原理：是利用各种方式

31、的弹性元件。在被测压力的作用下,弹性元件受压后产生弹性形变的原理而制成的压力仪表.根据虎克定律，在弹性限制内，弹簧伸长或缩短的长度与遭到的拉力或压力成正比。 特点: 构造简单、运用可靠、价钱低廉、丈量范围广、有足够的精度，精度等级最高可达0.1级，丈量几百Pa几千MPa，现场广泛运用，维修方便，假设附加其他安装，如记录机构、电气转换安装、控制元件等，可实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等。在工业上是运用最广泛的一种测压仪表。 1.弹性元件：是弹性式压力计的测压敏感元件，根据丈量范围及被测介质不同，所用的弹性元件的资料及外形也不一样。三电气式压力计电气式压力计是泛指各种能把压力转换为电信号

32、输出，然后丈量电信号的压力表。特点：可以远间隔 传送信号，和计算机连用，精度高，构造复杂。这类仪表种类很多，各有特点。由于可以远间隔 传送信号，可实现压力自动控制和报警，所以广泛用于控制系统中。普通有压力传感器、丈量电路和信号处置安装组成。压力传感器把压力信号检测出来，并转换成电信号输出，假设再进一步转换为规范信号时，那么又称为压力变送器。信号处置安装包括指示器、记录器、微处置机等。(应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、 电容式压力传感器)压力计的选用及安装压力计的选用1仪表类型的选用： 思索：1满足工艺消费要求，例如是就地还是远传、自动记录、报警、压力丈量精度、被测压力高低。2被测介质的物

33、化性质，如粘度、腐蚀性、爆炸性等。3现场环境条件如高温高压、电磁场等。确定仪表的丈量范围被丈量可按规定精度进展丈量的范围精度等级：根据消费上所允许的最大丈量误差来选定义流量：是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量，即瞬时流量。总流量:某一段时间内流过管道流量的总和叫总流量，即流体在某一段时间内的流量累计值。流量的表示方法： 单位时间内流过的流体以质量表示的称为质量流量(M) 以体积表示的称为体积流量(Q). 两者的关系为 或 表示流体密度 或 t表示时间 丈量流体流量的仪表叫流量计 丈量流体总量的仪表叫总量计.流量计的种类1速度式流量仪表 以丈量流体在管道内的速度作为丈量根据来计算流量的仪表

34、。例如 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter03/chapter3-3/3-3-1.htm 压差式流量计、 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter03/chapter3-3/3-3-1.htm 转子流量计、 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter03/chapter3-3/3-3-1.htm 电磁流量计、 HYPERLINK /chxy/remote/hgcai/chapter03/chapter3-3/3-3-1.htm 涡轮

35、番量计、靶式流量计、堰式流量计等。2容积式流量计 以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为丈量根据来计算流量的仪表。例如、椭圆齿轮番量计、活塞式流量计等。3质量式流量计 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。例如惯性式质量流量计、补偿质量流量计等。二.压差式流量计 压差式流量计是基于流体的节流原理,利用流体流经节流安装时产生的压力差而实现流量丈量的。 差压式流量计的组成 :节流安装 将被测流量转换成压力差信号，包括节流件阻流件：孔板、喷嘴、文丘里管和取压安装导压管。测压仪表：用来丈量压差而显示流量，有差压计和差压变送器。例如用U型管差压计测出P，计算Q。流体在管道中流动时,在节流安装前后

36、的管壁处,由于管道截面发生变化构成流束收缩，流动速度添加，压力下降，因此在节流安装前后产生压力差，这种景象称为节流景象3.差压式流量计的丈量误差1呵斥丈量误差的缘由被测流体任务形状节流安装安装不正确 孔板入口边缘的磨损 导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等景象差压计安装或运用不正确三转子流量计 1.特点：1适于小管径50mm小流量的丈量用其他规范节流安装丈量误差大2压力损失小，反响快。3构造简单，价钱廉价。4精度受所测介质压力、温度、粘度影响比较大。差压式流量计是在截流面积不变的条件下，以压差变化来反映流量大小。转子流量计是以压降不变，利用截流面积的变化来丈量流量的大小，是恒压降，变节流面积的流

37、量丈量方法。构造：由一个锥形管和一个转子组成，锥形管玻璃，可以看到转子的高度。4. 电远传式转子流量计转子高度信号电信号LZD分两大部分：流量变送部分、电动显示部分转子流量计适用范围：适宜丈量较小的流量，如可丈量气体或液体的流量粘度大的液体除外，比较适宜于实验室或仪器安装中的流量指示和监视。五椭圆齿轮番量计(容积式流量计4主要特点 由于椭圆齿轮番量计是直接按照固定的容积计量流体的，所以丈量精度与流体的流动形状无关，被测介质的粘度越大，齿轮间的走漏量越小，丈量误差越小，特别适于高粘度流体的丈量。 1最适用于高粘度流体的流量丈量2所测流量不能太小3流体不能有固体颗粒，机械夹杂物，否那么会引起齿轮磨

38、损，以致损坏4运用温度有一定范围1060之内。温度过高，会使齿轮发生卡死丈量精度高，只需加工准确，配合严密，便可得到极高的精度，普通可达0.2%0.5%，故常作为规范表及精细丈量之用。量程范围大，运用寿命长，压力损失小，安装运用较方便，构造复杂，加工制造困难，本钱较高。运用不当或过久，会发生走漏景象，引起较大丈量误差。六.涡轮番量计 是利用置于流体中的涡轮的转速与流体速度成比例的关系，经过丈量涡轮的转速来间接测得经过管道的体积流量。特点丈量精度高，复现性和稳定性好，量程范围宽，耐高压，反响快，可测脉动流量适于流量快速变化的流量丈量。输出电频率信号，便于远传，不受干扰。被测介质不能带机械杂物，否

39、那么磨损涡轮且使精度降低。设备复杂，造价高，抗干扰才干小受日光灯等干扰，为保证流向稳定，在涡轮前后要加直管道。 由于涡轮高速转动，轴承易损，降低了长期运转的稳定性，影响运用寿命。4. 适用范围可用于丈量气体、液体流量，但要求被测介质干净，不适用于对粘度大的液体流量，主要用于精度要求高、流量变化快的场所，还用作标定其他流量计的规范仪表。七电磁流量计速度式仪表 丈量具有导电性的液体介质测酸、碱、盐溶液，含有固体颗粒液体或纤维液体。3. 特点1只能丈量导电的液体，导电率必需大于水，最适宜酸、碱、盐液体，不能丈量油类或气体的流量。在管道中不设任何节流元件，因此可以丈量各种高粘度的导电液体，特别适宜丈量

40、含有纤维和固体颗粒的流体。在采用防腐衬里的条件下，可以丈量各种腐蚀性液体的流量。精读可达0.5级。2其输出信号与流量之间的关系不受液体的物理性质例如温度、压力、粘度等变化和流动形状的影响。对流量变化反响速度快，故可用来丈量脉动流量。3压力损失比较小，构造复杂，本钱高。4要求环境要高，容易受外界磁电场干扰的影响，运用不当会大大影响丈量精度。安装时要远离一切磁源如大功率电机、变压器等，不能有振动。4.适用范围：适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量丈量；由于电极和衬里是防腐的，故可用来丈量腐蚀性介质的流量；电磁流量传感器的输出与流量呈线性关系，反响迅速，可丈量脉动流量。但是，被测介质必需是导电的液体，

41、不能用于气体、蒸汽及油类制品的流量丈量。八漩涡流量计又称涡街流量计可以用来丈量各种管道中的液体、气体、蒸汽的流量，是目前工业控制、能源计量及节能管理中常用的新型流量计。1. 原理：利用有规那么的漩涡剥离景象来丈量流体流量的仪表。元件柱状物作为漩涡发生体，垂直插入流体中。漩涡频率的检测有热学法、电容法、差压法等 特点：丈量管内无运动部件，无机械磨损、运用寿命长，安装维护方便、程度或垂直安装均可，任务可靠、压力损失小约为孔板流量计压力损失的1/41/2。丈量精度高，可达1级。丈量范围宽，其读数不受流体物理形状如温度、压力、密度及组成成分的影响，一次标定后无需再修正或换算，可测液体和气体流量，且节能

42、效果明显。其输出的脉冲信号，易于和数字仪表及计算机配合运用。九质量流量计质量流量计分两大类：一类是直接式质量流量计：直接得到与质量流量成比例的信号。另一类是补偿式或推倒式质量流量计，同时检测出流体流量和流体的密度，然后经过运算器得出与质量流量成比例的输出信号。在容器中液体介质的高低液位，丈量液位的仪表液位计 容器中固体或颗粒状物质的堆积高度料位，丈量料位的仪表料位计两种密度不同液体介质的分界面界位，仪表界面计上述三种仪表统称为物位仪表一概述1物位丈量的意义1经过物位的丈量可以获知容器中所储物质原料、半废品或废品的体积或质量，掌握物料的数量，以保证能延续供应消费过程中各个环节所需的原料用量或进展

43、经济核算计量作用。需求非常准确丈量出物位的绝对值。2根据物位来延续监视或调解容器中流入流出物料平衡，以便使它坚持在工艺要求的范围，使消费过程正常进展，保证产品的质量、产量、平安延续控制消费工艺过程，保证质量。要非常准确地测出物位的相对值。3监视或控制容器中介质的物位，对它上下限进展报警，一旦物位超出允许的上、下限那么报警，以便采取紧急措施。控制消费，防止危险。2物位计分类：物位仪表的种类很多，按其任务原理主要有以下几种类型1直读式物位仪表：用带有刻度的透明物质如玻璃、有机玻璃作为容器壁的一部分或连通管，可直接显示容器内液位的高低。如玻璃管液位计、玻璃板液位计等。2差压式物位仪表：利用物料内静压

44、力与物料深度或堆积高度成正比的关系进展丈量。又分为压力式物位仪表用压力表示其高度和差压式物位仪表间接丈量此点对另一参考点的压力差。 3浮力式物位仪表：利用漂浮于液面上的浮子高度随液位变化而改动称为恒浮力式液位计或浸沉于液体中的浮子或沉筒所受的浮力随液位高度而变化的原理变浮力式液位计。前者又分为有带钢丝带式浮子液位计 、带杠杆浮球式液位计等；后者典型的敏感元件为浮筒，又称为沉筒式液位计。浮力式液位计构造简单、直观可靠、受外界温度、湿度和压力等要素影响较小，运用比较普遍。主要缺陷是运用机械构造、摩擦力较大。4电磁式物位仪表：将物位的变化转换为电量的变化，测出电量的变化来测知物位。根据转换成电量的方

45、式不同分为电阻式即电极式、电容式和电感式等物位仪表。 电极式物位计利用物料的导电性能丈量高低液位。也可以用于导电性较弱的液体和潮湿固体。5核辐射式物位仪表：利用核辐射线穿过物料时，物料对核辐射线的吸收特性进展丈量，即核辐射线的透射强度随物质层的厚度而变化的原理。常用的是穿透力强的射线。目前，工业上运用的放射线物位计有延续式和延续式两种。6声波式物位仪表：利用声波在空气中传播速度不变的原理，经过检测声波发射和反射全过程的时间间隔可以计算出物料界面到探头的间隔 ，从而得到物位的高低。 7光学式物位仪表：利用普通白炽灯光或激光等作为光源，利用光波在传播中可被不同的物质界面遮断和反射原理丈量物位的。二

46、.压差式液位变送器 根据流体静力学原理，静止液体内某一点的静压力与这一点之上的液柱高度成正比。利用压力或差压变送器可以很方便地丈量液柱压力或压差，将其转换成规范信号输出。任务原理 压差式液位变送器，是利用容器内的液位改动时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而任务的 这种抵消固定压差实现零点对齐的方法叫零点迁移。负迁移：用迁移弹簧平衡负压室上的固定压差所产生的影响的过程，叫负迁移。正迁移：用迁移弹簧平衡正压室上的固定压差所产生的影响的过程，叫正迁移。四.电容式物位传感器 是经过物位变化引起电容量变化去丈量物位高低，由于直接把物位信号转换成电信号，便于远传，运用方便，适宜丈量液位、固体粉末、颗粒状

47、物的料位。1任务原理 当在电容器的极板之间，充以不同介质液体或固体颗粒、粉末时，其电容量要发生改动，电容量变化的大小与注入地深度成比例，只需测出电容量的变化，即可得到液位、料位或两种不同液体的分界面的高度。电容器是由两个同轴圆柱极板作为内外电极构成的。2. 液位的检测被测介质不同，电容式物位传感器也有不同的方式，测液体液位有丈量导电液体和非导电液体之分。1对于非导电介质液位丈量的电容式液位传感器原理：当丈量非导电液体，如轻油、某些有机液体以及液态气体的液位时，采用的传感器由同轴金属套筒作为内外电极，外电极上开很多小孔，使介质能流进电极之间，以被测介质为中间绝缘物质构成同轴套筒形电容器。 当容器

48、中没有液体时，内外电极之间的介质是空气和棒上的绝缘层，电容量很小。当导电的液体上升到高度H时，其充液部分由于液体的导电作用，相当于将外电极由容器壁移近到内电极的绝缘层上，电容量大大添加，液位越高，覆盖面积越大，电容器3料位的检测用电容法丈量固体颗粒及粉料的料位时，由于固体颗粒及粉料容易堵塞外电极的流通孔，呵斥“滞留，所以普通不用双电极式电极。可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来丈量非导电固体颗粒。电容量的检测：电容量很小普通是几个到十几个pF，直接丈量电容量变化不易且不准确，经常是经过电子线路将待测电容量转换成另一个电信号，再将电信号放大后进展丈量。4电容式物位传感器的特点1构造简单、运用方便

49、。但由于电容变化量不大，要准确丈量，就需借助于较复杂的电子线路才干实现。可用交流电桥丈量，也可用丈量充放电电流的方法测定。2留意介质浓度、温度变化时，其介电常数也要发生变化，因此要及时调整仪表。3对粘稠的液体应留意其在电极上的黏附，以免影响仪表的精度。由于电极套管上粘附的一层被测介质会呵斥虚伪的液位示值，使仪表所显示的液位比实践液位高。五.核辐射式物位计2特点1能透过钢板等各种固体物质，不接触被测物质，故适用于高温、高压容器、有毒、爆炸性等介质的物位丈量。2不受外界环境温度、压力、电磁场等影响，故可在高温、烟雾、强磁场等环境下任务。六.雷达式液位计微波是波长为0.0011m的电磁波，具有电磁波

50、的性质，但又与普通的无线电涉及光波不同。特点：1绕反射才干差，具有良好的定向辐射性能和传播特性。2遇到各种妨碍物都能产生良好的反射，介质的导电性越好或介电常数越大，微波的反射效果越好。3在传输过程中受粉尘、烟雾、火焰及强光的影响小，具有很强的环境顺应才干。4空间辐射安装容易制造。1.雷达物位计的特点又称微波物位计，时20世纪60年代中期从油轮的液面丈量上开展起来的一种仪表。1由于它具有无盲区、属于非接触丈量，丈量速度快，丈量范围较大、灵敏度高、顺应才干强，没有运动部件，丈量精度几乎不受被测介质的温度、压力、相对介电常数的影响，可用于在易燃易爆等恶劣环境。微波具有良好的定向辐射性，在传输过程中受

51、火焰、灰尘、烟雾及强光的影响极小，因此适用于高温条件、蒸汽较大的场所下丈量。2可以用来延续丈量腐蚀性、高粘度或含固体颗粒、有毒的液体液位，最主要的优点是抗干扰才干强。3微波传输不需求空气介质，所以在真空或受压条件下也能进展丈量。七称重式液罐计量仪2.优点1检测元件可以不与被测液体接触，因此特别适宜于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体的丈量。2由于没有机械可动部件，运用寿命很长。但被测液体中不能有气泡和悬浮物，液面不能有很大的波浪，否那么反射的超声波将很混乱，产生误差。3换能器怕热，亦不宜用于高温液位的丈量。4丈量精度主要受声速随温度变化的影响，必需采取措施消除声速变化的影响。超声波物位传感器特别

52、适宜检测高粘度液体和粉状体的物位。八检测仪表的开展趋势1传感器的输出信号的数字化。2智能化。3多功能化。4高性能化。5公用化。温度是表征物体冷热程度的物理量。温度检测方法温度不能直接丈量, 只能借助于冷热不同物体之间的热交换, 以及物体的某些物理性质如几何尺寸、导电率、热电势、辐射强度等等随冷热程度不同而变化的特性来加以间接丈量。恣意两个冷热程度不同的物体相接触，必然发生热交换景象，直到两物体的冷热程度完全一致。测温物质具备：某一物理特性随温度发生变化，最好只与温度有关。随温度变化明显。测温范围要大。有一定的复现性、稳定性。温度计的分类:1.按运用的丈量范围分 6000C以上的测温仪表叫高温计

53、; 6000C以下的测温仪表叫温度计。2. 按用途分 规范仪表、适用仪表。3.按丈量方式 1接触式：利用冷热不同物体感温元件与被测对象接触进展充分的热交换, 建立热平衡，感温元件与被测对象的温度相等，物体感温元件的温度变化，其某些物理性质体积、电阻等 也发生变化。仪表构造简单、运用方便，测温精度高，反响慢，有时破坏测温现场，感温元件易腐蚀，寿命有限。2非接触式：测温元件不与被测物体直接接触，只经过接受辐射或对流来实现丈量的。是利用被测对象的热辐射能量随其温度的变化而变化的原理，经过丈量一定间隔 处被测物体发出的热辐射强度来确定被测对象的温度。测高温10002000，精度较低，测温范围广、快，不

54、会破坏被测温度现场。丈量结果受被测物体的辐射能发射率、间隔 、空间介质的影响。4.按任务原理分 1膨胀式温度计：根据液体或固体热胀冷缩原理。液体温度计：水银和酒精，构造简一方便、准确，玻璃管强度差易损坏。-80500固体温度计：双金属(两热不同的金属焊接在一同)(2)压力式温度计:利用封锁体积内充以气体或液体热胀冷缩时压力随温度变化的原理测温气体、液体、蒸汽。如弹簧管式温度计 接触式温度计广泛用于汽车、迁延机、飞机等。最大优点；防爆、防震，由于没有电气元件。缺陷：动态性能差，丈量滞后大，不能用来测变化频繁的温度。(3) 热电阻温度计: 利用金属导体的电阻随温度变化而变化的性质，经过丈量感温电阻

55、阻值来测温。-200500精度高，便于远传和自动控制。有铂电阻、铜电阻、镍铬电阻、半导体电子温度计等。4热电偶高温计：利用金属的热电景象。将两种不同的导体接触并构成回路，假设两个接点温度不同，回路中产生热电势。经过丈量热电偶输出的电动势丈量温度。根据资料有铂铑铂热电偶、镍铬镍硅、镍铬考铜、铂铑30铂铑6等广泛用于各种设备。5辐射高温计：物体辐射能随温度而变化。广泛用于丈量高于800的温度。6比色高温计：根据物体发光的颜色随温度而变化。 非接触处式温度计7光学高温计：根据物体发光的亮度随温度而变化。膨胀式温度计和压力式温度计精度低，信号不易远传，普通不用于控制系统中。非接触式测温仪表灵敏度高、呼

56、应速度快、不破坏被测温度现场、测温上限能到达3000.但易受外界干扰、丈量误差较大，普通用于极高温度的丈量或便携式的机动丈量。工业安装中运用量最大的是热电偶温度计和热电阻温度计。双金属片：温度 双金属片变形自在端产生角位移传动机构放大指针偏转双金属温度信号器：当温度超越某一定值后，双金属片产生弯曲，与调理螺钉接触，接通电路，信号灯发亮，假设以继电器替代信号灯，电路统统过继电器吸开开关，电热丝停顿加热，当温度低于某一数值后，双金属片与螺钉不接触，电路断开，继电器断电，开关合，电热丝开场加热，使温度上升。称为两位式温度控制器。温度的控制范围可经过改动调理螺钉与双金属片之间的间隔 来调整。二.热电偶

57、温度计热电偶是目前工业上和科研上最常用的一种测温元件。是以热电效应为根底的丈量仪表，能将温度信号转换成热电势mV信号，配以丈量毫伏的指示仪表或变送器可以实现温度的丈量指示或温度信号的转换。它的丈量范围广6001300，特殊的可达2800、性能稳定、复现性好、构造简单、体积小、呼应时间小、运用方便、丈量准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，因此在测温领域运用极广泛。普通用于丈量500以上的温度，可以在1600高温下长期运用。1热电效应及测温原理 1热电效应两根不同导体或半导体组成闭合回路,当两端处于不同温度时，在回路中就会产生热电势，引起热电流流动，这种景象称为热电景象。产生热电势的三要

58、素，不同资料、构成闭合回路、存在温差。热电势由两部分组成：温差电势、接触电势温差电势接触电势关于插入第三种导线的问题利用热电偶测温时，必需采用某种仪表来测E，而仪表往往远离测温点，这就要把热电偶回路自在端断开，接导线C，C对EAB(t,t0)有无影响。 结论：热电偶回路中接入第三种导线时，只需保证引入导线的两端温度一样，那么对原热电偶产生的热电势数值无影响。回路中串入更多种导线，只需引入导线两端温度一样，也不影响热电偶所产生的热电势数值。用途：为接入仪表提供实际根据。 为开路丈量金属壁面等提供根据。用开路热电偶可测熔融金属或金属壁面的温度，断开不影响热电势E。但必需保证两插入点的温度一致。3常

59、用热电偶种类1要求：电阻率高，能产生较大热电势，灵敏度要高，且热电势与t呈直线性或简单函数关系。耐高温，在测温范围内热电性质要稳定，不随时间变化，导热性要好。物理化学性质要稳定，不易氧化与腐蚀。资料组织均匀，韧性好，易加工成丝。复现性要好同种成分资料制成的热电偶，其热电性质均一样的性质，可互换运用。不同材质的热电偶有不同特性，应根据实践需求选择：丈量范围、放大系数、丈量精度、抗腐蚀才干、价钱等。成分检测及仪表所谓成分，是指在多种物质的混合物中某一种物质所占的比例。显示仪表：直接接纳检测元件送来的信号，经过丈量线路和显示安装，对被丈量进展显示、记录或以字符、数字、图像方式显示的安装。显示仪表种类

60、很多按运用能源分：电动显示仪表；气动显示仪表按仪表显示安装的功能分 指示式仪表：显示被丈量瞬时值 积算式仪表：显示被丈量对时间积分结果 记录式仪表：记录被丈量随时间变化的情况 信号报警式仪表：反映被丈量能否超越允许限值按显示方式分：模拟式显示仪表：被丈量是以仪表指针线性位移或角位移的方式进展延续模拟指示、记录。构造：信号放大、变换环节、电磁偏转机构或伺服电机、指示、记录机构。由于人读数，丈量准确度和丈量速度都遭到一定的限制，简单可靠，价钱低廉，能反映变化趋势。数字式显示仪表：直接用数字量显示或数字方式记录打印被测值的仪表。原理：将各种延续变化的被测变量，经过模拟数字A/D转换器转换成对应的数字