過程控制 花冠

1、合肥學(xué)院過程控制與儀表課程學(xué)習(xí)報告 題 目： 溫度檢測與變松 班 級： 13級自動化（1）班 姓 名： 花 冠 學(xué) 號： 1305031042 組 別： 第五組 指導(dǎo)教師： 謝宇老師 完成時間： 2016年12月2日 溫度檢測與變送一、 有關(guān)溫度及溫度檢測的概述 ² 溫度是表示物體冷熱程度的物理參數(shù)。在日常生活中，我們習(xí)慣用感覺來判別物體的冷熱，用手摸冰感到冰是涼的，用手摸熱水壺覺得是燙的。冰的冷說明它的溫度低，熱水壺的熱說明它的溫度高。對于溫度的概念，我們可以簡單的理解為溫度是表示物體冷熱程度的物理量。從分子運(yùn)動論，我們知道物體的溫度同大量分子的無規(guī)則運(yùn)動速度有關(guān)。當(dāng)物體的溫度升高

2、時，分子運(yùn)動的速度就加快，反過來說，如果我們用某種方法來加快分子無規(guī)則運(yùn)動的速度，那么物體的溫度就升高。從而我們可以理解，熱水的溫度高，冰水的溫度低，是因為它們的分子運(yùn)動速度不同，可見分子運(yùn)動速度決定了物體的熱狀態(tài)。所以我們把物體大量分子的無規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。 那么我們是如何來測量溫度的呢？ 測量溫度的方法可以通過從測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分為接觸式測量和非接觸式測量。 接觸式通過測量體與被測介質(zhì)的接觸來測量物體的溫度；簡單、可靠、測量精度較高。但由于要達(dá)到熱平衡，因而產(chǎn)生了滯后。而且可能與被測介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。不能應(yīng)用于很高溫度的測量。 非接觸式測量即通過接收被測物體發(fā)出的輻射熱來判斷溫

3、度。以光電、電磁等技術(shù)為基礎(chǔ)，在不接觸被測物體表面的情況下，得到物體表面參數(shù)信息的測量方法。典型的非接觸測量方法如激光三角法、電渦流法、超聲測量法、機(jī)器視覺測量等等。其測溫范圍很廣，其測溫上限原則上不受限制；測溫速度比較快，而且可以對運(yùn)動體進(jìn)行測量，但一般測溫誤差較大。 二、常用測量儀表 電的測溫儀表精度高，信號又便于傳輸。因此熱電偶和熱電阻在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1、熱電偶溫度計 熱電偶的測溫原理：是利用熱電偶的熱電效應(yīng)來測量溫度的。 ² 熱電效應(yīng)將任意兩種不同的導(dǎo)體A、B組成一個閉合回路，只要其連接點(diǎn)l、2溫度不同，在回路中就產(chǎn)生熱電動勢的現(xiàn)象。 圖1最簡單的熱電

4、偶測溫系統(tǒng)從物理上看，熱電偶回路產(chǎn)生的熱電動勢主要是由接觸電勢組成的。當(dāng)兩種不同導(dǎo)體A、B接觸時，由于導(dǎo)體兩邊的自由電子密度不同，在交界面上便產(chǎn)生電子的互相擴(kuò)散。擴(kuò)散達(dá)到平衡時，在A、B兩個導(dǎo)體間的電位差稱為接觸電動勢，其值決定于兩種導(dǎo)體的材料種類和接觸點(diǎn)的溫度。可見當(dāng)時存在熱電動勢。且有性質(zhì)：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體時，只要接入第三種導(dǎo)體的兩個接點(diǎn)溫度相等，回路中總電勢值不變。熱電偶的這種性質(zhì)在使用上有著重要的意義，它使我們可以方便地在熱電偶中接入所需的測量儀表和導(dǎo)線來測量溫度。由熱電偶測溫原理可知，測溫關(guān)鍵要使冷端溫度恒定或相等（使用補(bǔ)償導(dǎo)線給以解決）。為了消除冷端溫度變化（即冷端溫度

5、不為0度時，因為儀表的分度表是在冷端溫度為0度的條件下得到的）對測量精度的影響，可采用冷端溫度補(bǔ)償。 Ø 冷端溫度補(bǔ)償（常用方法） 理論上，熱電偶是冷端以0為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量的。然而，通常測量時儀表是處于室溫之下的，但由于冷端不為0，造成了熱電勢差減小，使測量不準(zhǔn)，出現(xiàn)誤差。因此為減少誤差所做的補(bǔ)償措施就是冷端溫度補(bǔ)償。熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的(環(huán)境)溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的測量不準(zhǔn)確稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。大

6、多數(shù)測量儀器具有自動冷端補(bǔ)償組態(tài)功能。計算校正法（微機(jī)測溫常用） 利用補(bǔ)償導(dǎo)線使熱電偶冷端延伸到了溫度相對恒定的地方，但只要冷端溫度不為0度，則必須對指示值進(jìn)行校正。其中為所測得的熱電勢；可在測的后查表得出電勢；為校正后的熱電勢，經(jīng)查表可得出實(shí)際溫度 。 工業(yè)常用熱電偶外型結(jié)構(gòu)形式： 普通型熱電偶，主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒、接線端子組成；鎧裝熱電偶；多點(diǎn)式熱電偶；此外，還有隔爆熱電偶、表面熱電偶、抽氣熱電偶等，適用于各種特殊場合。Ø 2、熱電阻溫度計 Ø 測溫原理：是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會隨溫度的變化而變化的特性。因此只要測出感溫元件熱電阻的阻值變化，就

7、可測得被測溫度。 Ø 結(jié)構(gòu)組成：一般包括電阻體、絕緣子、保護(hù)套管和接線盒等部分。 Ø 圖2熱電阻的結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)：測量精度高，在測量500 以下溫度時，它的輸出信號比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高，可在1K1000 范圍內(nèi)測溫。另外熱電阻溫度計的輸出是電信號，便于遠(yuǎn)傳，同時又不需要冷端溫度補(bǔ)償。所以在中低溫(200650 )測量中得到了廣泛的應(yīng)用。Ø 熱電阻分類：l 鉑電阻：物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測溫精度高。 l 銅電阻：價格便宜，電阻與溫度呈線性關(guān)系。在50150 測溫范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，在測量精度要求不是很高、溫度較低的場合廣泛應(yīng)用。 半導(dǎo)體熱敏電阻：將一些金屬氧化

8、物按一定比例混合、壓制和燒結(jié)而成。它的體積小，因此熱慣性小，適用于快速測溫，靈敏度高；但非線性嚴(yán)重，互換性差，測溫范圍較窄（-50300 ）。 三、溫度檢測儀表的選用 Ø 溫度檢測儀表的選擇原則 l （1）必須滿足生產(chǎn)工藝要求。根據(jù)測溫范圍和精度等級確定儀表量程及其精度等級。 l （2）必須注意儀表的工作環(huán)境。 （3）需要注意儀表的安裝與正確使用。 四、DDZ-型溫度變送器² 變送器-一種將被測的過程參數(shù)(如溫度、壓力等)變換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號的儀表。 Ø DDZ儀表(電動單元組合儀表：DDZ儀表有兩大系列，即DDZ-型（以晶體管分立元件為基礎(chǔ)采用010mADC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)

9、一信號）和DDZ-型（以集成電路為基礎(chǔ)采用420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號）。 Ø 溫度變送器作用：將溫度或mVDC信號變換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號，其輸出給顯示儀表或調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對溫度的顯示或自動控制。 Ø 變送器的量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移的概念 ² 量程調(diào)整（滿度調(diào)整）-目的是使變送器的輸出信號的上限值 (型變送器為20mADC)與測量范圍的上限值 相對應(yīng)，即提高測量精度。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號y與輸入信號x之間的比例系數(shù)，如圖所示。 圖3量程的調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移-其目的都是使變送器輸出信號的下限值 。(即標(biāo)準(zhǔn)

10、統(tǒng)一信號下限值)與測量范圍的下限值 相對應(yīng)。在 0時為零點(diǎn)調(diào)整；在 時為零點(diǎn)遷移。正遷移、負(fù)遷移。意義：工程應(yīng)用中變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整可以提高其靈敏度。 DDZ型溫度變送器主要特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)： l （1）采用了線性集成電路，提高了儀表的可靠性，穩(wěn)定性及各項技術(shù)性能。 l （2）采用了線性化電路，使變送器的輸出信號和被測溫度呈線性關(guān)系。 l （3）采取了安全火花防爆措施，可用于危險場所中的溫度或直流毫伏測量。 DDZ型溫度變送器的種類： l 熱電偶溫度變送器：輸入熱電勢毫伏信號 l 熱電阻溫度變送器：輸入熱電阻信號給輸入回路 l 直流毫伏溫度變送器：輸入直流毫伏信號 這三種溫度變送器在線路結(jié)

11、構(gòu)上都由放大單元和量程單元組成。 DDZ型溫度變送器結(jié)構(gòu) 圖4 DDZ型溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖量程單元：作用是實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償、整機(jī)調(diào)零和調(diào)量程。放大和輸出單元：作用是將量程單元輸出的直流毫伏信號進(jìn)行電壓及功率放大，然后整流輸出電流、電壓信號（420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號）。 DDZ型溫度變送器工作原理 熱電偶的熱電勢 與調(diào)零調(diào)量程回路的信號 和非線性反饋回路的信號 進(jìn)行綜合后，輸入放大單元進(jìn)行處理，變送器輸出為420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號。DDZ型溫度變送器的輸出電流或電壓信號與被測溫度是成線性關(guān)系的，即熱電勢與成線性關(guān)系。5、 心得體會 經(jīng)過了一個學(xué)期的過程控制的學(xué)習(xí)

12、，但是除了實(shí)驗外并沒有多少實(shí)際設(shè)計的機(jī)會，課程設(shè)計與理論課程和實(shí)驗有著很大的區(qū)別，它是一個綜合性很強(qiáng)的課程環(huán)節(jié)，也是我們所必須經(jīng)歷的一個學(xué)習(xí)階段。在課程設(shè)計中，我們在學(xué)會學(xué)會理論知識的同時，還會加深自己對這門課程的理解，在這門課程設(shè)計當(dāng)中，我們能學(xué)到一些軟件的運(yùn)用，結(jié)合一些其他課程，通過互相結(jié)合，相互滲透，來得到我們所需的數(shù)據(jù)、結(jié)論以及使我們掌握更多的知識。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，過程控制已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生活應(yīng)用中空前活躍的科目，在生活中可以說得是無處不在?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在整整兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相