模块9 自动检测技术的综合应用

模块9自动检测技术的综合应用

本模块学习的主要内容：1、抗干扰技术5、自动检测技术综合应用实例

4、传感器在物联网中的应用2、自动检测系统的可靠性问题3、微机在自动检测技术中的应用

单元1抗干扰技术干扰的例子：电磁信号干扰器实物图手机干扰器实物图一、干扰的来源根据产生干扰的物理原因，干扰有如下几种来源：1．机械的干扰对于机械的干扰主要是采用减震措施来解决，例如应用减震弹簧或减震橡皮垫等。2．热的干扰对于热的干扰，工程上通常采用：热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿元件等方法进行抑制。3．光的干扰闪电击中摩天楼战斗机发射曳光干扰弹对于具有光敏作用的元件，应注意光的屏蔽问题。4．湿度变化的影响下雨的路面在南方潮湿地带、船舶及锅炉等地方，更应注意密封防潮措施。5．化学的干扰金属的腐蚀铜晶界的腐蚀良好的密封和注意清洁是十分必要的。6．电和磁的干扰闪电是很强的电磁干扰信号电焊也是很强的电磁干扰信号源7．射线辐射的干扰切尔诺贝利核泄漏事故现场的资料照片

受到核污染的患者

宇宙中超大质量的黑洞天体发生高能离子辐射时的效果图

用于原子能、核装置等领域内的传感器系统，尤其要注意射线辐射对传感器系统的干扰。二、信噪比和电磁兼容性

1．信噪比衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表示，它是指在信号通道中，有用信号功率与噪声功率之比，或有用信号电压与噪声电压之比。

（dB）电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且还不允许产生超过规定的电磁干扰信号。自然界干扰源人为干扰源宇宙射电噪声大气层的雷电噪声等太阳耀斑辐射噪声有意发射干扰源无意发射干扰源2．电磁兼容性电磁干扰源可分为：三、电磁干扰的途径电磁干扰的途径有“路”和“场”两种形式1．通过“路”的干扰（1）漏电流耦合形成的干扰（2）传导耦合形成的干扰它是由于绝缘不良，由流经绝缘电阻的漏电流所起的噪声干扰。

当导线经过具有噪声的环境时，即拾取噪声，并经导线传送到电路而造成干扰。（3）共阻抗耦合形成的干扰共阻抗耦合是由于两个电路共有阻抗，当一个电路中有电流流过时，通过共有阻抗便在另一个电路上产生干扰电压。2．通过“场”的干扰（1）静电耦合形成的干扰电场耦合实质上是电容性耦合，它是由于两个电路之间存在寄生电容，可使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。（2）电磁耦合形成的干扰（3）辐射电磁场耦合形成的干扰电磁耦合又称互感耦合，它是在两个电路之间存在互感，一个电路的电流变化，通过磁交链会影响到另一个电路。辐射电磁场通常来源于大功率高频电气设备、广播发射台、电视发射台等。如果在辐射电磁场中放置一个导体，则在导体上产生正比于电场强度的感应电动势。四、抑制电磁干扰的基本措施电磁干扰形成的三个要素为干扰源、干扰途径以及对电磁噪声敏感性较高的接收电路。干扰源干扰途径接收电路形成电磁干扰的三要素之间的联系框图抑制电磁干扰的基本措施为：1．消除或抑制干扰源2．破坏干扰途径3．削弱接收电路对电磁干扰的敏感性以上三个方面的措施可用疾病的预防来比喻，即消灭病菌来源，阻止病菌传播和提高人体的抵抗能力。五、抗电磁干扰技术（电磁兼容控制技术）

1．屏蔽技术（1）静电屏蔽静电屏蔽实验图（2）电磁屏蔽收音机－屏蔽网房防电脑显示器辐射的屏蔽罩程控交换机屏蔽机柜若将电磁屏蔽层接地，则同时兼有静电屏蔽作用。通常使用的铜质网状屏蔽电缆就能同时起电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。（3）低频磁屏蔽在工业中常用的办法是将屏蔽线穿在铁质蛇皮管或普通铁管内，以达到双重屏蔽的目的。低频磁屏蔽材料2．接地技术（1）地线的种类模拟信号地线数字信号地线信号源地线负载地线（2）一点接地原则①单级电路的一点接地原则单极电路的一点接地②多级电路的一点接地原则多级电路的一点接地③传感器系统的一点接地原则

传感器系统的两点接地电路图传感器系统的一点接地电路图3．浮置技术

浮置与屏蔽接地相反，是阻断干扰电流的通路，检测系统被浮置后能大大减小共模干扰电流。4．平衡电路平衡电路又称对称电路。例如，电桥电路和差分放大器等电路就属于平衡电路。采用平衡电路可以使对称电路结构所获得噪声相等，并可以在负载上自行抵消。5．滤波技术滤波器是抑制噪声干扰的重要手段之一。常用的是RC型、LC型及双T型等形成的无源滤波器或有源滤波器。

滤波器抑制检测系统干扰的原理框图6．光电耦合技术光电耦合器是一种电→光→电耦合器件，目前检测系统越来越多地采用光电耦合器来提高抗干扰能力。光电耦合器有如下特点：（1）输入、输出回路绝缘电阻高（大于1010Ω）、耐压超过1kV；（3）输入输出回路完全是隔离的，能很好地解决不同电位、不同逻辑电路之间的隔离和传输的矛盾。（2）因为光的传输是单向的，所以输出信号不会反馈影响输入端；单元2自动检测系统的可靠性问题美国“挑战者号”航天飞机爆炸瞬间1．可靠性问题的提出一、可靠性的基本概念1957年美国发表了“军用电子设备可靠性”的重要报告，被公认为是可靠性的奠基文献。现今已发展成为一门新兴的工程学科。2．可靠性的基本概念（1）可靠性的定义自动检测系统或机电产品的可靠性，是指在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力。（2）可靠度产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的概率，称为产品的可靠度。显然，可靠度是对产品可靠性的概率度量。（3）失效率产品的失效率是指产品工作到某一时间后的单位时间内产生失效的概率。二、提高可靠性的措施除采用可靠性更高的元器件、提高工艺质量外，还可可靠性的规律来提高产品可靠性。1．利用失效的规律来提高可靠性（2）偶然失效期

（1）早期失效期（3）损耗失效期

自动检测系统及设备的失效曲线（浴盆曲线）2．采用重复备用系统来提高可靠性（1）串联系统总可靠度P1P2Pmm个不同单元相串联示意图（2）并联系统总可靠度P1P1P1n个相同单元并联示意图（3）串并联系统总可靠度m个不同单元相串联后n个相、系统单元并联示意图P1P2PmP1P2PmP1P2Pm（4）并串联系统总可靠度n个相同单元并联后m个不同单元相串联示意图P1P1P1P2P2P2PmPmPm另外还有等待备用系统【例题】设两单元的可靠度分别为P1＝0.8，P2＝0.9，求：①两单元串联组成系统的可靠度；②串并联重复备用系统的可靠度；③并串联重复备用系统的可靠度。

【解】①②③单元3微机在自动检测技术中的应用微机与测量仪器有机结合而构成新型的、功能极强、性能可靠的仪器，被称为智能化仪器。智能化测量控制仪实物图智能化台式激光采血仪实物图一、智能检测系统的构成1．硬件系统智能检测系统的硬件结构原理框图2.软件系统软件包括执行软件和监控软件。执行软件各模块的功能如下：（1）数据采集（2）故障自诊断及自校验（3）数字滤波数据采集软件要根据要求确定采样时间及采样次数。从一系列数据中提取逼近真值数据的软件算法。系统出现故障时在屏幕上显示故障部位。（4）线性化处理（5）温度的补偿（6）数据运算、比较与处理（7）数据输出对传感器的非线性可以运用软件技术来实现非线性校正。系统受温度的影响可用软件来补偿。

测量数据的输出包括输出显示、打印、通讯等，控制数据的输出包括报警、控制执行元件来调整被测量等。二、智能检测系统的特点1．改善了性能减少误差、温度补偿、提高抗干扰能力等。2．增加了功能记忆、数据处理、提高分辨率、译码等。3．提高了自动化程度误差自补偿、操作自动化、自报警、自诊断。三、多功能化、网络化仪器系统随着计算机软硬件技术的发展，基于计算机、工控机的大型测控系统应用日益广泛，产生了全新的测试仪器概念和结构。虚拟仪器就是在此背景下开发出的新一代仪器，即在以计算机为核心的平台上，调用不同的测试软件就可构成不同的虚拟仪器，完成不同功能的检测任务，可以方便地将多种测试功能集成一体，形成多功能仪器，从而有效增加测试系统的柔性，降低测量工作的成本，达到不同层次、不同目标的测试。同时，网络技术的普及和发展，使得测试仪器系统向网络化方向发展，不但可实现对测试系统的远程操作与控制，而且还可以把测试结果通过网络发布，以实现系统资源的共享，仪器资源得到极大延伸，其性价比将获得更大的提高。

通过汽车检测能够对汽车在各种情况下的性能参数进行检测，及时的发现汽车中可能发生的问题，并且进行修复以排除故障，能够极大地提高提车的可靠性和安全性，降低可能发生的损失。测试信号包括速度、转矩、油门开度、冷却液及机油温度、胎压、管路压力、刹车系统等。基于虚拟仪器的整车性能检测系统原理框图案例1：基于虚拟仪器的整车性能检测系统基于虚拟仪器的整车性能检测系统面板

随着社会经济的发展，设施农业作为农业可持续发展的一个重要途径。大棚覆盖塑料薄膜，形成了相对封闭与露地不同的特殊小气候。采取相应的调控措施，满足蔬菜生长发育的条件，从而获得优质高产，并进行远程监控。大棚种植网络远程监控系统示意图1案例2：大棚种植网络远程监控系统大棚种植网络远程监控系统示意图2单元4传感器在物联网中的应用物联网是通过传感器、视频识别（RFID）、红外感应、条码识别等信息传感设备，采集力、热、声、光、电、磁、化学、位置等各种信息，按约定的协议，实现物与物、物与人等的网络互连，进行信息交换和通信，以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。国际电信联盟（ITU）将视频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入式技术列为物联网的关键技术。物联网的关键技术包括物体识别、体系架构、通信与网络、安全与隐私、服务发现与搜索、软硬件、能量获取与存储等内容。其实质是利用传感、射频识别等技术，通过计算机互联网实现自动识别和信息的互连与共享。普通高等教育“十一五”国家级规划教材物联网需通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。物联网大致有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是进行数据传输的网络层，最上面则是应用层。物联网体系结构示意图一、物联网的体系结构家庭物联网位置布置图智能移动控制平台智能感应器控制面板中央空调中央通风灯光控制家庭影院监控（摄像头）电动窗帘二、RFID技术RFID技术属于自动识别技术的一种，利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传达的信息达到识别目的的技术。通常把RFID称为电子标签。RFID由电子标签、天线和读写器组成。1.电子标签：由芯片和耦合元件组成，每一个电子标签具有全球唯一的识别号码（lD），电子标签不能修改，不能仿造。电子标签内部保存有约定格式的电子数据，应用时，电子标签附着在待识别物体表面，用以标识目标对象。2.天线：处于电子标签读写器和电子标签之间，用于传递射频信号，即电子标签的数据信息。3.读写器：读取或者写入电子标签的信息，有手持式和固定式：读写器可以无接触地识别被测物体的电子信息，自动识别的信息传递给计算机，进行进一部的处理。

RFID的组成及工作原理示意图RFID的工作原理：

电子标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID工作过程动画公交IC卡系统结构示意图IC卡工作的基本原理是：

射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，在电磁波激励下，卡内LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；当所积累的电荷达到一定值时，可作为电源为其它电路提供工作电压，完成数据的读写。物流自动分拣系统示意及现场图自动分拣系统采用RFID技术：

通过电子标签标识物品，获取物品送达目的地等信息，操作快捷方便，大大减少物品丢失、迟运、错运的可能。RFID读写器可以通过网络与服务器连接，在物流过程的各个环节，都能有效的记录跟踪监控，及时的掌握整个过程，动态的进行管理。三、物联网感知层硬件构成1.传感节点传感节点完成相应数据的采集和传输。各测量信息被传感器转换后经A/D采样并送至微处理，再由微处理器按通信协议经天线发送至接收节点。2.数据接收节点数据接收节点除了具有无线收发数据的功能外，还需将汇集的各个终端呼叫器传来的数据通过通信端口，传送至上位机，进行数据显示、记录等处理，或通过互联网等进行远程数据交互。传感节点硬件框图数据接收节点硬件框图四、物联网应用案例通过将停车场的基本参数、停车位的基本情况、管理员信息、用户信息以及用户停车位选择发送至服务器。管理员能够在服务器端对数据进行相关操作，对停车场情况进行实时的掌控。1.智能停车场传感器节点采用红外传感器对停车位的状态进行检测（是否有车驶入或驶出），当车辆驶入停车位时，相应停车位的红外传感器将把停车位状态信号发送给采集器，相反，当车辆驶出停车位时，相应停车位的红外传感器把感应的信息发送给采集器，采集器将采集上来的数据进行处理和存储。集中器收集所有停车位的信息后，会把相应的信息转换成移动网络或WIFI网络，通过移动网络或WIFI网络把相应的信息上传至服务器。智能停车场动画数据通信系统示意图基于物联网的智能停车场系统整体架构2.智能家居智能家居是利用计算机技术、控制技术、图像显示技术以及通信技术，将与家居生活有关的各种子系统通过网络连接到一起，从而满足整个系统的自动化要求，能够提供更便捷的控制和管理。智能家居管理系统示意图3.家用计量传感器在家庭内采用ZigBee的无线数据传输技术，将数据收集到远程网关中，然后借助GPRS远程的无线通讯技术，把获得的数据送到远程的服务器，同时，远程服务器可以访问和控制任何一个在ZigBee网络中的设备，来实现远程控制等功能。智能家居四表抄送系统总体架构（1）智能水表智能水表适用于自来水、供热水的流量计量及数据远传。在水表叶轮上装上磁铁，由磁场感应器感知出叶轮的旋转。磁场感应器把磁场信号转变成电信号，再由单片机进行计量的加法或减法运算，将运算值对外部进行输出。信号传输方式为两线制计数脉冲，并有线路开路、短路信息。智能水表组成原理框图（2）智能电表智能电表由两部分构成：电能测量与处理部分和无线接收／发送部分。智能电表的硬阵结构中，电能数据采集模块的核心是高精度单相有功电能计量芯片。该芯片集成了数字积分、参考电压源和温度传感器。它提供一个将功能量成比例的脉冲输出（CF）和数字系统校准误差电路（通道偏置校准、相位校准及能量校准），可用于单相电路中有功功率、无功功率和视在功率的测量。智能电表内部结构示意图（3）智能热表热量的准确计量、科学合理收费，是关系到国计民生的大事：按国家标准中对智能网络热量表的定义，目前开发的智能网络热量表是组合式智能网络热量表，由流量传感器、微处理器CPU、配对温度传感器所组合而成。其中，流量传感器是用于采集水流量并发出流量信号的部件；配对温度传感器是在同智能网络热量表组成原理图一个智能网络热量表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温度的一对计量特性一致或相近的温度传感器。（4）智能气表智能气表适用于人工燃气、天然气、液化气、液化石油气的流量计量及数据远传。家用智能气表大多采用热膜式气体流量传感器。智能气表工作原理图智能流量计动画4.居家环境安全传感器按照家庭环境和安防系统需求分析可将智能家居系统需要的传感器划分为以下四类：无线温湿度传感器、烟雾报警传感器、燃气泄露传感器、家庭防盗传感器等。智能家居环境安全系统光电式烟雾传感器动画（1）烟雾报警火灾探测器的工作实质是将火灾中出现的质量流（可燃气体、燃烧气体、烟颗粒、气溶胶）和能量流（火焰光、燃烧音）等物理现象的特征信号，利用传感元件进行响应，并将其转换为另一种易于处理的物理量。根据对火灾不同的响应信号特征，可以将这些火灾探测器分为气敏型、感温型、感烟型、感光型和感声型。火灾探测器分类表离子感烟传感器：在电极之间放有放射性物质，不断放出α射线，高速运动的α粒子撞击极板间的空气分子，将其电离为正离子和负离子，从而使电极之间原来不导电的空气具有了导电性。如果在极板P1和P2之间加上一个电压E，极板间原来杂乱无章的正负离子，在电场的作用下做有规则的运动，从而在极板形成电离电流，施加的电压越高，则电离电流越大，当电离电流增加到一定值时，将不再增加．此电流称为饱和电流电离电压与电流的关系电离室结构示意图离子感烟传感器内部电路图为了减少温度、湿度等环境条件变化对电离电流带来的影响，以提高传感器工作的稳定性，可将两个电离室串接起来与电源相接，上面的一个为补偿电离室，下面的一个为检测电离室，在结构上检测电离室做成烟雾容易进入的形式，而补偿电离室做成烟雾很难进入、而空气又能慢慢进入的形式。（2）燃气泄漏检测燃气泄漏报警器是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用城市燃气的最后一道保护。可燃气体报警器的探测可燃气体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如电化学型传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变。燃性气体检测报警器结构框图当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化反应在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应传感器内部就发生了可逆的氧化—还原反应工作时，该可逆的氧化—还原反应在工作电极与对电极之间不断进行，并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了其检测一氧化碳浓度的范围。电化学传感器原理动画单元5自动检测技术综合应用案例一、汽轮机叶根槽数控铣床

数控铣床结构示意图左边的刀具有四个自由度，即水平方向x、垂直方向y、进退刀z及刀具自旋c。右边的刀具也具有四个自由度u、v、w、d。大拖板还能带着刀架沿水平方向（rl、ll）移动。1－右工作台；2－工件托架；3－托架压力油孔；4－左工作台；5－数字编码器；6、7、8－直线式磁栅传感器；9－温度传感器；10－铣刀；11－被加工轴；12－工件夹具；13－液压系统；14－压力传感器；15－上夹具压力油孔；16－A轴驱动电动机；17－分度头花盘及圆形感应同步器整个系统共配备数十个传感器：六个磁栅传感器分别装在刀具的走刀系统内，用以测量刀具在x、y、z及u、v、w六个方向的位移量；两个光电编码器装在床鞍内，用以测量床鞍在rl、ll方向的位移量；圆形感应同步器安装在与被加工轴联动的分度花盘内，用来测量工件的旋转角度；还有为数众多的温度传感器和压力传感器被安装在系统的各个重要部位，用以测量该部位的温度和压力。数控铣床系统检测控制原理框图数控机床位移检测动画1．各传感器在加工过程中的作用（1）转子转角的检测与控制叶根槽以相同的节距分布在叶轮的圆周上。由于加工一个完整的槽需要经过毛刀、半精刀、精刀等多道工序，因此不但要求每个槽的分度精度高，而且要求在每道工序中，每个槽的重复精度也要高。为了保证分度的正确性，本系统在分度头花盘内安装了一个高精度的圆形感应同步器，用于测量工件旋转的角度。被加工的转子及圆形感应同步器1－第一级叶轮；2－叶根槽；3－分度头花盘；4－圆形感应同步器工件转动的角度控制：圆形感应同步器与工件一同转动，它将测得的角位移数值传送给计算机，计算机将该值与设定的位移值比较，若误差的绝对值满足要求时，交流伺服电动机停转，从而完成角度的控制。当系统某个环节出现故障，使位移误差不满足要求时，计算机立即命令x轴及u轴停止走刀，保证铣削不产生废品工件转角闭环伺服系统1－晶闸管调速电路；2－交流伺眼电动机；3－直流测速发电机；4－分度盘；5－圆型感应同步器（2）工件夹紧与托起的检测压力油从上夹具压力油孔15压入，上夹具在油压的作用下往下夹紧工件，夹紧力由“压力传感器”检测，当压力等于设定值时，计算机发出指令停止增压，并让x、y、z轴解锁，允许刀具加工工件。当发生故障，油压小于设定值导致夹紧力不足时，工件可能松动，影响铣削精度，这时计算机将发出报警信号，x、y、z方向停止走刀。当加工好一条槽后，计算机发出指令，夹具减压、松开工件。接着，液压油转而从下托架压力油孔3压入，使工件与托架间形成约0.01mm厚的油膜，工件被托起，处于悬浮状态，所以只需要转动力矩较小的交流伺服电动机（力矩电动机）就能转动沉重的工件。压力传感器检测压力油的压力，只有确认工件处于悬浮状态后才能启动交流伺服电机。（3）刀具位置的检测与控制刀具除了自旋外，还具有x、y、z三个方向的自由度，在走刀系统中装有三个对应的直线型磁栅传感器，它们的精度优于1μm。刀具的运动是在磁栅传感器监视下进行的，磁栅传感器把代表刀具位置的信号传送给计算机，该数值一方面在CRT上显示出来，另一方面不断地与设定值作比较，当刀具到达设定值时停止走刀。床鞍用于完成水平方向大行程的移动，它的位置由光电角编码器通过蜗轮蜗杆来测定。（4）温度检测整个系统有几十个测温点，主要是监视一些重要的轴温、压力油温、润滑油温、冷却空气的温度、各个电动机绕组温度等。多数测温点采用铜热电阻，少数采用热电偶，这是因为热电阻不需要冷端补偿、成本较低的缘故。由于显示终端配有CRT，所以不但可作一般的屏幕报警，还可作故障诊断用。以温度故障为例，由于测温点太多，所以多数测温点只向微机提供超限信号，而不是具体的温度值。微机收到这些超限信号后，在CRT的特定位置上显示出超温标志及设备编号，操作者要想进一步了解故障原因，就要进行人机对话。例如，由于某种原因，x轴无法走刀，CRT可能会给操作者提示“A轴故障”的标志，操作者通过键盘输入指令，CRT将进一步提示“伺服系统故障”的标志，进一步查询，CRT可能会显示“晶闸管故障”的标志，这样一步步查询就可以找到较确切的故障位置，大大缩减了排除故障的时间。2．系统的报警、故障自诊功能二、传感器在冶金中的综合应用高炉炼铁就是在高炉中将铁从铁矿石中还原出来并熔化成生铁。高炉本体包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和高炉支柱，而高炉内部工作空间又分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段。高炉生产除本体外，还包括上料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统。高炉产品包括各种生铁、炉渣、高炉煤气和炉尘。生铁供炼钢和铸造使用；炉渣可用于制作水泥、绝热、建筑和铺路材料等；高炉煤气除了供热风炉做燃料使用外，还可供炼钢、焦炉、烧结点火用等；炉尘回收后可做烧结厂原料。自动检测和控制系统是高炉自动化生产的重要组成部分，控制系统的功能配置及可靠性直接影响高炉的生产能力、安全运行、高炉寿命等重要经济指标的实现。炼铁生产过程工艺参数检测与控制系统示意图热风炉煤气燃烧自动检测控制系统示意图1．高炉本体检测和控制（1）温度需检测的温度点包括炉顶温度、炉喉温度、炉身温度和炉基温度，并采用多点式自动电子电位差计指示和记录。热电偶结构及原理示意图电子电位差计实物图电炉自动炉温控制系统动画（2）差压（压力）需检测大小料钟间的差压、热风环管与炉顶间的差压及炉顶煤气压力。差压变送器实物图电容式压力传感器原理动画2．送风系统检测和控制送风系统主要考虑鼓风温度和湿度的自动检测与控制，均采用单回路控制方案。根据炼铁生产工艺的要求，一般希望热风炉能以最快的速度升温，并且要求煤气燃烧过程稳定。3．热风炉煤气燃烧自动控制（1）煤气与空气的比值控制用差压变送器及开方器分别测量煤气流量与空气流量后，送入调节器DTL1．实现煤气流量与空气流量的比值控制。（2）烟道废气舍氧量控制用磁氧分析器和毫伏转换器测量烟道废气中的含氧量并送给氧量调节器，与含氧量的给定值相比较，发出校正信号送入调节器DTL1中。（3）炉顶温度控制将安装在热风炉炉项的热电偶所测量的炉顶温度数据，通过报警接点l输入到氧量调节器中，产生一个校正信号送入调节器DTL1。（4）烟道废气温度控制安装在烟道上的热电偶和温度变送器测得的烟道废气温度通过报警接点2（废气温度高于规定值时接通，低于规定值时断开）输入到电动执行器中，使之控制煤气管道阀门开度。（5）煤气压力控制通过安装在煤气管道上的取压管和压力变送器测量后，送入调节器与煤气压力给定值相比较，调节器根据偏差情况给出控制信号，驱动电动执行器，改变煤气管阀门开度。三、传感器在化工生产中的典型应用蒸馏塔的控制要求通常分为质量指标、产品质量和能量消耗三方面。其中质量指标是蒸馏塔控制中的关键，即应使塔顶产品中的轻组分（或重组分杂质）含量符合技术要求，或使塔底产品中的重组分（或轻组分杂质）符合技术要求。常压蒸馏塔生产过程工艺参数检测与控制系统板式蒸馏塔工作过程动画椭圆齿轮流量计动画1．蒸馏塔参数检测（1）温度测量包括原油入口温度、塔顶蒸汽温度，可用热电偶测量。（2）流量测量

需测量燃料（煤气和燃油）流量、原油流量、回流量、各组分及重油流量等，绝大部分流量信号可采用孔板与差压变送器配合测量，对于像重油这样的高黏度液体，不能采用孔板测量，应选用容积式流量计（如椭圆齿轮流量计）进行测量。（3）液位测量回流槽液位、水与汽油的相界位、其他组分液位及蒸馏塔底液位等，采用差压式液位传感器或差压变送器测量。差压式液位计动画电容液位计原理动画超声波测量液位原理动画光柱显示编码式液位计动画压阻式传感器测量液位动画2．蒸馏塔自动控制系统（1）原油温度和流量控制原油温度的控制是通过温度调节器与燃料流量组成串级系统实现的。燃料流量调节器的输出信号通过电气转换后，采用带气动阀门定位器的气动薄膜执行机构，其目的是为了防爆，以确保安全。输入常压蒸馏塔的原油流量采用单回路控制，用调节器FIC/I控制。（2）回流控制温度调节器TIC/2与回流流量调节器FIC/2组成串级控制回路，要加热的原油遇到从塔下部吹入的热蒸汽而蒸发，蒸汽上升送入较上层的塔盘中与盘中液体接触而凝结，在各层塔盘上都发生沸点高的蒸汽凝结和沸点低的液体蒸发的现象，形成了各层间的自然温度分布。（3）重油及各组分流量控制在蒸馏塔底部积存着最难蒸发的重油，为了使重油中的轻质成分蒸发，就需要维持一定的液面高度，吹入蒸汽使之再蒸发。由于塔底变送器的导压管很容易受外界气温的影响而使其内部蒸汽凝结，需要施行蒸汽管并行跟踪加热才能使用。在蒸馏塔之间部分适当的位置上，分别设有粗汽油、煤油和柴油的出口管线，因为这些流量与蒸馏塔内的温度分布（各种油的成分）有着重要的关系，用FIC/3、FIC/4、FIC/5对它们分别进行流量控制和调节：由于这些中间馏分中还含有轻质油，所以与蒸馏塔并列的还设有汽提塔，将蒸汽吹入其中，使馏分中的轻质油蒸发排出，液位控制调节器LIC/1、LIC/2、LIC/3即为此目的而设置。四、全自动洗衣机检测技术模糊控制全自动洗衣机采用了模糊控