化工仪表及自动化电子档

{管理信息化OA自动化}化工仪表及自动化电子档绪论已成为衡量国家科技实力和各个行业现代化水平的重要标志。化工自动化过程叫化工自动化。实现化工生产自动化目的（重要意义）1．加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。2．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。3．保证安全生产，防止事故发生与扩大，延长设备使用寿命，提高设备利用能力。4．改变劳动方式，使工人逐步由体力劳动转向脑力劳动。器和测量变送器都属于检测控制仪表。两部分组成。大型化、现代化、多品种、精细化的过程生产系统生产自动化的发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，开始采用电子计算机控制生产过程控制的发展由原来车间集中控制一个重要方向。自动检测自动保护自动操纵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行自动检测、1．自动信号和连锁保护系统：是生产中的一种安全装置。自动信号和连锁保护系统:对某此关键性参数设有自动信号联锁装置，当工艺参数超过了允许范围，系统自动地发出声光报警信号，以提示及时采取措施。自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备或生产过程进行某种周期性的操作。按照预先规定的步骤，使生产过程自动投入运行或自动停车。自动控制系统:对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在范围内。自动控制系统是自动化生产的核心部分，（液位变送器控制器执行器）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，我们将需要控制其工艺参数的生产设备或机器。（2）自动控制装置起控制作用。①测量元件与变送器如电流、电压、气压信号）②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行比较运算，并发出信号到控制阀。③执行器：根据控制器送来的信号对阀门的开度进行调解。2.信号和变量这个信息就是信号指向方框的信号U输入变量输出变量设定值进水量Q1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具有实现控制作用的参数叫被控变量保持设定值（给定值）的物料量或能量，称为操纵变量。控制阀输出的q的变化称为控制作用用于对象的输入信号，它们对对象的作用方向是相反的。Q2的流体叫操纵介质的。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,通过若干环节后,最后又返回到起始点。开环系统自动控制系统的方块图中信号沿箭头方向前进,最后返回不到起始点。控制系统的输出信号(被控变量)也不对控制作用产生影响的系统，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馈。反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈；反之为正反馈。这种系统的输出信号直接或经过一些环节返回到系统的输入端的做法叫反馈。负反馈反馈信号能使原来的信号减弱。与原来信号方向相反。正反馈反馈信号能使原来信号加强。自动控制系统控制方法基本上是采用负反馈的方法。自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，§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.控制系统。数值的信号，可转换为电信号。在生产过程中任何连续变化的物理量和物理量都属于模拟信号。数字信号：以离散形式出现的不连续的信号，数字量的增减只能一个一个单位增加或减小。模拟信号和数字信号可以互相转换。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(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。定值控制系统的基本任务是克服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品质指标在自动化领域内要研究两种状态：静态和动态。这种被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的静态。动态:被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。系统从一个平衡态过渡到另一个平衡状态的整个过程叫系统的过渡过程。继续保持在这个幅度上自动控制系统的过渡过程实质上是控制作过渡过程，被控变量随时间的变化情况不一样1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程被控变量上（1、23.等副振荡过程y稳定的系统不采用，调节质量要求不高时用。4.发散振荡过程3、4不稳定过程）一.控制系统的品质指标制系统在阶跃干扰作用最大偏差或超调量偏离给定值的最大数值A(最大偏差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，系统离开规定的工艺参数事故，故要加以限制，越小越好。最大动态偏差或超调量是描述被控参数偏离给定值的最大程渡过程稳定性的动态指标。衰减比：衰减比是相邻两个峰值的比，动态指标。1.余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值C时的残余偏差。有正有负。好，亦即残差越小越好。2.过渡时间,直到系统重新建立新的平衡时止,过渡过程所经历的时间叫做过渡时间或控制时间.3.振荡周期（或频率）T：过渡过程两个相邻的同向波峰(或波谷)之间经历的时间叫振荡周期或工作周期.4.振荡周期的倒数称为振荡频率.频率=1/周期最大偏差、超调量（稳表示系统静态特性的好坏，也反映了系统的精度。控制系统的品质指标是过程控制系统研究的核心标准问题。自动控制系统由两大部分组成:工艺过程部分（被控过程）和自动化装置部分。自动装置部分：实现自动控制必备的自动化仪表、设备。包括测量与变送装置、控制器和执行器三部分。自动控制系统是由被控对象测量元件及变送器控制器和执行器定控制方案的依据。干扰作用和控制作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):1．通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系称之为通道控制通道:控制作用至输出变量的信号联系。是描述操纵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系。是描述干扰与被控变量之间的关系。1．被控对象的特性：在给被控对象一个输入作用下，其输出变量静态特性量与输出变量之间的关系。动态特性平衡态过渡的整个过程中，输出变量随输入作用的变化。系；动态数学模型描述的是在输入量改变以后输出量跟随变化的规律；在对象达到平衡时的特例。研究对象的动态特性，就是要找出描述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究一般有两种方法（1）机理分析法（亦称化工动态学的方法）的微分方程式，这种方法称为机理分析法对象特性的机理分析法的最基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－单位时间内流出的物料==系统内物料贮存量的变化率（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通过计算组输入来考察输出的跟随变化规律——反映输入与输出关系的经微分方程式或传递函数，这种方法称为实验测定法函数形式，再通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：系。特点：简单、形象、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）一.一阶对象所谓单容过程是指只有一个储蓄容量的被控过程。阶微分方程。工作中常用三个物理量来表示——放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。一.放大系数KK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，如果有一定的输入变化量ΔQ1，通过对象就被放大了K为输出变化量Δh。放大系数：达到稳定状态时，对象输出变化量Δy和输入变化量Δx之比。（）放大系数是描述对象静态特性的参数。对于对象控制通道放大系数K0,一般希望K0K0越有效。对于对象干扰通道的放大系数KfKf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:被控变量达到新的稳态值的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，表示越长，惯性越大。对于干扰通道的时间常数Tfy越容易。一．滞后时间τ传递滞后和容量滞后1．传递滞后：0传递滞后τ0τ0产生的原因：一般是由于介质的传输、能量的传递、信号不合理，也可产生纯滞后，2.容量滞后τh（或h滞后时间τ是纯滞后时间τ0和容量滞后τh的总和。τ和T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，如果存在于控制参数方向，控制系统时，都应当尽量把滞后时间减小到最小。2.阶跃反应曲线法通过调节量的一个阶跃变化寻找对象的动态特性。优点：简单易行。缺点：精度低。3.周期脉冲法态特性。优点：能反应条件波动时的结果。缺点：不能用于大滞后系统。称为化工检测仪表。传感器叫传感器。变送器送往控制器或显示仪表，则传感器就为变送器。一．测量过程与测量误差1．测量过程由仪表读得的被测值与被测量真值之间，总存在一定的差距，这一差距称为测量误差测量误差通常用绝对误差和相对误差两种方法表示。（1）绝对误差(△)：理论上是指仪表指示值XI和被测量的真实值Xt之间的差值。（2）相对误差(y)relativeerror：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指标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.反应时间2.指示变差（恒定度）测量的正行程：被测参数由小变大。测量的反行程：被测参数由大变小。指示变差读数点的指示变差。3．灵敏度(S)与灵敏限（也叫灵敏域）sensitivityα灵敏度(S):灵敏度是反映仪表对被测参数变化的灵敏程度。仪表的指针线位移(或角位移)(Δa)与引起这个线（或角）位移的被测参数变化量(ΔX)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移动的距离(或转角)SXa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。反应时间衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标.线性度线性度用来说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。线性度——与理论拟合直线之间的最大偏差与测量仪表满量程输出范围之比的百分数表示。δf越大，线性度越不好。重复性表特性曲线一致，重复性就好，重复误差小。重复性误差：用各测量点指示值的最大偏差△Zmax与测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：1．位移信号2压力信号3电信号4光信号二．测量系统中信号的传递形式从传递信号的连续性的观点来看，在检测系统中传递信号的形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使用的能源分类(1)气动仪表:宜实现远距离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:温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。(3)液动仪表:2．信息的获得、传递、反映、和处理的过程分类:(1)检测仪表：作用是获取信息，并进行适当转换。在生产过频率等）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，包图像显示器等。(3)集中控制装置：包括各种巡回检测仪、巡回控制仪、程序控制仪、数据处理机、电子计算机以及仪表控制盘和操作台等。(4)控制仪表：可以根据需要对输入信号进行各种运算（如放制仪表的微处理机等。(5)执行器：能接受控制仪表的输出信号或直接来自操作人员执行机构和控制阀。按仪表的组成形式来分类:(1)基地式仪表:使使用受到限制。(2)单元组合式仪表:活性好。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:流体静力学原理，将被测压力转换成液柱同，有U优点：结构简单，价格便宜，精度较高，在现场和实验室中使用。倾斜管微压计。主要用于实验室或工程实验上适用。（1）被测压力转换成弹性元件变形的位移进行上应用相当广泛。应用广泛。（2）机械和电气元件将被测压力转换成电量容式压力变送器等。（3）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重量进行测量。测量范围大，精度高，允许误差可小到0.05%~0.02%，但必须人工力表的标准仪表，不适于现场适用。工业生产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：是利用各种形式的弹性元件。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.的拉力或压力成正比。特点:结构简单、使用可靠、价格低廉、测量范围广、有足够的精度，精度等级最高可达0.1级，测量几百Pa~几千MPa，现场等。在工业上是应用最广泛的一种测压仪表。1.及被测介质不同，所用的弹性元件的材料及形状也不一样。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量电信号的压力表。特点杂。实现压力自动控制和报警，所以广泛用于控制系统中。一般有压力传感器、测量电路和信号处理装置组成。压力传感器——把压力信号检测出来，并转换成电信号输出，信号处理装置——包括指示器、记录器、微处理机等。(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)二.压力计的选用及安装1．压力计的选用（1）仪表类型的选用：考虑：1）满足工艺生产要求，例如是就地还是远传、自动记录、报警、压力测量精度、被测压力高低。2）被测介质的物化性质，如粘度、腐蚀性、爆炸性等。3(1)确定仪表的测量范围（被测量可按规定精度进行测量的范围）(2)精度等级：根据生产上所允许的最大测量误差来选1．定义流量流量。总流量:某一段时间内流过管道流量的总和叫总流量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（ρ表示流体密度）或（t表示时间）测量流体流量的仪表叫流量计测量流体总量的仪表叫总量计.2．流量计的种类（1）速度式流量仪表以测量流体在管道内的速度作为测量依据来计算流量的仪表。例量计、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测量依据来计算流量的仪表。例如、椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。（3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,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。差压式流量计的组成:节流装置————用来测量压差而显示流量，有差压计和差压变U型管差压计测出ΔP，计算Q。流体在管道中流动时,在节流装置前后的管壁处,由于管道截面发前后产生压力差，这种现象称为节流现象3.差压式流量计的测量误差（1）造成测量误差的原因①被测流体工作状态②节流装置安装不正确③孔板入口边缘的磨用不正确三．转子流量计1.特点：（1）适于小管径（≤50mm）小流量的测量（用其他标准节流装置测量误差大）（23）结构简单，价格便宜。（4）精度受所测介质压力、温度、粘度影响比较大。大小。大小，是恒压降，变节流面积的流量测量方法。结构——玻璃，可以看到转子的高度。4.电远传式转子流量计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：五．椭圆齿轮流量计(容积式流量计）4．主要特点量越小，测量误差越小，特别适于高粘度流体的测量。（1）最适用于高粘度流体的流量测量（2）所测流量不能太小（3）流体不能有固体颗粒，机械夹杂物，否则会引起齿轮磨损，以致损坏（4—10℃~60℃之内。温度过高，会使齿轮发生卡死般可达0.2%~0.5%量误差。六.涡轮流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，通过测量涡轮的转速来间接测得通过管道的体积流量。1．特点(1)测量精度高，复现性和稳定性好，量程范围宽，耐高压，反应(2)输出电频率信号，便于远传，不受干扰。(3)被测介质不能带机械杂物，否则磨损涡轮且使精度降低。(4)降低了长期运行的稳定性，影响使用寿命。4.适用范围作标定其他流量计的标准仪表。七．电磁流量计（速度式仪表测量具有导电性的液体介质——液体或纤维液体。3.特点（1）只能测量导电的液体，导电率必须大于水，最适合酸、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（例速度快，故可用来测量脉动流量。（3）压力损失比较小，结构复杂，成本高。（4）要求环境要高，容易受外界磁电场干扰的影响，使用不当会大大影响测量精度。安装时要远离一切磁源（如大功率电机、4.适用范围：八．漩涡流量计（又称涡街流量计）控制、能源计量及节能管理中常用的新型流量计。1.原理：利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。元件——柱状物作为漩涡发生体，垂直插入流体中。（1）漩涡频率的检测有热学法、电容法、差压法等1.特点：（1）测量管内无运动部件，无机械磨损、使用寿命长，安装维流量计压力损失的1/4~1/2（2）测量精度高，可达1级。（3）测量范围宽，其读数不受流体物理状态如温度、压力、密气体流量，且节能效果明显。（4）其输出的脉冲信号，易于和数字仪表及计算机配合使用。九．质量流量计例的输出信号。在容器中液体介质的高低——液位，测量液位的仪表——液位计容器中固体或颗粒状物质的堆积高度——料位，测量料位的仪表——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．物位测量的意义（1）通过物位的测量可以获知容器中所储物质（原料、半成品或程中各个环节所需的原料用量或进行经济核算——非常准确测量出物位的绝对值。（2）根据物位来连续监视或调解容器中流入流出物料平衡，以便——确地测出物位的相对值。（3）监视或控制容器中介质的物位，对它上下限进行报警，一旦——控制生产，避免危险。2．物位计分类：物位仪表的种类很多，按其工作原理主要有下列几种类型（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：利用物料内静压力与物料深度或堆积高度成正比的关系进行测量其高度）和差压式物位仪表（间接测量此点对另一参考点的压力（3）浮力式物位仪表：利用漂浮于液面上的浮子高度随液位典型的敏感元件为浮筒，又称为沉筒式液位计。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，测电极式物位计和潮湿固体。（5）核辐射式物位仪表：利用核辐射线穿过物料时，物料对核辐而变化的原理。常用的是穿透力强的γ射线。目前，工业上使用的放射线物位计有连续式和间断式两种。（6）声波式物位仪表：利用声波在空气中传播速度不变的原面到探头的距离，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，利二.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以很方便地测量液柱压力或压差，将其转换成标准信号输出。1．工作原理2．压差式液位变送器，是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的这种抵消固定压差实现零点对齐的方法叫零点迁移。负迁移过程，叫负迁移。正迁移过程，叫正迁移。四.电容式物位传感器体粉末、颗粒状物的料位。1．工作原理体的分界面的高度。电容器是由两个同轴圆柱极板作为内外电极构成的。2.液位的检测位有测量导电液体和非导电液体之分。1）对于非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理：同轴套筒形电容器。H层上，电容量大大增加，液位越高，覆盖面积越大，电容器3．料位的检测容易堵塞外电极的流通孔，造成“滞留，所以一般不用双电极式粒。电容量的检测：电容量很小（一般是几个到十几个pF转换成另一个电信号，再将电信号放大后进行测量。4）电容式物位传感器的特点（1）结构简单、使用方便。但由于电容变化量不大，要精确也可用测量充放电电流的方法测定。（2因此要及时调整仪表。（3）对粘稠的液体应注意其在电极上的黏附，以免影响仪表值，使仪表所显示的液位比实际液位高。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测量。（2）不受外界环境（温度、压力、电磁场等）影响，故可在高温、烟雾、强磁场等环境下工作。六.雷达式液位计微波是波长为0.001~1m的电磁波，具有电磁波的性质，但又与普通的无线电波及光波不同。特点：（1）绕反射能力差，具有良好的定向辐射性能和传播特性。（2）遇到各种障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，具有很强的环境适应能力。（4）空间辐射装置容易制造。1.雷达物位计的特点20世纪60年代中期从油轮的液面测量上发展起来的一种仪表。（1）由于它具有无盲区、属于非接触测量，测量速度快，测较大的场合下测量。（2）可以用来连续测量腐蚀性、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能力强。（3）微波传输不需要空气介质，所以在真空或受压条件下也能进行测量。七．称重式液罐计量仪2.优点（1高压、有毒、高粘度液体的测量。（2）由于没有机械可动部件，使用寿命很长。但被测液体中不能混乱，产生误差。（3）换能器怕热，亦不宜用于高温液位的测量。（4）测量精度主要受声速ν随温度变化的影响，必须采取措施消除声速变化的影响。位。八．检测仪表的发展趋势（123）多功能化。（45）专用化。温度是表征物体冷热程度的物理量。一.温度检测方法温度不能直接测量,只能借助于冷热不同物体之间的热交换,以及的特性来加以间接测量。任意两个冷热程度完全一致。测温物质具备：①某一物理特性随温度发生变化，最好只与温度有关。②随温度变化明显。③测温范围要大。④有一定的复现性、稳定性。温度计的分类:1.按使用的测量范围分6000C以上的测温仪表叫高温计;6000C以下的测温仪表叫温度计。2.按用途分标准仪表、实用仪表。3.按测量方式（1）接触式：利用冷热不同物体（感温元件与被测对象）接触进行充分的热交换,建立热平衡，感温元件与被测对象的温度相有时破坏测温现场，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，只通过接射强度来确定被测对象的温度。测高温1000~2000℃，精度较低，辐射能发射率、距离、空间介质的影响。4.按工作原理分（1）膨胀式温度计：根据液体或固体热胀冷缩原理。-80~500℃）固体温度计：双金属(两热α不同的金属焊接在一起)(2)压力式温度计:利用封闭体积内充以气体或液体热胀冷缩温度计接触式温度计广泛用于汽车、拖拉机、飞机等。最大优点；防爆、防震，因为没有电气元件。(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-200~500等。（4）热电偶高温计：利用金属的热电现象。将两种不同的导—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。广泛用于测量高于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。坏被测温度现场、测温上限能达到3000℃.但易受外界干扰、测量置中使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→自由端产生角位移→传动机构放大→指针偏转于某一数值后，双金属片与螺钉不接触，电路断开，继电器断电，开关合，电热丝开始加热，使温度上升。称为两位式温度控制器。温度的控制范围可通过改变调节螺钉与双金属片之间的距离来调整。二.热电偶温度计mV配以测量毫伏的指示仪表或变送器可以实现温度的测量指示或温度信号的转换。它的测量范围广（600~1300℃，特殊的可达2800用方便、测量准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，500以在16001）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,当两端处于不同温热电现象。产生热电势的三要素，不同材料、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①温差电势②接触电势3）关于插入第三种导线的问题利用热电偶测温时，必须采用某种仪表来测E，而仪表往往远离测温点，这就要把热电偶回路自由端断开，接导线C，C对EAB(t,t0)有无影响。结论：①热电偶回路中接入第三种导线时，只要保证引入导线的两端温度相同，则对原热电偶产生的热电势数值无影响。①回路中串入更多种导线，只要引入导线两端温度相同，也不影响热电偶所产生的热电势数值。用途：为接入仪表提供理论依据。为开路测量金属壁面等提供依据。电势E。但必须保证两插入点的温度一致。3）常用热电偶种类（1）要求：t呈直线性或简单函数关系。要好。③物理化学性质要稳定，不易氧化与腐蚀。④材料组织均匀，韧性好，易加工成丝。⑤复现性要好（同种成分材料制成的热电偶，其热电性质均相同不同材质的热电偶有不同特性，应根据实际需要选择：测量范围、放大系数、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。成分检测及仪表种物质所占的比例。显示仪表置。显示仪表种类很多1．按使用能源分：电动显示仪表；气动显示仪表2．按仪表显示装置的功能分指示式仪表：显示被测量瞬时值积算式仪表：显示被测量对时间积分结果记录式仪表：记录被测量随时间变化的情况信号报警式仪表：反映被测量是否超越允许限值3．按显示方式分：（1）移）的形式进行连续模拟指示、记录。记录机构。价格低廉，能反映变化趋势。（1）印）被测值的仪表。原理：将各种连续变化的被测变量，通过模拟——数字（A/D）转换器转换成对应的数字编码，然后进行数字显示。清晰、醒目，无读数误差，便于远距离传送、远方观察。（3）计算机图象显示：将图形、曲线、字符和数字等直接在屏幕大提高显示功能。§4.2数字式显示仪表数字式显示仪是直接用数字量显示被测值。一般应具备模数转换、非线性补偿及标度变换三大部分1.数字显示仪表的特点特点：（1）准确度高、灵敏度高。（2）不会产生视差。（3）测量速度快，从每秒几十次到上百万次。（4）可方便地实现多点测量，可与计算机配合。（5）好、耐振性好。（6）成本。第五章自动控制仪表其作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，根据比较的结果往执行器，以实现对被控变量的自动控制。基地式控制仪表生产设备上。单元组合式仪表中的控制单元制。微处理器为基元路数字控制器、可编程序数字控制器（PLC）和各种计算机控制系统等。控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。位式控制、比例控制（P积分控制(I)、微分控制(D)及其组合(PI、PID)一.位式控制（一）双位控制（开关控制）1．双位控制器的理想特性（1）动作过程：p=pmaxe＞0（或e＜0）开Pmine＜0（或e＞0）关控制器有两个输出值即开，操纵变量不是出于最大就是处在最小。（2）特点：作用是断续的，控制器只有两个输出值，执行器只有而在给定值上下波动。二.比例控制（１）规律量△P与偏差信号e之间成比率关系。即：（为放大系数）△ｐ——输出变化量（２）特点①放大倍数KcKp化对eKc相同的Kc，ｅ越大，输出大。Kc的符号可以选择，当e↑时，p↑或p↓动，必有ｅ，控制输出ｐ就变化。③有余差。２．比例度Kc越大，控制作用越强，实际上并不直接使用Ｋｐ是用比例度来衡量控制作用强弱。工业上常用比例度δ代替（１）定义：控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数。仪表量程调节器的输出范围若P作，则（２）比例控制系统的过渡过程及余差①比例度对余差大小的影响△P＝Kce△P一定，δ越小，Kp越大，e越小些，余差越小δ越大，余差越大值不再相等，它们之间的差值就是余差。②比例度对过渡过程的影响三.积分控制（I）1．规律及特点（1）规律：控制器输出的变化量△p与输入的偏差e的积分成比例KＩ——积分速度，输出信号随时间增长（或减小）d△p/dt=KＩ·e液位上升就慢慢关小阀门；液位下降就开大阀门，e越大，阀门动作越快，只要有e存在，就连续不断地改变阀门开度，直到e消失为止，控制器输出变化速度与e成正比。积分控制作用输出信号的大小，不仅取决于偏差信号的大小，且主要取决于e存在的时间长短，只要有e，尽管e可能很小，但它存在的时间越长，输出信号变化越大。∵d△p/dt=KＩ·e只要有e，d△p/dt≠0，有输出变化只有e=0时，△p才不变化，系统达到平衡状态（2）特点可以消除余差。p的变化跟不上e△P与e不是一一对应的。当e是常数A时e2．比例积分控制规律与积分时间积分控制作用是随着时间积累才逐渐增强的，控制动作缓慢，控制不及时，因此积分作用一般不单独使用，常常把比例与积分组合使用。比例控制：输出信号与输入e成比例，作用迅速，但有余差积分作用：能消除余差，但作用缓慢PI比例作用是即时的、迅速的在粗调的基础上又加上细调积分作用是缓慢的、渐进的这样控制既及时，又能消除余差。（1）规律△p=△pp+△pＩKc·e出随时间等速变化。(2)积分时间因为，上式可表示为积分时间对过渡过程的影响用中应合理选择控制器的参数Tl余差，又不过分降低其他品质指标。比例积分控制器兼有两种控制作用的特点，并有比例度和积分用很广。特别剧烈时，不及时，在此基础上产生微分控制。1．微分控制规律及特点这种按被控变量变化的速度来操纵阀门的开度的控制称为微分控制。（1）规律控制器输出信号的变化与e变化速度成正比的控制规律称微分控制。TD——微分时间——（e对时间的导数）偏差的变化速度的输出大小与偏差变化的速度成正比，对于一