6.船舶电气与自动化（船舶自动化）（二三管轮）

船舶电气与自动化（船舶自动化）（操作级）作者中华人民共和国海船船员适任考试培训教材目录一二三四控制工程基础船舶机舱监测与报警船舶自动控制系统保护设备第一章控制工程基础4节3节2节1节自动控制原理自动控制方法双位控制时序控制

5节PID控制

9节

8节7节

6节程序控制过程值测量信号变送执行元件

10节过程值测量和实操第一节自动控制原理指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。船舶辅锅炉自动控制系统船舶分油机自动控制系统船舶主机遥控系统自动控制系统典型应用自动控制系统的组成及功能图1-1-1柴油机气缸冷却水温度控制过程示意图过程控制：

通过采用自动化技术工具,对生产过程中某些物理参数进行自动检测、监督和控制,以保证被控制量接近给定值或保持在给定范围内。过程控制系统组成：控制对象---主机测量单元---感温元件和变送器调节单元---调节器执行机构---三通调节阀自动控制系统的组成及功能控制对象控制对象是指所要控制的机器、设备或装置被控量是指所要控制的运行参数测量单元传感器用于对物理量进行检测变送器将传感器的输出转换为调节器能够接收的信号统一的标准气压信号0.02～0.1Mpa统一的标准电流信号0

～10mA或4

～20mA自动控制系统的组成及功能调节单元指具有某种调节作用规律的调节器被控量的测量值与设定值之间的差值称为偏差值执行机构气动薄膜调节阀或气动活塞式调节阀伺服电机调节器作用规律：位式比例比例积分比例微分比例积分微分自动控制系统结构框图图1-1-2过程控制系统传递方框图环节代表实际单元的每个小方框每个环节都有输入量和输出量，用带箭头的信号线表示输出量变化取决于输入量变化和环节的特性信号线的分支具有等值特性自动控制系统结构框图图1-1-2过程控制系统传递方框图系统的输入与输出将各基本环节看作整体，系统有两个输入和一个输出系统输入---设定值、扰动值系统输出---被控量自动控制系统结构框图图1-1-2过程控制系统传递方框图扰动引起被控量变化的因素基本扰动---指来自控制系统内部控制通道(调节通道)的扰动外部扰动---指来自系统外部环境的扰动自动控制系统结构框图图1-1-2过程控制系统传递方框图反馈输出量的变化经测量单元又送回到系统的输入端正反馈---加强系统输入效应、使偏差增大负反馈---减弱系统输入效应、使偏差减小自动控制系统主要类型基本机构形式划分闭环控制系统开环控制系统给定值划分定值控制系统程序控制系统随动控制系统自动控制系统主要类型闭环控制系统闭环系统：系统的输出通过反馈通道回到系统输入端，构成了一个封闭的控制回路。自动控制系统主要类型开环控制系统按给定值控制的开环控制系统传递方框图按扰动值控制的开环控制系统传递方框图自动控制系统主要类型定值控制系统系统的给定值恒定不变随动控制系统系统的给定值任意变化程序控制系统系统的给定值按事先安排好的规律进行变化过程控制系统的工作过程图1-1-5过程曲线基本类型一个实际可用的控制系统的过渡过程应为衰减振荡控制系统在受到外部阶跃扰动后可能出现的四种不同情况评价过程控制系统的品质指标定值控制系统的动态过程曲线稳定性指标：

(y1-y∞)/(y3-y∞)被控量的振荡次数（随动控制系统）评价过程控制系统的品质指标准确性指标：最大动态偏差emax在衰减振荡中第一个波峰的峰值与给定值的差值y1emax大说明动态精度低，emax过小容易造成系统振荡。静态偏差ε动态过程结束后，被控量新稳态值与给定值之间的差值y(∞)ε

越小说明系统的静态精度越高图1-1-3定值控制系统的动态过程评价过程控制系统的品质指标快速性指标：

图1-1-4随动控制系统的动态过程评价过程控制系统的品质指标快速性指标：上升时间tr

在随动控制系统的衰减振荡中，被控量从初始平衡状态第一次达到新稳态值所需的时间，t

r=t

1-t

0峰值时间

tp

在随动控制系统的衰减振荡中，被控量从初始平衡状态达到第一个波峰值所需的时间，tp

=t

2-t

0图1-1-4随动控制系统的动态过程传感单元所含设备的类型和结构原理测量单元传感器的作用是将被测量的物理量变化，如温度、压力等，转化为位移、压力或电阻、电容、电感和电压等电参数的变化通常由敏感元件和转换元件组成。传感器变送器变送器则把这些微小变化放大处理后，转换为标准的信号输出传感器类型传感器类型传感器类型传感器的结构和原理气动传感器的主要部件弹性元件节流元件气体容室喷嘴挡板机构功率放大器气动传感器的主要部件弹性元件弹性支承元件螺旋弹簧、片簧。作用：支承、平衡、增强弹性敏感元件的刚度。气动传感器的主要部件弹性元件

弹性敏感元件波纹管、金属膜片、橡胶膜片、弹簧管、金属膜盒。作用：将压力或推力转变成位移信号。对波纹管的压缩变形比拉伸变形具有更好的线性关系，且处于压缩状态能承受较大的压力。为此，在实际安装波纹管时,，为了得到满意的线性关系，常采用预压缩的办法。气动传感器的主要部件节流元件作用：阻碍气体流动、产生压力降、改变气体流量的作用。1）恒节流孔（恒气阻）

毛细管直径0.18-0.3mm

小孔式直径0.25/0.3/0.5mm长度4mm2）变节流孔（可调气阻）有变节流孔组成的节流阀，用于调整调节器的比例带、积分时间和微分时间。3）气阻的概念R=ΔP/G

节流元件两端产生的压力降与气体流量之间的对应关系

节流孔流通截面积越大，气阻越小，压降越小。图1-1-7恒节流孔气动传感器的主要部件气体容室作用：储存或放出气体、对气压变化起惯性作用。1）定容气室（固定气容）

体积固定，不随压力的变化而改变2）弹性气室（可变气容）

容室体积随波纹管内外两侧的压力差而改变3）气容的概念

气容C是指气体容室内，每升高单位压力所需要增加的空气储存量，即C=dm/dp

体积越大，气容C越大图1-1-8

气体容室气动传感器的主要部件喷嘴挡板机构1）组成恒节流孔、背压室、喷嘴、挡板。2）作用把输入挡板的微小位移转换成相应的气压信号输出。图1-1-9喷嘴挡板机构的结构示意图通常喷嘴孔径比恒节流孔的孔径大，以保证在挡板全开时背压室的压力能降低到接近大气压力D=（4-6)d

气动传感器的主要部件喷嘴挡板机构3）静特性在稳定工况下，背压室压力与挡板开度之间的对应关系。特性曲线的特点：（1）挡板全关，背压接近气源压力。（2）挡板全开，背压接近大气压力。（3）挡板全关到全开，背压随挡板开度增大而下降。a、b段线性度好，通常为工作段，能保证仪表的精度和灵敏度。工作段内可近似为一个比例环节。图1-1-10喷嘴挡板机构的静特性主要电动仪表常用元件传感器电路

图1-1-11温度信号输入电路主要电动仪表常用元件信号调理电路

图1-1-11温度信号输入电路主要电动仪表常用元件运算处理电路运算放大器具有放大倍数大、输入电阻高、输出电阻小等较理想的特性模拟电路中运算放大电路起到关键核心的作用与不同的元件组合可以实现不同的应用电路，如比例、加减、积分、微分、对数、指数或乘除等图1-1-11温度信号输入电路控制器的种类根据结构特点分类气动控制器电动控制器微机控制器根据控制规律分类传统PID控制器智能控制器控制器的种类气动控制器放大环节反馈环节比较环节组成图1-1-12自动化仪表的基本组成控制器的种类模拟电子控制器测量值、给定值与偏差显示输出显示手动与自动的双向切换内、外给定信号的选择正、反作用的选择功能图1-1-12自动化仪表的基本组成控制器的种类数字控制器控制单元采用了单片机系统增加了D/A和A/D两个单元数字控制器即微机控制器器，其调节器的作用规律是采用软件编程来实现的图1-1-13数字式反馈控制系统结构框图控制器的种类数字控制器图1-1-13数字式反馈控制系统结构框图通用性强功能丰富且模块化采用面向过程语言具有自诊断功能具有通信功能可靠性好功能控制器的种类PLC控制器中央处理单元(CPU)存储器输入/输出模块(I/O)通信接口电源组成图1-1-14可编程序控制器基本结构框图控制器的种类PLC控制器接收用户从编程器输入的用户程序，并将它们存入用户存储区用扫描方式接收源自被控对象的状态信号，并存入相应的数据区用户程序的语法错误检查，并给出错误信息系统状态及电源系统的监测执行用户程序，完成各种数据的处理、传输和存储等功能根据数据处理的结果，刷新输出状态表，以实现对各种外部设备的实时控制图1-1-14可编程序控制器基本结构框图中央处理单元的功能：控制器的种类智能控制器智能控制器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定的智能的表现图1-1-15智能控制器结构示意图与控制器相关的信号设定值输入值（反馈值）偏差值输出值被控值调节单元比例(P)作用规律比例积分(PI)作用规律比例微分(PD)作用规律比例积分微分(PID)作用规律双极控制连续控制双位控制调节单元双极控制图1-1-17双位作用规律指调节器在整个调节过程中只有两个输出状态，逻辑0和逻辑1，对应emin和emax不能使被控量稳定在某个值上，而是使被控量在上限值和下限值之间波动当被控量值位于上限下限之间时，调节器的输出会保持当前状态不变调节单元调节单元的结构与原理调节器的作用规律是指输出量p(t)与输入量e(t)之间的函数关系，可以使用阶跃响应来判断，也就是说给调节器施加一个输入阶跃的偏差信号后，其输出量的变化规律。根据调节器输出的变化方向，调节器有两种类型:正作用式调节器------随着测量值的增加，调节器的输出增加反作用式调节器------随着测量值的增加，调节器的输出减小控制对象图1-1-18单容水柜控制对象容量系数C

容量系数C是指被控量变化一个单位，其储水体积的变化量

控制对象图1-1-18单容水柜控制对象阻力系数R

阻力系数R是指为推动物质或能量运动的动力与因此而产生的物质或能量的流量之比

当出水流经阀B做层流运动时控制对象图1-1-18单容水柜控制对象单容控制对象的阶跃响应（飞升曲线）是按指数规律变化的

阶跃响应时间表达式

图1-1-19单容水柜阶跃响应的指数曲线控制对象放大系数K放大系数K是指控制对象受到阶跃扰动后，从初始平衡态达到新平衡态时，被控量的变化把扰动量所放大的倍数。

放大系数K是控制对象的静态参数，反映控制对象的静态特性，决定控制对象对扰动的敏感度控制对象时间常数T时间常数T的物理意义是被控量以最大变化速度达到新稳态值所需要的时间最大变化速度实质上就是飞升曲线上过O点的切线斜率

将上面表达式两边对时间求导可得

被控量对时间的导数实际上是被控量的变化速度。当t=0时，被控量变化的速度最大。控制对象时间常数T控制对象1的时间常数T1较小。飞升曲线变化趋势较陡，达到新稳态所需时间较短，即对象的惯性较小；时间常数T是反映控制对象惯性大小的一个动态参数，反映控制对象的动态特性控制对象2的时间常数T2较大。飞升曲线变化趋势较缓，达到新稳态所需时间较长，即对象的惯性较大；控制对象

图1-1-20单容控制对象的具有纯迟延的飞升曲线被控量变化落后于输入量变化发生时刻的现象纯迟延会造成控制系统稳定性差、动态偏差大、调节时间长控制对象控制对象的自平衡能力有自平衡能力的控制对象受到扰动后，不必加以控制，被控量也能最终稳定下来凡被控量变化能影响物质或能量流入和(或)流出控制对象的，都有自平衡能力没有自平衡能力的控制对象受到扰动后,被控量不能自行稳定下来凡是被控量变化不影响物质或能量流量流入和(或)流出控制对象的,都是没有自平衡能力第二节自动控制方法双位控制------锅炉水位控制、空气瓶压力控制PID控制------冷却水温度控制、柴油机转速控制时序控制------分油机时序控制、锅炉自动点火控制程序控制

------包含时序控制，一般为多个输入和输出的逻辑关系自动控制系统中的典型部件压力开关图1-2-4

YT-1226型压力调节器结构原理图双位式压力调节器，主要功能是根据测量压力的上限值和下限值输出不同的开关量信号∆P

=

𝑃𝐻-𝑃𝐿

=

0.07+(0.25−0.07)

×

X10给定值范围（𝑃𝐿）：0-0.2MPa幅差范围（∆P）：0.07-0.25MPa幅差旋钮刻度（X）：10格给定弹簧调整下限值PL幅差调整旋钮调整幅差ΔP即等同于调整上限值自动控制系统中的典型部件温控开关机械式电子式压力式温控器液体膨胀式温控器气体吸附式温控器金属膨胀式温控器电阻式温控器热电偶式温控器自动控制系统中的典型部件温包控制器图1-2-5船用型号为WTZK-50-C的控制器采用带毛细管温包式的传感器和温包型传感器，可用于空气温度的调节系统设定值和幅差值可调，调节值为-60~+170℃,自动控制系统中的典型部件编码器将机械设备的运转速度、位移信号转换为需要的脉冲信号或直接转为数字信号根据检测原理分类光学式磁式感应式电容式根据刻度方法及信号输出分类增量型绝对值型混合型自动控制系统中的典型部件增量型光电编码器组成光源码盘检测光栅—A/B两组透光缝隙光电检测器件转换电路图1-2-6增量型光电编码器的结构组成和输出信号波形图自动控制系统中的典型部件增量型光电编码器技术参数分辨率以编码器轴转动一周所产生的脉冲数对光电转换信号进行逻辑处理，可以得到2倍频或4倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。响应频率光电检测器件、电子处理线路对输出频率的响应速度图1-2-6增量型光电编码器的结构组成和输出信号波形图自动控制系统中的典型部件绝对值型编码器单圈绝对值编码器只能用于旋转范围360°以内的测量多圈式绝对编码器通过齿轮传动另一组码盘，以扩大编码器的范围图1-2-8绝对值型编码器工作原理1—光电接收;2—扫描盘;3—发光管;4—光电码盘;5—转轴绝对值型编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,无须记忆，无须找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。提高了编码器的抗干扰特性及数据的可靠性调节阀气动薄膜调节阀组成气动执行部分+调节阀原理

膜片受力，推/拉阀杆优点

结构简单，尺寸小缺点阀杆推力小、有滞后现象等气动隔膜阀分类气开式输入控制信号增大、调节阀开度增大气关式气动隔膜阀分类气开式输入控制信号增大、调节阀开度增大气关式输入控制信号增大、调节阀开度减小阀门定位器为使调节阀动作及时、准确动作到位，通常加装一个阀门定位器作用消除由于填料太紧或流动阻力太大而使其摩擦力过大所造成的阀杆滞后现象。调节内置零位和比例范围调整旋钮，可改变阀门定位器输入与输出信号比值。应用调节阀与调节器之间距离较远；波纹管容量较小图1-2-10带阀门定位器的气动薄膜调节阀结构原理图1—阀体;2—阀杆;3—指示;4—膜盒;5—膜片;6—压缩弹簧;7—阀杆;8—手轮;9—测量气室;10—测量膜片;11—挡板;12,13—喷嘴;14,15—截流阀;16—比较气室;17—膜片;18,19—球阀;20,21—球阀座;22—输出压力;23—反馈弹簧;24—反馈杠杆;25—比例范围旋钮电动执行器接受的是调节器输出的0-10mA或4-20mA直流信号，并将其转换成相应的机械位移。直行程式和角行程式，都是以伺服电机为动力，角行程式又分单转式和多转式。功能分类第三节双位控制图1-1-7浮子式辅锅炉水位双位调节器1—浮子室;2—浮子;3—调节板;4—枢轴;5—上、下限销钉;6、12—同极性永久磁铁;7—静触头;8—开关箱;9—转轴;10—转杆;11—动触头浮子式液位双位控制系统水位处在上、下限值时，调节器的输出状态才发生改变水位在上、下限之间变化时，调节器的输出状态不变上、下限销钉5的位置用于调整水位的上、下限值如果上、下限销钉之间的距离太小将导致电机起、停频繁第三节双位控制图1-2-6双位压力继电器结构原理图1—弹簧;2、3—刻度尺;4—波纹管;5—摆动板;6、7—微动开关淡水压力柜液位控制系统双位控制在船舶上的应用电极1对应上限水位，控制停止水泵电极2对应下限水位，控制起动水泵电极3用于危险低水位报警停炉电极式水位自动控制器图3-2-12电极式双位水位控制系统原理图第四节时序控制图1-2-2辅锅炉燃烧时序控制功能框图时序控制是按照设备或系统动作时间的规律，结合输入信号状态，输出相应的控制信号。凸轮式时序程序控制器图1-4-1凸轮式时序程序控制器结构原理图时序马达通过减速装置带动凸轮轴转动在凸轮轴上通常安装若干组凸轮每一组凸轮控制一个微动开关每组凸轮由两个凸轮组合构成凸轮可调改变两个凸轮的相对位置即可以调整开关闭合或断开的时间PLC时序程序控制器PLC时序程序控制器PLC的时序控制系统，其控制功能是通过软件来完成的可以大大地简化硬件电路，提高系统运行的可靠性，方便维护只要简单修改PLC程序就可以适用不同设备或系统的需要。图1-4-3由CPU226控制的辅锅炉燃烧时序控制系统外部接线图执行机构锅炉时序控制的执行机构包括油泵、风机、供油电磁阀、回油可调阀、风门(油量)控制器、点火变压器、点火电极等一般大中型燃烧器风门执行机构采用电动执行机构，其电动机采用单相伺服电机，通过减速机构带动凸轮限位开关，输出各种风门大小的信号，有的还配有风门电位器检测风门位置。PLC时序控制在船舶上的应用合上电源开关，控制电路供电锅炉水位采用双位控制，根据水位手动补水I2.3断开，燃油泵停止，手动启动风机进行手动扫风，1min后手动停止风机将给水泵、风机、燃烧开关置于自动位起动前的准备PLC时序控制在船舶上的应用自动模式下，预扫风40S自动点火控制蒸汽压力自动控制安全保护控制停炉手动操作燃烧的时序控制第五节PID控制PID控制是控制器根据给定值与实际检测值的比较,得到偏差后,使用比例、积分、微分三个作用并结合在一起输出给后续的执行部件,去控制被控参数的变化,使之接近给定值。气动式PID控制器电子式PID控制器数字式PID控制器电子式PID控制器图1-5-1由运算放大器组成的PID调节器A1：比例作用A2：积分作用

A3：微分作用

A4：加法器𝑅4---调整比例作用强度𝑅2---调整积分作用强度𝑅5---调整微分作用强度比例、积分、微分作用的实现方法的运算放大电路微机控制系统PLC控制系统计算机控制系统(网络现场总线控制系统)实现PID控制的方法主流数字调节器的结构组成图1-5-3智能调节器内部结构框图实际值可以选用不同的传感器或标准信号输入（温度系统常用Pt100）设定值通过按钮修改调节器的输出可以是模拟量，也可以驱动继电器来控制执行机构调节器的操作手动方式：通过面板上的↑、↓按键改变调节器输出值自动方式：根据设定值通过PID运算自动改变调节器输出参数自整定：带有模糊PID调节，在调节中自动学习并使效最优化,具有无超调、高精度等优点数字调节器正常运行方式联锁手动方式：如果自诊断出内部轻故障或从外部输入联锁状态，则切换到联锁手动方式后备方式：如果自诊断出严重故障(调节器硬件或软件异常)时，不论此时调节器处于何种运行方式，均会切换到后备方式数字调节器非正常运行方式采用现场总线控制实现的PID控制比例带、积分时间和微分时间参数调整被控量设定值调整自动控制和阀位手动控制设定调节器作用规律类型设定,

P、PI、PD或PID

输入输出信号类型设定，输入可以设定为电流、电压或电阻，输出可以是电流或者是电压类型图1-5-5

DCC20PID控制器的逻辑原理PID控制器是整个现场总线系统中的一个功能模块，由硬件上的DPU和内置的软件实现操作面板对控制器软件的设置功能：PID控制作用的特点常用作用规律比例作用规律（P）比例积分作用规律（PI）比例微分分作用规律（PD）比例积分微分作用规律（PID）比例调节器比例作用规律是指调节器的输出量𝑝(𝑡)与输入量𝑒(𝑡)成比例变化K-比例系数K越大，相同的𝑒(𝑡)时，𝑝(𝑡)越大，比例作用越强图1-5-6比例作用规律开环阶跃响应特性比例作用控制过程左移可调支点，a减小，b增大，则K减小；反之，则K增大结构简单、调节及时迅速，是其他控制规律的基础存在静态偏差，是比例作用固有的，不可克服的缺点应用于被控量稳态精度要求不是很高的场合图1-5-7浮子式水位比例控制系统示意图𝐾

=

𝑎/𝑏

=

𝑝(𝑡)/𝑒(𝑡)比例带调节器的相对输入量与相对输出量之比的百分数e:被控量的变化量(偏差值);Ximax:被控量允许变化的最大范围，叫全量程;e/Ximax:

调节器的相对输入量;P:调节器的输出量；Xomax

:输出量的最大变化范围；p/Xomax

:调节器的相对输出量；R=Xomax/Ximax

:量程系数，在单元组合仪表中，R=1。比例系数K虽然可以衡量比例作用的强弱,但K通常是一个带量纲的量,不同控制系统之间,其比例作用的强弱不便于比较比例带的物理意义PB=50％，100％，200％表示含义？PB=50%，说明被控量变化全量程的一半，调节阀的开度变化了全行程。PB=100%，说明被控量变化全量程的100%，调节器将指挥执行机构变化全行程的100%。PB=200%，说明被控量变化全量程，调节阀的开度只变化了全行程的一半。假定调节器指挥执行机构变化全行程（如调节阀从全关到全开），需要被控量的变化量占其全量程的百分比。比例带对控制系统动态品质的影响PB太大，比例作用很弱，克服扰动的能力就弱，动态过程虽然很稳定，没有波动，但最大动态偏差也大，过渡过程时间或许会拖得很长，稳态时静态偏差也比较大PB太小，比例作用很强，稍微出现一点偏差就会使执行机构的动作大幅度变化，容易造成被控量的大起大落，系统的稳定性变差，同时，也会加长过渡过程时间对于控制对象惯性大的控制系统，可选定PB为50%左右；反之,对于控制对象惯性小的控制系统，可选定PB为70%~80%。微分作用规律微分作用规律是指调节器的输出量𝑝(𝑡)与输入量𝑒(𝑡)对时间的微分成比例变化。与偏差的绝对值无关，与偏差的变化速度有关，因此能在偏差很小的时候即输出较强的控制信号，或者说它有超前控制的能力。只对被控量的变化速度敏感，对阶跃变化的被控量，微分调节作用只在变化初期起作用，后期将衰减至零，即当系统偏差仍然存在但是不再变化时，微分作用输出将消失，因此不能单独使用，需与比例或比例积分规律搭配使用。

比例微分作用比例积分作用规律是指在比例作用的基础上加入微分作用而得到的一种作用规律。

比例微分作用

图1-5-9

比例微分调节器输出特性积分作用规律积分作用规律是指调节器的输出量𝑝(𝑡)与输入量𝑒(𝑡)的积分成比例变化。可以消除静态偏差，只要偏差𝑒(𝑡)存在，𝑝(𝑡)就一直变化，直到𝑒(𝑡)为零为止。控制不及时，出现偏差初期，动态偏差较大；后期，由于积分作用越来越强，调节过头，造成系统稳定性降低。因此一般与比例作用结合使用。由于积分调节规律动态性能差，在实际系统中极少单独使用，主要被用来作为辅助调节规律，以消除静态偏差。

比例积分作用比例积分作用规律是指在比例作用的基础上加入积分作用而得到的一种作用规律。

比例积分作用

图1-5-11比例积分调节器阶跃响应特性比例积分微分作用把比例、积分和微分作用组合在一起，构成了比例积分微分作用规律PID。

比例积分微分作用

图1-5-12

PID调节器开环响应输出特性曲线PID控制系统的应用旁通调节阀电动调节阀数字式控制器柴油机高温冷却水温度自动控制系统图1-5-13主机高温冷却水温度自动控制系统原理图PID控制系统的应用船舶机舱冷却水系统图1-5-14中央冷却水系统图常用系统：各水泵独立控制,与温度控制无关节能系统：根据负载情况调节海水泵的流速

来配合温度调节的系统变频系统：了用变频器驱动海水泵的运行,调

节海水的流量,从而改变冷却水的

冷却量第六节程序控制程序控制：按照设备或系统的运行规律事先确定下来的，当条件或时序满足后，相应地输出去控制对应的执行部件开环控制开环控制一般是逻辑控制闭环控制闭环控制是给定值按事先设定的变化规律变化的反馈控制系统程序控制在船舶上的应用主起动逻辑控制起动准备逻辑条件𝑇𝐺

：盘车机脱开信号，脱开为1，未脱开为0；𝑀𝑉

：主起动阀位置信号，在自动位为1，否则为0；𝑃𝐴

：起动空气压力信号，压力正常为1，太低为0；𝑃𝐶

：控制空气压力信号，压力正常为1，太低为0：𝑃𝐿：滑油压力信号，压力正常为1，太低为0；𝐸𝑆

：遥控系统电源信号，电源正常为1，否则为0；𝑃𝑆

：操纵部位转换信号，转换完成为1，否则为0；𝑇𝑆

：模拟实验开关位置信号，在工作位置为1，在实验位置为0；𝑆𝑇：故障停车复位信号，已复位为1，否则为0；𝐹3

：三次起动失败信号，无三次起动失败为1，三次起动均失败为0；𝑇𝑀

：起动限时信号，未到限时时间为1，达到起动限时时间为0；𝑛𝐼

：发火转速逻辑鉴别信号，主机转速低于发火转速为1，高于发火转速为0。程序控制在船舶上的应用主起动逻辑控制起动鉴别逻辑YSL＝1，表示车令与凸轮轴位置一致，满足起动鉴别逻辑；YSL

＝0，说明车令与凸轮轴位置不一致，不满足起动鉴别逻辑，不准发起动信号。程序控制在船舶上的应用主起动逻辑控制主起动逻辑回路YSO＝1，表示满足所有的起动逻辑条件，主起动阀正在开启对主机进行起动。当主起转速达到发火转速nI时，nI为0，YSC＝0，

YSO立即变为0，关闭主起动阀停止起动。如果从发出起动信号（YSO＝1）开始，在规定的时间内，主机仍达不到发火转速，TM

＝0，要终止起动，发出起动失败的声光报警信号。程序控制在船舶上的应用主起程序负荷图1-6-1程序负荷原理示意图根据进港与离港信号来选择时钟脉冲发生器的定时回路，以控制其输出相应频率的脉冲作为程序计数器的计数脉冲。程序计数器在加、减速控制回路的控制下，输出计数值经D/A转换器转换成相应的电压ULP，然后再由选小器将ULP与车令设定转速In进行选小，使主机的设定转速在离港或进港时按预先调定的程序负荷速率加速或减速输出PL第七节过程值测量热工参数的监测温度检测压力检测液位检测流量检测运动相关传感器转速表扭矩仪测功仪粘度计振动监测温度检测热电阻式温度传感器热电阻材料（铜丝、铂丝）的电阻率随温度的增加而增加（正电阻温度系数）原理电阻体、绝缘体、保护套管、接线盒结构二线制、三线制（温度补偿）接线应用常用于冷却水、滑油、燃油温度和轴承温度等相对低温的场合温度检测热电阻式温度传感器温度检测热电阻式温度传感器图1-3-1热电阻式温度传感器接线原理图“三线制”接法采用两根材料、长度和截面积相同的导线(同一根电缆)分别接在测量桥臂和调零桥臂，以保证导线的电阻值相等。当环境温度变化时，两根导线阻值的变化量相等而抵消，使电桥输出Uab

保持不变。R0和RW用于对变换电路进行零点和量程的调整温度检测热电偶式温度传感器原理：热电效应，两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，当导体的节点两端处于不同的温度时，两者之间将产生一热电势，热电势大小与两端温差成正比。温度检测热电偶式温度传感器图1-3-2

热电偶的冷端补偿原理图冷端温度补偿：电桥补偿法R0

、R1和R2锰铜丝绕制的，阻值基本不随温度变化Rcu铜丝绕制的补偿电阻，阻值随温度升高而增加，补偿环境(冷端)温度的变化R0和RW用于对变换电路进行零点和量程的调整适用场合：高温，如主机排气温度的检测温度检测热电偶与热电阻的区别测温范围（高温测量VS低温测量）金属材料不同（双金属VS单金属）检测原理（感应电动势VS电阻）接线方式（有正负之分VS无正负之分）压力检测滑动电阻式压力传感器图1-3-3滑动电阻式压力传感器原理压力检测金属应变片式压力传感器图1-3-4金属应变片式压力传感器原理图应变片由铜镍或镍铬等金属丝绕成应变片受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，进而阻值发生变化应变片受力时产生的阻值变化通常较小，一般都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大再传输。当测量压力增大时，应变片要弯曲变形，栅状金属丝被拉长，使其电阻值增大压力检测硅压力检测器图1-3-5薄膜型半导体应变片1—锗膜;2—绝缘层;3—金属箔基底;4—引线半导体应变片有体型、扩散型和薄膜型三种优点：具有稳定性好、可靠性高、成本低薄膜型半导体应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上而制成的。压力检测硅压力检测器图1-3-6扩散型半导体应变片1—N型硅;2—P型硅扩散层;3—二氧化硅绝缘层;4—铝电极;5—引线半导体应变片有体型、扩散型和薄膜型三种扩散型半导体应变片是将P型杂质扩散到N型硅单晶体基底上，形成一层极薄的P型导电层，再通过超声波和热压焊接法引出线而制成的压力检测扩散硅压力传感器图1-3-7扩散硅压力传感器原理图扩散硅压力传感器是目前应用最多的二线制电流输出型压力传感器。利用半导体材料受压时电阻率发生变化（压阻效应）原理工作的原理：没有压力作用时，4个相同阻值电阻形成的电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。压力检测电容式压力传感器变极距型变面积型变介电常数型图1-3-8单极板电容压力传感器压力检测电容式压力传感器差动式电容压力传感器为变极距型两侧压力差引起两个电容量的变化最大检测位移可小到0.1mm图1-3-9差动式电容压力传感器结构图液位检测变浮力式液位传感器图1-3-10变浮力液位传感器原理图组成：浮筒、平衡力弹簧、差动变压器浮筒的浮力、平衡弹簧的弹力和浮筒自身重力形成力的平衡关系输出与液位变化成比例的直流信号液位检测变吹气式液位传感器图1-3-11

吹气式液位传感器原理图调整节流阀2使液位在最高位置时，从平衡气室中有微量气泡逸出，使得导管3中压力始终与平衡气室压力相等液位变化时，导管内的压力也随之变化，导管内的压力信号经变送器转换为与液位高度成比例的标准压力信号或标准电流信号流量检测容积式流量传感器图1-3-12容积式流量传感器原理图容积式流量传感器在船上常用来检测油流体的流量通过的流量越大，齿轮转速越快，脉冲信号频率越高流量检测电磁式流量传感器图1-3-13电磁式流量传感器原理图磁极置于管道两侧以产生一磁场，导电液体在磁场中垂直于磁通方向流动时切割磁力线，于是在两个电极上产生感应电势，其电势的大小与液体的体积流量成比例。感应电势经检测放大电路处理和放大后输出。根据工作原理，只适用于测量导电液体的流量流量检测差压式流量传感器图1-3-14差压式流量传感器原理图利用流体通过孔板等节流装置时产生压力差来反应流量变化压差使差动变压器铁芯偏离中位，输出的电信号与流量成一定关系转速表利用导体切割磁力线所产生的感应电势与转速成比例的原理，有直流和交流两种。直流测速发电机输出的直流电压U与主机转速n成比例U的大小和极性反映主机转速的大小和转向存在电刷，易坏，使用较少交流测速发电机输出的是交流电压，必须采用相敏整流及滤波电路，其目的是判断主机的转向作为控制系统中的转速反馈和转速逻辑鉴别信号，因不能使用负电压的转速信号，故必须经过整流把倒车负极性电压信号转换成正极性电压信号测速发电机图1-7-15整流后正、倒车转速对应的电压值转速表磁脉冲式转速传感器是一种非接触式测速装置，没有运动部件，无磨损、寿命长、精度高特点磁脉冲式转速传感器磁脉冲探头对准齿轮的齿顶固定，并与齿顶间保持一较小的间隙。主机转动时齿顶和齿谷交替经过，引起线圈内的磁通交替变化，使线圈感应出一系列脉冲信号。脉冲频率取决于齿数z和转速n。

f=zn/60图1-7-16磁脉冲传感器结构原理图1—永久磁铁;2—软磁芯;3—线圈;4—非导磁性外壳;5—飞轮转速表磁脉冲式转速传感器

一般磁探头所得脉冲信号较弱，其波形也不理想，要送整形放大电路，使其成为同频率的幅值较大的矩形波，再将这一矩形波送入f-u变换电路，将它变换成与矩形波频率成正比的直流电压信号来表示主机的转速图1-7-17脉冲整形转换电路转速表磁脉冲式转速传感器为了检测主机的转向，需安装两个磁头，且它们之间错位1/4齿距，使两个磁头所产生的脉冲信号在相位上相差1/4周期。这两个磁头输出的脉冲信号经整形放大后分别送至D触发器的D端和CP端，由其输出端Q是1或0来判别主机是正转或反转。转速表磁脉冲式转速传感器当齿轮沿正车方向转动时，D触发器D端的正脉冲总比CP端超前1/4周期，即CP端在脉冲上升沿时，D端总是1信号，所以输出端Q保持1信号，表示主机在正车方向运转。当齿轮倒车方向转动时，D触发器CP端的正脉冲总比D端超前1/4周期，即CP端在脉冲上开沿时，D端总是0信号，所以输出端Q保持0信号，表示主机在倒车方向运转。扭矩仪应变片式扭矩传感器应变片直接粘贴在传动轴的表面上，传动轴的扭矩作用产生微量变形，使得应变片的阻值发生变化，通过测量电桥获得对应的差分电压信号，经调整处理后可计算出扭矩值优点：可直接测量传动轴的扭转变形,减少由参数推算的间接影响缺点：应变片的信号需要使用滑环和电刷传递，易引起误差和不稳定改进的措施：将应变片、电桥和信号处理电路全部装在传动轴上,将扭矩电压信号转换成频率信号,通过无线发射和接收器无线接收,经鉴别器把信号解调并转换成电压信号,进行显示、控制和记录黏度计毛细管2主要部件定排量的齿轮泵1正负连接管3

毛细管式测黏计黏度计探头1内部设有两对压电元件：一对驱动探头以固定频率产生旋转振动（空气中共振频率）一对检测实际振动频率，用于频率控制电路的反馈信号和粘度测量信号相位差的大小与粘度的平方根成正比。工作原理：基于流动燃油的粘性对圆柱形探头的旋转振动有阻尼作用。探头内置一个Pt100温度传感器，检测探头内温度，用于校正和补偿粘度测量中由温度引起的误差。扭振式测粘计振动检测工程振动检测可以分成机械式、光学式和电测三类，电测最为常用拾振环节把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信号测量放大线路环节将传感器的输出电量最后变为后续显示、分析仪器所能接收的一般电压信号。信号分析及显示记录环节电测原理光电式传感器的应用光电式传感器是一种将被测量通过光量的变化转换成电量变化的传感器光源光学通路光电元件组成污水排放中油分浓度机舱火警报警用烟度主机曲轴箱油雾浓度探测辅锅炉的火焰应用光电式传感器的应用外光电效应在光线作用下，使电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象。属于真空光电元件，有光电管、光电倍增管等。内光电效应在光线作用下，使物体的电阻率改变的现象。属于半导体光电元件,有光敏电阻、光敏晶体管等。光生伏特效应在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象。属于半导体光电元件,有光电池等。热释电现象热电材料受红外光等照射时，若其表面温度上升或下降，则该表面产生电荷的现象。光电传感器的类型光电式传感器的应用光电池的特性光电池是一种自发电式的光电元件，受到光照时自身能产生一定方向的电动势，在不加电源的情况下，只要接通外电路，便有电流通过图1-7-19硅光电池的光电特性1—开路电压特性曲线;2—短路电流特性曲线硅光电池的优点：具有性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、转换效率高、能耐高温辐射等应用最广泛的是硅光电光电式传感器的应用光电传感器的基本形式光电式传感器的应用油分浓度检测装置图1-7-21油分浓度检测装置结构示意图1—箱体;2—内门锁扣;3—内门锁头;4—锁头;5—安装支架;6—出水口;7—调流板盖;8—测量室;9—电源开关;10—保险丝座;11—接线端子;12—继电器;13—Pt06放大板;14—开关电源;15—触摸屏;16—打印机;17—CPU板15ppm传感器传感器放大电路微处理器系统FLASH储存电路触摸屏打印机实时时钟电源光电式传感器的应用光散射法先经过细滤器再使用超声波震散样品中的悬浮固体颗粒，减小对检测的影响。红外光穿过测量管，光学传感器测量检测直射光Id和被样品中的油颗粒散射和折射的光信号Is，该两个信号经过处理并通过微处理器进行数学模型的运算，得到较为准确的油分浓度值。图1-7-22

油份浓度检测原理图油分浓度检测装置光电式传感器的应用油分浓度检测装置具体的记录信息有:油水分离器关(Separatoroff)油水分离器开(Separatoron)报警仪关(Systemoff)报警仪开(Systemstart)启用新时钟时间(Newdata)15ppm正常(Alarmcancel)15ppm报警(15ppmalarm)回舱底阀关(Valveclose)回舱底阀开(Valveopen)测量室故障(Testunitabnormal)测量室正常(Testunitnormal)清洗阀开(Cleanvalveopen)清洗阀关(Cleanvalveclose)油分浓度检测装置实现的功能有检测和显示舱底水油分浓度，监视15ppm舱底水分离器的运行状态、报警状态及记录各种事件发生的日期、时间，记录装置能储存数据至少18个月，并能显示或打印所有记录。光电式传感器的应用油分浓度检测装置测量室装满清水，ppm应该显示“0ppm”。如果不是“0ppm”,就要调节信号放大板内的零位可调电阻,使ppm显示为“0ppm”。测量室内清水放空，ppm应该显示某固定的ppm值，如果不是设备要求的ppm值，可调节放大电路板上的电位器使ppm达到要求值。测量室内装满样品水样，ppm应该显示该水样的ppm值，如果偏差较大，可调节放大电路板上的对应的电位器使ppm达到要求值。零位和量程的调节光电式传感器的应用VISATRON曲轴箱油雾浓度探测器图1-7-23

VISATRON曲轴箱油雾浓度探测器1—空气喷射泵;2—测量部位;3—测量控制盖;4—电气接口;5—阀箱空气喷射泵使测量室产生负压，抽取各主机气缸的气样测量部位光路检测气样油雾浓度测量控制盖可以通过打开该盖子测试该装置电气接口阀箱用于选择测量气样的来源组成光电式传感器的应用VISATRON曲轴箱油雾浓度探测器图1-7-23

VISATRON曲轴箱油雾浓度探测器1—空气喷射泵;2—测量部位;3—测量控制盖;4—电气接口;5—阀箱设备供电为24V直流电源,消耗电流3A，由4A自恢复熔断器保护故障时，VISATRON显示器上显示故障代码和油雾浓度值阀箱的检查窗内有1个红色标志表明该取样曲轴箱内油雾浓度高。确认故障后，排除故障，使设备重新回到正常，还需要按下复位按钮光电式传感器的应用网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用控制单元安装在集控室内接线箱安装在机旁传感器安装在每个测量点上图1-7-25

Mark-6油雾浓度探测报警系统组成网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用Mark-6取消采样管路，采用了检测散射光的油雾浓度探测原理，每个测量点都使用一个传感器进行检测最多可以在八台柴油机上共安装64个传感器采用CAN总线把传感器及控制单元连接起来，提高检测速度传感器连续监视，控制单元顺序扫描，记录其地址码和油雾密度值没有报警产生的情况下整个系统扫描时间最长为1.2s控制单元计算油雾浓度平均值及相对于平均值的偏差，与预设的平均值及偏差报警值进行比较，具有高灵敏度，最大限度降低误报警。特点网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用用户级别只能实现查询功能,不能进行报警设定及系统设定工程师级别该级别受密码保护，输入密码后可以完成很多设置，但不可以对事件及历史记录进行更改及复位。服务商级别该级别受密码保护，但不同于工程师级别的菜单，允许进行所有操作，这种操作必须有厂家的授权或代理授权系统三个操作级别：网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用传感器三个指示灯:绿色指示灯指示电源状态红色指示灯指示报警状态黄色指示灯指示故障状态网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用每个传感器都有5根线2根电源线，0V和+24V2根CAN总线通信线C+和C-,连接到所有传感器1根故障信号线ALBCKUP所有的传感器都通过接线盒再与控制单元连接,传感器之间通过CAN总线连在一起网络型曲轴箱油雾浓度探测器光电式传感器的应用利用不同浓度烟雾浓度的透光程度不同的原理来探测的。感烟管式火灾探测器图1-7-27感烟管式火灾探测器原理图1—集烟管;2—抽风机;3—光源;4—测量光电池;5—基准光电池;6—检测电路光电式传感器的应用监视点火及燃烧情况光敏电阻、光电池、紫外线灯泡等作用类型火焰感受器光电式传感器的应用光敏电阻原理有光照射时，电阻值很小，电压一定，电流很大。无光照射时，电阻值很大，电压一定，电流很小。注意事项安装时要避免高温炉墙辐射线直接照射在元件上（装有磨砂玻璃，阻挡红外线透入），防止动作迟延或误动作；不能承受高温，防止影响寿命（装有散热片并用空气冷却）图1-7-28光敏电阻及其特性光电式传感器的应用光电池原理在光照射下，两极间能产生电压输出RAR型---小于1V2CR11---0.5V特点光谱敏感范围仅限于可见光，而不包括红外线。使用寿命长图1-7-30

光电池控制电路原理图光电式传感器的应用紫外线管原理有足够的紫外线照射时，阴极产生的光电子加速运动使惰性气体电离，紫外线管子导通；无光照射时管子载止特点不受高温炉壁辐射的影响，特性比光敏电阻好，只对紫外线敏感。不能用万用表检测其是否有效。图3-2-7

紫外线管外形结构示意图1—电极;2—引脚;3—石英玻璃外壳;4—管脚火灾探测器的常见类型烟探测法------感烟探测器热（温度）探测法------感温探测器光探测法------感光探测器易燃气体探测------气敏半导体探测器火灾探测方法火灾探测器的常见类型感烟式火灾探测器离子式火灾探测器光电式火灾探测器用于探测火灾初期有阴燃阶段、易产生大量烟和少量热、很少或没有火焰的场合优点缺点能够比较早地探知火灾的发生灵敏度较高容易发生误报警对环境条件的要求较高一般都设置在室内分类火灾探测器的常见类型感烟式火灾探测器它由内、外电离室和检测电路组成，内、外电离室采取反向串联连接内电离室是封闭气室，外电离室有小孔与所监视的舱室环境相通两个电离室内各放一块放射性镅241和一个电极有烟雾进入外电离室时，其离子电流减少，相当于它的等效电阻值增大经检测电路对电压差的处理，可以得到烟雾浓度的大小，进而用于火灾的确认和报警。离子式火灾探测器：利用烟雾颗粒能吸附离子的原理来探测的图1-7-32离子式火灾探测器火灾探测器的常见类型感烟式火灾探测器根据烟雾粒子对光的吸收和散射作用，可分为遮光式和散射光式两种类型散射光型光电式火灾测器已经成为主流图1-7-33光电式火灾探测器原理图光电式火灾探测器：利用光敏元件接受光的强弱程度不同的原理来探测的火灾探测器的常见类型感温式火灾探测器定温式火灾探测器所检测的温度上升超过某个规定值时报警差温式火灾探测器所检测的温度上升速率超过某个规定值时报警差定温式火灾探测器同时具有上述两种功能用于火灾发展迅速、能产生大量热及存在大量粉尘、油雾、水蒸气的场所(常见厨房、配餐间等)分类火灾探测器的常见类型智能型火灾探测器火灾探测器的输出信号与火灾状况(烟雾浓度变化、温度变化等)成线性变化。火灾探测器内配置高集成度的微型智能模块(内含CPU、A/D转换器、串行通信接口),并具备通信功能。火灾探测器具有地址编码功能。具有很高的环境适应能力与稳定性。各种工作原理的探测器都有配套的火灾识别软件。具有自动故障测试功能对火灾特征信号进行直接分析和处理，从而大大减轻了中央单元的信息处理负担，提高了整个火灾报警系统的响应速度特点火灾探测器的常见类型气敏半导体火灾探测器用于易燃气体探测气敏半导体是以金属氧化物半导体材料为基体，加入合适的催化金属和添加剂，采用烧结、厚膜或薄膜工艺制成。其中以氧化锡作为检测元件的气敏半导体使用较广。气敏半导体探测器按其性质可分为N型和P型两大类。P型气敏半导体被检测气体在气敏半导体材料表面反应供给半导体电子，从而改变半导体的电阻，遇到气体时电阻下降的材料N型气敏半导体被检测气体在气敏半导体材料表面反应供给半导体电子，从而改变半导体的电阻，遇到气体时电阻增加的材料第八节信号变送变送器的构成原理图1-3-21变送器的组成框图测量部分把被控量X转换成电压、电流、位移、作用力或力矩等物理量放大器把Zi+Z0-Zf的差值进行放大，并转换成标准的输出信号y反馈部分把变送器的输出信号y转换成反馈信号Zf变送器变送器的构成原理图1-3-21变送器的组成框图

若K足够大，且KF>>1时，则变送器图1-3-22变送器的输入、输出特性图输出y与输入x呈线性关系为了将信号变换成统一的标准信号，在使用前必须对变送器进行调校，其主要内容包括变送器的零点调整、量程调整和零点迁移。变送器零点调整、量程调整和零点迁移使变送器输出信号的下限值ymin

与测量信号的下限值xmin

相对应。在负反馈放大器的输入端加上一个零点调整信号z0。零点调整方法零点调整目的变送器零点调整、量程调整和零点迁移使变送器输出信号的上限值ymax

与测量信号的上限值xmax

相对应。通常调整负反馈系统数

F，F

越大，量程越大。量程调整方法量程调整目的变送器零点调整、量程调整和零点迁移量程调整相当于改变输入输出特性曲线的斜率，也就是改变变送器输出信号Y与输入信号X之间的比例关系。变送器零点调整、量程调整和零点迁移实际应用中，被控量测量的起点往往不是零，即xmin不等于0，需要将测量的起点迁移到某一正值或负值。气动差压变送器图1-3-25单杠杆气动差压变送器结构图作用将被测量的物理量转化为0.02-0.1Mpa的标准气压信号工作原理力矩平衡原理结构组成测量部分气动转换部分气动差压变送器图1-8-5单杠杆气动差压变送器结构图组成主杠杆9及密封簧片13、检测膜盒16和基体等密封簧片13作为杠杆转动的支点，要求它具有良好的弹性和抗疲劳强度；基体分为正、负压室的测量膜盒；检测膜盒16充注硅油，产生阻尼，防止膜片使变送器发生振荡；单向过载保护圈防止膜盒在单向承受过大压力时被压坏；测量部分气动差压变送器F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可调的是l2

反馈波纹管上移→l2

↑→K↓→量程↑反馈波纹管下移→l2

↓→K↑→量程↓反馈波纹管的位置---量程波纹管越靠上，量程越大气动转换部分P出·

F反·

l2

=∆p

·

F膜·

l1气动差压变送器图1-8-6双杠杆气动差压变送器工作原理图副杠杆5作用：对主杠杆顶端的位移进行二次放大；量程调整：改变量程支点8的上下位置，改变副杠杆的放大系数，从而改变其量程；

零点调整：调零弹簧15气动差压变送器零点调整，∆p

=0时，P出=0.02MPa

调整方法：调整调零弹簧或迁移弹簧量程调整，∆p

=最大时，P出=0.1MPa调整方法：改变反馈波纹管的上下位置重复调整，由于量程的调整会影响零点，量程调整后，需重新调零，然后再看量程是否合适，重复上述操作2-3次，直到零点与量程准确为止。零点和量程的调整气动差压变送器实例船舶差压变送器的应用图1-8-8用参考水位罐检测锅炉水位装置1—锅炉;2—参考水位罐;3—测量水位管;4—参考水位管;5-差压变送器;6—阀箱;A—截止阀;B—平衡阀;C—泄放阀参考水位：设定为锅炉的最高水位，由蒸汽的不断冷凝及溢流维持最高水位位置。测量水位：通过测量管与锅炉的实际水位一致。船舶差压变送器的应用参考水位罐与气动差压变送器连接为了保持锅炉水位升高变送器的输出增大的逻辑关系，故而将参考水位与变送器负压室相连，测量水位与正压室相连。假设锅炉水位0-600mm之间变化，当水位最低时，ΔP最大，P输出最大；当水位最高时，ΔP最小，P输出最小。ΔP=-600mm水柱时，P输出最小；ΔP=0mm水柱时，P输出最大。即重新调整零点的过程。差压变送器的使用保护气动差压变送器的使用方法图1-6-1差压变送器的阀组1、3—截止阀(导压阀);2—平衡阀;4、5—冲洗阀投入工作时先开平衡阀2，后开截止阀1和3，再关平衡阀2退出工作时先开平衡阀2，后关截止阀1和3，再关平衡阀2电动差压变送器将被测物理量转化为4-20mA的标准电流输出信号船舶机舱中以电容式电动差压变送器为主图1-8-11电容式差压变送器组成方框图电动差压变送器把被测差压Δp转换成电容量的变化，其核心是差动电容敏感元件差动电容敏感元件的空腔内充有硅油，用以传递压力。中心感压膜片和其两边的正、负压侧弧形电极形成电容CH

和CL测量部件电动差压变送器电容-电流转换部分将与差压Δp成正比的差动电容的相对变化值(CH-CL)/(CH+CL)成比例地转换成差动电流信号Ii，并实现非线性补偿功能放大电路部分将差动电流Ii

进行放大，并输出4~20mA的直流电流；同时还具有调零点、调量程、正负迁移和阻尼调整等功能转换放大电路图1-8-12电容式差压变送器转换放大电路原理框图电动差压变送器核心部件是CPU回路将A/D转换采集到的数据进行滤波和线性化处理，再经过量程和零点的调整实现信号与输入成比例关系，并通过D/A转换并输出需要的4~20mA信号特点功能强,灵活性好，稳定性好，零点和量程可在外部调节，正负迁移范围广，具备自诊断能力，带HART通信规约的通信接口。数字式转换电路图1-8-13数字式转换电路原理框图旋转变压器的基本工作原理旋转变压器(resolver/transformer)是一种电磁式传感器，又称同步分解器用于测量旋转物体的转轴角位移和角速度图1-8-14旋转变压器原理图

旋转变压器的基本工作原理旋转变压器结构------

定子+

转子有刷旋转变压器结构简单，体积小，但存在电刷与滑环机构，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短无刷旋转变压器旋转变压器本体和附加变压器旋转变压器的基本工作原理旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高振动等旋转编码器无法正常工作的场合。图1-8-17旋转变压器外形图第九节执行元件气动执行元件电动执行元件液压执行元件气动执行元件气动二位三通阀图1-9-1气动二位三通阀结构原理及逻辑符号图1—活塞;2—弹簧;3—顶杆;4—阀芯气动执行元件各种二位三通阀图1-9-2各种二位三通阀的逻辑符号图气动执行元件三位五通阀（两个排大气口合在一起，即为三位四通阀）图1-9-3三位四通阀结构原理及逻辑符号图气动执行元件开度可控的主起动阀气动执行元件主、辅起动阀电动伺服马达的机构和工作原理图1-9-6电动执行机构的结构原理方框图伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If比较，当偏差

I＞0时，使输出转角θ增大，直至

I=0，输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。反之亦然。工作原理电动伺服马达的机构和工作原理图1-3-31

伺服放大器组成示意图CF

：分相电容SCR

：可控硅、无触点开关Ⅱ、Ⅰ:绕组，Ⅱ中的电流相位比Ⅰ超前90°，形成正转磁场伺服放大器前置放大器：

根据输入信号与反馈信号相减所得的偏差极性,在a、b两端输出不同极性的电压电动伺服马达的机构和工作原理伺服电机：两相电容异步伺服电机（交流伺服电机）、直流伺服电机、步进电机减速器：

行星轮式和蜗轮蜗杆式，前者体积小，传动效率高，承载能力大，应用更为广泛位置发送器:将电动执行机构输出轴的位移转变为0~10mADC反馈信号的装置。采用的位置传感器有电位器、差动变压器等执行器图1-9-9执行机构的位置反馈原理图图1-9-8

伺服电机的结构原理图调节器与执行器的组合方式图1-9-10电/气动执行机构的组合方式气动调节器-阀门定位器-气动执行机构电动调节器-电动执行机构气动调节器-气/电转换器-电动执行机构气动调节器-气/电转换器-电动执行机构液压伺服机构的结构和工作原理图1-