自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二版復(fù)習(xí)重點(diǎn)及思考題問題詳解

1基本知識引論1、測量圍、測量上、下限及量程測量圍：儀器按照規(guī)定的精度進(jìn)行測量的被測變量的圍測量下限：測量圍的最小值測量上限：測量圍的最大值量程：量程=測量上限值-測量下限值靈敏度：被測參數(shù)改變時，經(jīng)過足夠時間儀表指示值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，儀表輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比靈敏度——U誤差絕對誤差： max相對誤差：絕對誤差=示值-約定真值引用誤差：max相對誤差（%）=:絕對誤差/約定真值最大引用誤差：引用誤差（%）=絕對誤差/量程允許誤差：最大引用誤差（%）-最大絕對誤差/量程精確度最大引用誤差w允許誤差儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差去掉百分號后的數(shù)字來衡量。 精確度劃分為若干等級，簡稱精度等級，精度等級的數(shù)字越小，精度越高可靠度：衡量儀表能夠正常工作并發(fā)揮其同能的程度平均無故障工作時間有效度-平均無故障工作時間 平均故障修復(fù)時間課后習(xí)題1.1檢測及儀表在控制系統(tǒng)中起什么作用，兩者關(guān)系如何？檢測單元完成對各種參數(shù)過程的測量， 并實(shí)現(xiàn)必要的數(shù)據(jù)處理；儀表單元則是實(shí)現(xiàn)各種控制作用的手段和條件，它將檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理， 并通過相應(yīng)的單元實(shí)現(xiàn)對被控變量的調(diào)節(jié)。關(guān)系：二者緊密相關(guān)，相輔相成，是控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)1.2典型檢測儀表控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是怎樣的，各單元主要起什么作用?被控 檢測單元 變送單元 顯示單元 操作人員對象 執(zhí)行單元 調(diào)節(jié)單元一作用：被控對象：是控制系統(tǒng)的核心檢測單元：是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)作用的及基礎(chǔ)， 它完成對所有被控變量的直接測量， 也可實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)的間接測量。變送單元：完成對被測變量信號的轉(zhuǎn)換和傳輸， 其轉(zhuǎn)換結(jié)果須符合國際標(biāo)準(zhǔn)的信號制式。 變:將各種參數(shù)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號；送：以供顯示或下一步調(diào)整控制用。顯示單元：將控制過程中的參數(shù)變化被控對象的過渡過程顯示和記錄下來， 供操作人員及時了解控制系統(tǒng)的變化情況。分為模擬式，數(shù)字式，圖形式。調(diào)節(jié)單元：將來自變送器的測量信號與給定信號相比較， 并對由此產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例積分微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，以實(shí)現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)的自動調(diào)節(jié)。執(zhí)行單元：是控制系統(tǒng)實(shí)施控制策略的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 它負(fù)責(zé)將調(diào)節(jié)器的控制輸出信號按執(zhí)行結(jié)構(gòu)的需要產(chǎn)生相應(yīng)的信號，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)被控變量的調(diào)節(jié)作用。1.4什么是儀表的測量圍，上下限和量程？彼此有什么關(guān)系？測量圍：是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測量的被測變量的圍。上下限：測量圍的最小值和最大值。量程：用來表示儀表測量圍的大小。關(guān)系：量程=測量上限值-測量下限值1.6什么是儀表的靈敏度和分辨率？兩者存在什么關(guān)系？靈敏度是儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。分辨率是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入量，又稱儀表靈敏限。關(guān)系：分辨率是靈敏度的一種反應(yīng)，一般說儀器的靈敏度高，則分辨率同樣也高。4溫度檢測4.1測溫方法及溫標(biāo)測溫原理及方法原理：通過溫度敏感元件與被測對象的熱交換，測量相關(guān)的物理量，即可確定被測對象的溫度。方法：接觸式測溫： 傳熱和對流 需要較好的熱接觸 由于測量環(huán)境特點(diǎn)，對溫度敏感元件的結(jié)構(gòu)和性能要求高非接觸式測溫：熱輻射 特點(diǎn)：測溫響應(yīng)快，對被測對象干擾小，可測量高溫、運(yùn)動的被測對象。溫標(biāo)tF=32+95tC表4-1t「C）二Tk-273.15國際溫標(biāo)由定義固定點(diǎn)、插標(biāo)準(zhǔn)儀器和插公式三部分組成。4.2接觸式測溫?zé)犭娕紲y溫1?特點(diǎn)：測溫圍寬，性能穩(wěn)定，有足夠的的測量精度，結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)效應(yīng)好， 輸出為電信號，可遠(yuǎn)傳，便于集中監(jiān)測和自動控制。2?原理:基于熱電效應(yīng)，即將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體練成閉合回路 ，當(dāng)兩個接點(diǎn)處的溫度不同時、回路中將產(chǎn)生熱電勢。3?閉合回路的熱電勢：溫差電勢 接觸電勢 接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度4.T端稱為測量端或熱端， To端稱為參比端或冷端。熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件：兩種不同的導(dǎo)體材料構(gòu)成回路， 兩端接點(diǎn)處的溫度不同。（必考）熱電勢大小只與熱電極材料及兩端溫度有關(guān)，與熱偶絲的粗細(xì)和長短無關(guān)。 （必考）熱電極材料確定以后，熱電勢的大小只與溫度有關(guān)。5?均質(zhì)導(dǎo)體定則 中間導(dǎo)體定則（中間導(dǎo)體兩端溫度要相同）中間溫度定則EAB（T,To）=EAB（T,TC）+EAB（TC,To） 熱電偶的分度表參比端溫度為 0C6?對熱電極材料的要求：熱電性能穩(wěn)定，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熱電特性呈線性或近似線性，價格便宜掌握S、K型熱電偶7?普通型熱電偶：熱慣性大，對溫度變化的響應(yīng)慢（絕緣管為瓷管）凱裝型熱電偶：熱慣性小，對溫度的變化響應(yīng)快，撓性好，可彎曲，可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測量場合。（絕緣材料為氧化鎂或氧化鋁粉末，套管材料多為不銹鋼）8?熱電偶參比端溫度的處理：補(bǔ)償導(dǎo)線法：延長型：化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?補(bǔ)償型：化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕疾煌?；參比溫度測量計(jì)算方法； E（T,0）=E（T,To）+E（To,0）分To等于0和To不等于0（重點(diǎn)）參比溫度恒溫法；補(bǔ)償電橋法422熱電阻測溫1?原理：金屬導(dǎo)體的熱脹冷縮2?優(yōu)點(diǎn)：可遠(yuǎn)傳、靈敏度高、無需參比溫度。金屬熱電阻穩(wěn)定性高、互換性好、精確度高，可以用作基準(zhǔn)儀表。缺點(diǎn)：需要電源激勵，有自熱現(xiàn)象，影響測量精度。3?鉑熱電阻-250C-650C,分度號為Pt10（精度高）、Pt100（常用）、Pt1000（靈敏度高）精度高，體積小，測溫圍寬，穩(wěn)定性好，再現(xiàn)性好，但價格貴。4?銅熱電阻-40-150C,線性好5?熱電阻引線方式二線制引線電阻帶來的附加誤差三線制 消除引線電阻影響，提高測量精度四線制 用于高精度的溫度測量6?熱敏電阻正溫度系數(shù)的熱敏電阻： 電阻超過一定溫度（居里溫度）時隨溫度升高呈階躍性的增大；負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻：電阻隨溫度升高哦而減小。4?3非接觸式測溫E= T4（全輻射定律）2?輻射測溫儀表的組成：光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件、轉(zhuǎn)換電路和信號處理等3?表觀溫度：亮度溫度、輻射溫度、比色溫度4.4光纖溫度傳感器1?特點(diǎn)：靈敏度高；電絕緣性好，可適用于強(qiáng)烈電磁干擾、強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境；體積小、重量輕、可彎曲；可實(shí)現(xiàn)不帶電的全光型探頭。2?液晶光纖溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器、半導(dǎo)體光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度計(jì)。課后習(xí)題4.1國際實(shí)用溫標(biāo)的作用是什么？它主要由哪幾部分組成？答：作用：由其來統(tǒng)一各國之間的溫度計(jì)量。國際溫標(biāo)由定義固定點(diǎn)、插標(biāo)準(zhǔn)儀器和插公式4.2熱電偶的測溫原理和熱電偶測溫的基本條件是什么？答：原理：基于熱點(diǎn)效應(yīng)即將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體練成閉合回路、 當(dāng)兩個接點(diǎn)處的溫度不同時、回路中將產(chǎn)生熱電勢?；緱l件：兩種不同的導(dǎo)體材料構(gòu)成回路、兩端接點(diǎn)處的溫度不同。4.3用分度號為S的熱電偶測溫，其參比端溫度為 20度，測得熱電勢E(t，20)=11.30mv,試求被測溫度t。答：因?yàn)镋(t,20)=E(t,0)+E(0,20)所以E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)因?yàn)镋(t,20)=11.30mV E(20,0)=0.113mV所以E(t,0)=11.413mV即t=115C4.4用分度號為K的熱電偶測溫，一直其參比端溫度為 25度，熱端溫度為750度，其產(chǎn)生的熱電勢是多少？答：據(jù)題意所知所求電勢 E(750,25)=E(750,0)-E(25,0)查K型熱電偶分度表得E(25,0)=1.0002mvE(750,0)=31.1082mv所以，E(750,25)=31.1082-1.0002=30.1080mv4.5在用熱電偶測溫時為什么要保持參比端溫度恒定？一般都采用哪些方法？答：若參比端溫度不能恒定則會給測量帶來誤差方法：1.補(bǔ)償導(dǎo)線法：延長型：化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤谎a(bǔ)償型：化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕疾煌?；參比溫度測量計(jì)算方法；參比溫度恒溫法；補(bǔ)償電橋法4.6在熱電偶測溫電路中采用補(bǔ)償導(dǎo)線時，應(yīng)如何接線？需要注意哪些問題？答：正接正，負(fù)接負(fù)。注意的問題：1?型號與極性不能接反2?補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶相連的兩個接點(diǎn)溫度要相同， 以免造成不必要的誤差3?補(bǔ)償導(dǎo)線要引到溫度比較恒定的環(huán)境(機(jī)械零點(diǎn)補(bǔ)償) 4?不要和強(qiáng)電或其他干擾源，平行走線。4.7以電橋法測定熱電阻的電阻值時，為什么常采用三線制接線方法？答：二線制：傳感器電阻變化值與連接導(dǎo)線電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值， 由于導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差使實(shí)際測量值偏高， 用于測量精度要求不高的場合， 并且導(dǎo)線的長度不宜過長。而采用三線制會大大減小引線電阻帶來的附加誤差，提高精度。4.8由各種熱敏電阻的特性，分析其各適用什么場合？答：正溫度系數(shù)的熱敏電阻： 電阻超過一定溫度(居里溫度)時隨溫度升高呈階躍性的增大；適用場合：負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻： 電阻隨溫度升高哦而減??； 適用場合：可廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場合。4.9分析接觸測溫方法產(chǎn)生測溫誤差的原因，在實(shí)際應(yīng)用中有哪些措施克服？答：原因主要包括沿測溫元件導(dǎo)熱引起的誤差和測溫元件熱輻射所引起的誤差等；屏蔽罩，加強(qiáng)測溫傳熱器與測溫物體間的熱聯(lián)系。4.10輻射測溫儀表的基本組成是什么？答：光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件、轉(zhuǎn)換電路和信號處理等部分組成。4.11輻射測溫儀表的表觀溫度與實(shí)際溫度有什么關(guān)系？答：4.12某單色輻射溫度計(jì)的有效波長入 e=0.9m，被測物體發(fā)射率&入t=0.6，測得亮度溫度Tl=1100C，求被測物體實(shí)際溫度？答：已知普朗克第二常數(shù) C2=1.4387X10-2m.k,入e=0.9m,…t=0.6,Tl=1100C=1373.5K。1/Tl-1/T=（入/C2）In（1/…t）代入數(shù)據(jù)得T=1436.55K=1163.05C4.13光纖溫度傳感器有什么特點(diǎn)？它可以應(yīng)用于哪些特殊的場合？答：特點(diǎn)：靈敏度高；電絕緣性能好，可適用于強(qiáng)烈電磁干擾、 強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境； 體積小、重量輕、可彎曲；可實(shí)現(xiàn)不帶電的全光型探頭等。適用場合：可適用于強(qiáng)烈電磁干擾、強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境5、壓力檢測5.1壓力單位常用單位：帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水頭） 、毫米汞柱1kgf/cm2=0.1Mpa10m水深=1個大氣壓=1公斤壓力壓力檢測的主要方法及分類a、重力平衡方法 液柱式壓力計(jì) 負(fù)荷式壓力計(jì)（主要形式為活塞式壓力計(jì)。被測壓力與加于活塞上的砝碼的重量相平衡， 將被測壓力轉(zhuǎn)換為平衡物的重量來測量。 這種壓力計(jì)測量圍寬、精確度高、性能穩(wěn)定可靠、可以測量正壓、負(fù)壓和絕對壓力，常用作 壓力校驗(yàn)儀表）b、機(jī)械力平衡方法 將被測壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換為一個集中力， 用外力與之平衡，通過測量平衡時的外力可以測知被測壓力。c、彈性力平衡方法 利用彈性元件的彈性變形特性進(jìn)行測量。d、物性測量方法 基于在壓力作用下，測壓元件的某些物理特性發(fā)生變化的原理。5.2常用壓力檢測儀表彈性壓力計(jì)a、 測壓彈性元件彈性膜片：一種外緣固定的圓形片狀彈性元件。波紋管：由整片彈性材料加工而成。 靈敏度高、用于測量較低壓力或壓差彈簧管：一根彎成圓弧狀的、具有不等軸截面的金屬管。 剛度較大、主要測高壓b、 彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力計(jì)是最常用的直讀式測壓儀表優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)場指示、就地指示、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。價格低廉、測量圍廣、應(yīng)用十分廣泛。缺點(diǎn)：只能做現(xiàn)場指示c、 波紋管壓差計(jì)

采用膜片、膜盒、波紋管等彈性元件制成的壓差計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、用于測量較低壓力或壓差缺點(diǎn)：要避免單側(cè)壓力過載d、彈性測壓計(jì)信號的遠(yuǎn)傳方式電位器、霍爾元件（儀表結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、壽命長；但對外部磁場敏感，耐振性差）、電感式、差動變壓器式523壓力傳感器a、應(yīng)變式壓力傳感器原理：基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的“應(yīng)變效應(yīng)”，即單導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻阻值將發(fā)生變化。優(yōu)點(diǎn)：精度較高、測量圍可達(dá)幾百兆帕、引入惠思登電橋，溫度對其影響較小， 適用于溫度較高的地方b、壓阻式壓力傳感器原理：基于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)（壓力硅）優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、體積小。缺點(diǎn)：長期穩(wěn)定性差、受溫度影響大c、電容式壓力傳感器原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。以測壓膜片作為電容器的可動極板。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、靈敏度高、過載能力大、精度高、可以測量壓力和壓差。?oOOOOOOd、振頻式壓力傳感器通過測量頻率信號的變化來檢測壓原理：利用感壓元件本身的諧振頻率與壓力的關(guān)系,力。通過測量頻率信號的變化來檢測壓適用于氣體測量是動態(tài)壓力檢測中常用的傳優(yōu)點(diǎn)：體積小、輸出頻率信號，重復(fù)性好、耐振、精確度高、適用于氣體測量是動態(tài)壓力檢測中常用的傳e、壓電式壓力傳感器原理：利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測壓力轉(zhuǎn)換為電信號。感器。優(yōu)點(diǎn)：體積小、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、頻率響應(yīng)高、 不需外加電源缺點(diǎn)：輸出阻抗高，需要特殊信號傳輸導(dǎo)線、溫度效應(yīng)較大、 是動態(tài)壓力檢測中常用的傳感器，不適用測量緩慢變化的壓力和靜態(tài)壓力。課后習(xí)題1簡述壓力的定義，單位及各種表示方法答：單位面積收到的力；帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水頭） 、毫米汞柱垂直作用在單位面積上的力，其單位為 Pa，（P=F/S）表示方法：絕對壓力：被測介質(zhì)作用在容器表面積上的全部壓力大氣壓力：由地球表面空氣柱重量形成的壓力表壓力：通常壓力測量儀表是處于大氣中，其測得的壓力值等于絕對壓力和大氣壓力之差。真空度：當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，表壓力為負(fù)值，其絕對值稱為真空度。差壓：設(shè)備中兩處的壓力之差。2答：101.325-0.05=101.275Mpa 101.325+0.3=101.625Mpa350kpa5-3彈性式壓力計(jì)的測量原理是什么？常用的彈性原理有哪些？答：利用彈性元件的彈性變形特性進(jìn)行測量；膜片、膜盒、波紋管、彈簧管（1） 測壓原理：利用彈性元件的形變與壓力之間存在著確定的關(guān)系而測量壓力，即在進(jìn)行測量時，管引入被測壓力，在壓力作用下，彈管使自己部體積向增大方向形變固使彎曲的管子力趨伸直，結(jié)果使彈簧管自由端產(chǎn)生一定大小的位移，這個位移大小與壓力有關(guān)。（2） 彈性元件類型：彈性膜片：這是一種外緣固定的圓形片狀彈性元件。膜片的彈性特征一般由中心位移與壓力的關(guān)系表示。波紋管：其由整片材料加工而成，是一種壁面具有多個同心環(huán)狀波紋， 一端封閉的薄閉圓管。彈簧管：是一根完成圓弧狀的具有不等軸截面的金屬管。4答：電位器式、霍爾元件式、電感式、差動變壓器式5答：相同點(diǎn)：都是壓力引起電阻阻值變化； 不同點(diǎn)：應(yīng)變式為金屬絲，壓阻式為半導(dǎo)體。6答：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。以測壓膜片作為電容器的可動極板。7答：振頻式壓原理：利用感壓元件本身的諧振頻率與壓力的關(guān)系，通過測量頻率信號的變化來檢測壓力。優(yōu)點(diǎn)：體積小、輸出頻率信號，重復(fù)性好、耐振、精確度高、適用于氣體測量。壓電式原理：利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測壓力轉(zhuǎn)換為電信號 優(yōu)點(diǎn)：體積小、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、頻率響應(yīng)高、不需外加電源 缺點(diǎn)：輸出阻抗高，需要特殊信號傳輸導(dǎo)線、溫度效應(yīng)較大、是動態(tài)壓力檢測中常用的傳感器， 不適用測量緩慢變化的壓力和靜態(tài)壓力。5-8答：1、取壓點(diǎn)位置和取壓口形式 2、引壓管路的敷設(shè)3、測壓表儀表的安裝5.11、簡述測壓儀表的選擇原則類型：其應(yīng)滿足生產(chǎn)過程的要求（需了解被測介質(zhì)的情況，現(xiàn)場環(huán)境及生產(chǎn)過程對儀表的要求）量程：為保證測壓儀表安全可靠的工作， 儀表量程需根據(jù)被測壓力的大小及在測量過程中被測壓力變化的情況等條件來選取。測量精度：生產(chǎn)過程中元件的被測壓力的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差， 可在規(guī)定的精度等級中確定儀表的精度。測量壓差的儀表適應(yīng)注意工作壓力的選擇，應(yīng)使其與被測對象的工作壓力相對應(yīng)。5-12答：由題意可知，測量圍為0.5-1.4Mpa相對誤差為5%根據(jù)測量圍可得，量程應(yīng)選0-2.5Mpa相對誤差為5%假設(shè)示值為100誤差為5最大引用誤差=（5/2.5）%=2%所以精度為2,參照題中給出的精度，選精度為 2.5級。6流量檢測表6-1流量計(jì)分類（常用流量檢測方法容差式 ―、速度式v|A）t T體積流量檢測方法（一）、容積式流量計(jì)1、橢圓齒輪流量計(jì)1） 橢圓齒輪流量計(jì)適用于高黏度液體的測量，在使用時注意防止齒輪的磨損與腐蝕，以延長使用壽命。2） 使用要求緊密配合，有一定壓力，加過濾器。2、腰輪流量計(jì)1） 腰輪流量計(jì)可以測量液體和氣體，也可以測量高粘度流體。2） 腰輪流量計(jì)較橢圓齒輪流量計(jì)的明顯優(yōu)點(diǎn)是能保持長期穩(wěn)定性。（二）、差壓式流量計(jì)1、 節(jié)流式流量計(jì)1） 結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件，可靠性較高，復(fù)現(xiàn)性能好。2） 適用于各種工況下的單相流體，適用管道直徑圍寬。3） 缺點(diǎn)是流量計(jì)前后要求較長直管段，測量圍窄，壓力損失大。2、 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管1） 標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)簡單，體積小，加工方便，成本低。但其精度較低，壓力損失大，只能用于清潔的流體。2） 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴壓力損失較小，測量精度較高，一般用于高速蒸汽流量測量。但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，加工困難，成本較高。3） 文丘里管明顯減少壓力損失，有較高的測量精度，可以用于臟污流體的流量測量并在大管徑流量測量運(yùn)用較多。但它加工困難，成本最高，一般用在有特殊要求的場合如低損失，高精度測量。4） 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用條件節(jié)流裝置僅適用于圓形測量管道，在節(jié)流裝置前后直管段上，壁表面應(yīng)無可見坑凹、毛刺、和沉積物，對相對粗糙度和管道圓度均有規(guī)定，管徑大小也有一定限制（ D最小》50mm）3、 均速管流量計(jì)1） 結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，價格便宜。壓力損失小，能耗少，準(zhǔn)確度及長期穩(wěn)定性較好。適用于大口徑管道流量測量。2） 產(chǎn)生的差壓信號較低，需要配用低量程差壓計(jì)，被測流體中不能含有固體粉塵和固體物，在測量臟污流體時，建議用清潔流對其定時清洗。4、 彎管流量計(jì)1） 結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，在彎管流動無障礙，沒有附加壓力損失，對介質(zhì)條件要求低。2） 缺點(diǎn)是差壓非常小。5、 靶式流量計(jì)1） 靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，不易堵塞，適用于測量高粘度、高贓污及有懸浮固體顆粒介質(zhì)的流量2） 其缺點(diǎn)是壓力損失較大，測量精度不高。6、浮子流量計(jì)（力平衡公式 p|AfVf（f）g）1） 可以測量多種介質(zhì)的流量，更適用于中小管徑、中小流量和較低雷諾數(shù)的流量測量。2） 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，對儀表前后直管段長度要求不高，壓力損失較小,測量圍比較寬。3） 但儀表測量受介質(zhì)的密度、黏度、溫度、壓力、純凈度影響，也受安裝位置影響。（三）、速度式流量計(jì)1、渦輪流量計(jì)1） 渦輪流量計(jì)可以測量氣體、流體流量。但要求被測介質(zhì)清潔，并且黏度大的液體流量測量，通常用于測量精度要求高，流量變化快的場合。2） 渦輪流量計(jì)的缺點(diǎn)是制造困難，成本高，軸承易磨損，降低了長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。2、渦街流量計(jì)1） 適用于氣體、液體、和蒸汽介質(zhì)的流量測量，測量幾乎不受流體參數(shù)影響，渦街流量計(jì)在儀表部無可動部件，使用壽命長。壓力損失小，測量精度也比較高。2） 渦街流量計(jì)的不足之處，主要是流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準(zhǔn)確度，旋渦發(fā)生體被玷污也會引起誤差。3、電磁流量計(jì)1） 電磁流量計(jì)要求被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，不能測量氣體、蒸汽和電導(dǎo)率低的石油流量。2） 電磁流量計(jì)的測量管道中無阻力件，壓力損失?。粶y量圍寬；可以測量脈動流和雙相流。質(zhì)量流量檢測方法（一）、直接式質(zhì)量流量測量方法1、 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)1） 可以測量多種液體和漿液，也可以用于多相流測量；2） 不受被測介質(zhì)物理參數(shù)影響，不受管流態(tài)影響，對流量計(jì)前后直管段要求不高。3） 阻力損失較大，存在零點(diǎn)漂移，管路的振動會影響其測量精度。2、 熱式質(zhì)量流量計(jì)1） 適用于微小流量測量。2） 熱式質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，壓力損失小。3） 非接觸式流量計(jì)使用壽命長。4） 缺點(diǎn)是靈敏度低，測量時需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。3、沖光式流量計(jì)1） 沖光式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使用壽命長，可靠性高，沒有零點(diǎn)漂移。2） 適用于各種固體粉料介質(zhì)的流量測量。（二）、間接式質(zhì)量流量測量方法1、 體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合方式2、 體積流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合方式3、 溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)思考題

1簡述流量測量的特點(diǎn)和流量測量儀表的分類。答：1）流量測量可以歸為體積流量測量和質(zhì)量流量測量兩類2）流量測量儀表分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)；體積流量計(jì)包括容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)；質(zhì)量流量計(jì)包括推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)和直接式質(zhì)量流量計(jì)2特點(diǎn)流量方程式qvdVvA，qm^M vAdt dt流量計(jì)的儀表系數(shù)K=N/V與流出系數(shù)流量計(jì)的儀表系數(shù)K=N/V與流出系數(shù)Cqm

q'm流量圍及圍度測量精確度和誤差壓力損失儀表分類：體積流量計(jì):容積式，差壓式，速度式儀表分類：體積流量計(jì):容積式，差壓式，速度式質(zhì)量流量計(jì)：推導(dǎo)式，直接式2以橢圓齒輪式流量計(jì)為例，說明容積式流量計(jì)的工作原理。qvqvdVdt橢圓齒輪流量計(jì)的測量本體友一對相互齒合的橢圓齒輪和儀表殼體構(gòu)成、其工作原理如圖、兩個橢圓齒輪A/B在進(jìn)行出口流體壓力差的作用下、交替地相互驅(qū)動、并各自繞軸作非角勻速度轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)動過程中連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固定容積的流體一份份地排出、齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以通過機(jī)械或其它的方式測出、從而可以得知流體總流量6-3簡述幾種差壓流量計(jì)的工作原理。節(jié)流式流量計(jì)：節(jié)流式流量計(jì)測量原理是以能量守恒定律和流動連續(xù)性定律為基礎(chǔ)均速管流量計(jì)：是基于動壓管測速原理發(fā)展而成的一種流量計(jì)， 流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生差壓信號，此差壓信號于流體流量有確定的關(guān)系，經(jīng)過差壓計(jì)可測出流體流量。彎管流量計(jì)：當(dāng)流體通過管道彎頭時，受到角加速度的作用而產(chǎn)生的離心力會在彎頭的外半徑側(cè)于半徑側(cè)之間形成差壓，此差壓的平方根于流體流量成正比。4節(jié)流式流量計(jì)的流量系數(shù)與哪些因素有關(guān)？答：流量系數(shù)與節(jié)流件形式、直徑比、取壓方式、流動雷諾數(shù)及管道粗糙度有關(guān)5簡述標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的組成環(huán)節(jié)及其作用。 對流量測量系統(tǒng)的安裝有哪些要求？為什么要保證測量管路在節(jié)流裝置前后有一定的直管段長度？（ p76）答：6當(dāng)被測流體的溫度、壓力值偏離設(shè)計(jì)值時，對節(jié)流式流量計(jì)的測量結(jié)果有何影響？7、用標(biāo)準(zhǔn)孔板測量氣體流量，給定設(shè)計(jì)參數(shù) p=0.8kPa，t=20錯誤!未找到引用源。，現(xiàn)實(shí)際工作參數(shù)p?=0.4kpa,t?=30錯誤！未找到引用源。，現(xiàn)場儀表指示為3800錯誤！未找到引用源。/h，際流量大小。6-8、一只用水標(biāo)定的浮子流量計(jì)，其滿刻度值為 1000d錯誤味找到引用源。/h，不銹鋼浮子密度為7.92g/錯誤!未找到引用源。，現(xiàn)在用來測量密度為0.79g/錯誤味找到引用源。的乙醇流量，問浮子流量計(jì)的測量上限是多少？K=150.4次/L,當(dāng)它在測量流6-9K=150.4次/L,當(dāng)它在測量流6-10、說明電磁流量計(jì)的工作原理，這類流量計(jì)在使用中有何要求。答：1）電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)電流體在磁場中垂直于磁力線方向流過，在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， 感應(yīng)電動勢的大小與流體速度有關(guān)， 通過測量次電動勢可以求得流體流量。2）電磁流量計(jì)對直管段要求不高， 直管段長度為5D-10D；安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量避免劇烈振動和交直流強(qiáng)磁場。在垂直安裝時，流體要自下而上流過儀表；水平安裝時，兩個電極要在同一平面上。電磁流量計(jì)適用于導(dǎo)電性介質(zhì)的流量測量。6-11、渦街流量計(jì)的檢測原理是什么？常見的漩渦發(fā)生體有哪幾種？如何實(shí)現(xiàn)旋渦頻率檢測？答：（1）渦街流量計(jì)的檢測原理是利用流體振蕩的原理進(jìn)行流量測量、 當(dāng)流體流過非流線型阻擋體時會產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列、旋渦的產(chǎn)生頻率與流體留宿有著確定的對應(yīng)關(guān)系、測量頻率的變化。就可得知流體的流量、（2）常見旋渦發(fā)生體的形狀有圓柱、三角柱、矩形柱、 T型柱以及由以上形狀組合而成的組合形狀（3） 旋渦頻率的檢出有多種方式、可分為一體式和分體式兩類、一體式的檢測元件放在旋渦發(fā)生體、如熱絲式分體式檢測元件則裝在旋渦發(fā)生體下游、 女口、壓電式均利用旋渦發(fā)生時引起的波動進(jìn)行測量、旋渦頻率采用熱敏電阻檢測方式、在三角主體的迎面對稱嵌入兩個熱敏電阻、通入恒定電流加熱電阻、使其溫度稍高于流體、 在交替產(chǎn)生旋渦的作用下、兩個電阻被周期的冷卻、使其阻值改變、阻值的變化有電橋測出、即可測得旋渦產(chǎn)生頻率、從而知流量6-12、說明超聲流量計(jì)的工作原理，超聲流量計(jì)的靈敏度與哪些因素有關(guān)？答：1）超聲流量計(jì)是利用超聲波在流中的傳播特性實(shí)現(xiàn)流量測量。超聲波在流體中傳播,將受到流體流速的影響，檢測接收的超聲波信號可以測知流速，從而求得流體流量。6-13、質(zhì)量流量測量有哪些方法。答：直接測量和間接測量直接式質(zhì)量流量計(jì)：儀表的輸出直接與質(zhì)量流量成正比推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)：通過對體積流量和密度的冋時測量， 然后把結(jié)果送入計(jì)算單兀， 通過運(yùn)算求出質(zhì)量流量。溫度，壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)： 同時測出體積流量，溫度和壓力，由溫度和壓力等參數(shù)和密度的關(guān)系，通過運(yùn)算裝置算出介質(zhì)密度，再算出質(zhì)量流量。6-14、為什么科氏流量計(jì)可以測量質(zhì)量流量？（ p89）6-15、說明標(biāo)準(zhǔn)流量裝置的作用，有哪幾種主要類型？答：標(biāo)準(zhǔn)容積法、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量法、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法、標(biāo)準(zhǔn)體積管法。7物位檢測物位的定義：物位統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體或固體物料的表面位置，是液位、料位、界位的總稱。液位：是指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低。料位：是指設(shè)備和容器中所儲備的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度。界位：是指相界位置。例如不互容的兩種液體、固液之間的分界面。物位檢測的分類一、 按測量方式1、 連續(xù)測量：連續(xù)性測量能持續(xù)測量物位的變化。2、 定點(diǎn)測量：只能測量物位是否達(dá)到上限、下限或某個特定位置，定點(diǎn)測量一般為物位開關(guān)。二、 按工作原理1、 直讀式物位檢測儀表：能直接顯示容器中物位的高度，方法可靠、準(zhǔn)確，但只能就地指示。2、 靜壓式物位檢測儀表：適用于液位檢測。3、 浮力式物位檢測儀表：適用于液位檢測。4、機(jī)械接觸式物位檢測儀表：通過測量物位探頭物位接觸時的機(jī)械力實(shí)現(xiàn)物位額測量。5、電氣式物位檢測儀表：將電氣式物位敏感元件置于被測介質(zhì)中， 物位的變化會引起電氣參數(shù)的改變從而檢測這些參數(shù)即可知物位變化。6、其他檢測方法：聲學(xué)式、射線式、光纖式儀表等等。7.2常用物位檢測儀表靜壓式液位檢測儀表靜壓差的計(jì)算公式： pPbPaHg其中，Pa為容器上部空間的壓力， Pb為零液位處的壓力。壓力、差壓式液位計(jì)對于敞口容器上式中的 戸人為大氣壓力，在容器底部或側(cè)面液位零點(diǎn)處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反應(yīng)相應(yīng)的液柱靜壓。差壓計(jì)的連接：正壓側(cè)于容器底部相通，負(fù)壓側(cè)連接容器上部的氣空間。差壓計(jì)安裝在最低液面以下時加在壓差計(jì)兩側(cè)的差壓為 ：pHghg。（注：測量儀表安裝高度 容器液位）對于有可疑凝結(jié)蒸汽或采用隔離介質(zhì)的液位測量系統(tǒng)， 差壓計(jì)的負(fù)壓側(cè)通常有一個固定的壓力偏置量，此時的差壓為： pHg（h2hi）2g。吹氣式液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)：由于檢測點(diǎn)移至頂部，其維修均很方便。缺點(diǎn)：其測量精度受測壓表的精度，液體的溫度和密度對其檢測有影響。浮力式物位檢測儀表浮子式液位計(jì)（1）是一種恒浮力式液位計(jì)。（2）基本原理：通過測量漂浮于被測液面上的浮子隨著液面的變化而上下移動而產(chǎn)生的位移來檢測液位高低，其所受浮力的大小一定。即檢測浮子所在位置可知液面高低。 、（3）浮子形狀常見有圓盤形、圓柱形和球形等。下面以圓柱形為例來作分析。浮筒式液位計(jì)（1）是一種變浮力式液位計(jì)。（2）基本原理：利用浮筒被液體浸沒高度不同引起的浮力變化來檢測液位。其他物位檢測儀表電容式物位計(jì)（1）原理：基于圓筒形電容器的電容值隨物位而變化。Ck— -HIn（D/d）定條件下，k=亠為常數(shù)，則C與H成正比，測量電容變化量即可得物位。In（D/d）（2）電容式物位計(jì)可以測量液位、料位和界位，主要由測量電極和電容檢測電路組成。（3）常見的電容檢測方法有交流電橋法、 充放電法、諧振電路法。可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。（4）特點(diǎn)：電容式物位計(jì)一般不受真空、壓力、溫度等環(huán)境條件的影響；安裝方便，結(jié)構(gòu)牢固，易維修；價格較低。 但是不適合于以下介質(zhì)：如介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度等影響而變化、介質(zhì)在電極上有沉積或附著、介質(zhì)中有氣泡產(chǎn)生等情況。723.2超聲式物位計(jì)（1）原理：利用聲波的某些特性制成。 如聲波阻斷式一固體、液體或氣體對聲波的吸收能力不同（氣體最大，固體最?。山邮盏某暡芍矬w是否達(dá)到預(yù)定位置，可實(shí)現(xiàn)報警1或定位檢測。H—ct2（2）應(yīng)用圍：液位、物位。（對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用廣泛） p101（3）特點(diǎn)：無機(jī)械可動部件，安裝維修方便；超聲換能器壽命長； 可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，適合于有毒、高粘度及密閉容器物位的測量；對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。（4） 缺點(diǎn)：在檢測中易受介質(zhì)的溫度、成分等變化的影響。核輻射式物位計(jì)（1）原理；核輻射式物位計(jì)是利用核輻射線在穿透物質(zhì)是將被衰減的現(xiàn)象來確定物位。 （射線在穿透物質(zhì)時，它的強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度指數(shù)降低，只要測出通過物質(zhì)前后的輻射強(qiáng)度，就可知厚度物位。）（2） 組成：射線源、防護(hù)容器、射線檢測器、電子轉(zhuǎn)換和指示電路。（3） 檢測方式：有固定安裝式和隨動式兩種（4）特點(diǎn)：具有非接觸式測量的特點(diǎn)， 可用于高溫高壓、真空密閉等各種容器中液體或固體物料的物位測量；可適應(yīng)腐蝕、有毒、高粘度、爆炸性等各種困難介質(zhì)和高溫、高濕、多粉塵、強(qiáng)干擾等惡劣的工作條件。其放射性安全防護(hù)措施需按有關(guān)規(guī)操作。物位開關(guān)（1） 用于定點(diǎn)測量，檢測物位是否達(dá)到預(yù)定的高度，并發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)量信號。（2） 特點(diǎn)：簡單、可靠、使用方便，適用圍廣。7.3影響物位測量的因素一、 液位測量的特點(diǎn)（1）液面波動（物料流進(jìn)流出、沸騰或泡沫）（2）大型容器中各處物理量（溫度、密度和粘度）分布不均（3） 液體處于特殊狀態(tài)中（高溫、高壓、高粘度、含大量雜質(zhì)）二、 料位測量的特點(diǎn)（1） 料面不規(guī)則（2） 物料排出后有滯留區(qū)（3） 物料間空隙不穩(wěn)定三、 界位測量的特點(diǎn)存在渾濁段課后習(xí)題1常用液位測量方法有哪些？（1）壓力式液位計(jì)：根據(jù)靜止介質(zhì)的某一點(diǎn)所受壓力與此點(diǎn)上方的介質(zhì)高度成正比，利用壓力表來顯示其高度。（2）直讀式：直接是用與被測容器連通的玻璃管來顯示容器的物位高度，或在容器上開有窗口直接觀察物位高度。 （3）浮力式：利用漂浮在液面上的浮子的位置隨液位的變化來測量定位。 （4）電氣式：將物位的變化轉(zhuǎn)換為某些電量參數(shù)的變化而進(jìn)行間接測量。（5）聲波式：由于物位的變化引起的聲波的遮斷。 （6）光學(xué)式：利用物位對光波的遮斷和反射原理進(jìn)行測量。 （7）核輻射式：放射性同位素放出的射線被中間介質(zhì)吸收而減弱。2對于開口容器和密封壓力容器用差壓式液位計(jì)測量時有何不同？影響液位計(jì)測量精度

的因素有哪些？對于開口容器，在容器底部或側(cè)面液位零點(diǎn)處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反映相應(yīng)的液位靜壓。對于密封壓力容器，可用差壓計(jì)測量液位。差壓式的正壓側(cè)與容器底部相通，負(fù)壓側(cè)連接容器上部的空間?？汕笠何桓叨取Ｒ蛩兀阂何挥?jì)本身的精度、以及液位的溫度對其密度的影響、物料本身性質(zhì)如溫度、粘度、液面的穩(wěn)定、料面是否規(guī)則。3利用差壓變送器測量液位時，為什么要進(jìn)行零點(diǎn)遷移？如何實(shí)現(xiàn)遷移？（1） 進(jìn)行零點(diǎn)遷移的原因：由于測壓儀表的安裝位置一般不能和被測容器的最低液位處在同一高度上，因此，在測量液位是，儀表的量程圍會有一個不變的附加值。（2） 如何實(shí)現(xiàn)：對感壓原件預(yù)加一個作用力，將儀表的零點(diǎn)遷移到與液位零點(diǎn)相重合，即實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)遷移。4恒浮力式液位計(jì)與變浮力式液位計(jì)的測量原理有什么異同點(diǎn)？在選擇浮筒式液位計(jì)時，如何確定浮筒的尺寸和重量？恒浮力式液位計(jì)和變浮力式液位計(jì)都屬于浮力式物位檢測儀表，都是基于力的平衡原理，利用液體浮力進(jìn)行液位的測量。恒浮力式是靠浮子隨液面升降的位移反映液位變化的;而變浮力式則是靠液面升降對物體浮力改變反映液位的變化。在選擇浮筒式液位計(jì)時，要依據(jù)其測量原理選擇浮筒的尺寸和質(zhì)量。設(shè)浮筒的重力為G，浮力為W，則懸掛點(diǎn)所受重力F=G-W，W又知浮力WW又知浮力W為D2gH故：FGWG D2gH4y式中，D為浮筒的直徑5；為被測液體的密度；H為浮筒浸入液體部分的高度。因此浮筒所受重力F與液位H呈線性關(guān)系，液位越高，力越小。為了提高靈敏度，應(yīng)使 H前的系數(shù)盡可能大，所以浮筒的直徑 D也是越大越有利。而且，為了有較大的量程，浮筒的長度 L也要盡可能大。關(guān)于浮筒的質(zhì)量選取依據(jù)零點(diǎn)消失原則進(jìn)行。5物料的料位測量與液位測量有什么不同的特點(diǎn)？從概念上說，物料的料位是指設(shè)備和容器中所儲存的塊狀、 顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度，其是針對固體進(jìn)行測量；而液位是指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低， 其是針對液體的測量。由于測量對象性質(zhì)的不同，在測量方法的選取上也有所不同。一般所有的物質(zhì)檢測方法和物位檢測儀表都可以進(jìn)行液位的測量， 而只有機(jī)械接觸式、電氣式、超聲式、核輻射式等適用于料位測量。故在測量方法和測量儀表的選取上，料位相對于液位有一定的局限性。6電容式物位計(jì)、超聲式物位計(jì)、核輻射式物位計(jì)的工作原理，各有何特點(diǎn)？（1）電容式：基于圓筒形電容器的電容值隨物位而變化。 （2）超聲式：利用回聲測距原理，由發(fā)射探頭發(fā)出的超聲脈沖，在介質(zhì)中傳到界面反射再返回到操頭接受。 （3）核輻射式：以核輻射式的穿透性和物質(zhì)對射線的吸收特點(diǎn)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)證明，射線等穿透物質(zhì)后，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律衰減。8機(jī)械量檢測機(jī)械量包括長度、位移、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、力、力矩、振動等。其中直線位移是機(jī)械量基本的參數(shù)。如：表8-18.1模擬式位移檢測方法有：電容式位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器位移檢測、光纖位移檢測、光學(xué)數(shù)字式位移檢測（光柵標(biāo)尺、 CCD圖像傳感元件）S電容式位移檢測（Cd廠變極距法（變d）v變面積法（變S）在兩個固定極板之間設(shè)置可動極板（變￡）電感式位移檢測方法電感式位移傳感器分自感式和互感式。電感式位移檢測與電容式位移檢測都是與被檢測對象非機(jī)械接觸的檢測方法。差動變壓器位移檢查方法（是互感式位移檢測方法） P106光纖位移檢測方法（利用光纖檢測位移的一種方法）隨著被檢測物體的位移變化，重疊部分的光強(qiáng)發(fā)生變化，根據(jù)光強(qiáng)信號檢測位移。8.2光學(xué)數(shù)字式位移檢測一（光柵尺）數(shù)字式位移檢測室利用柵格編碼器將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換為脈沖個數(shù)或二進(jìn)制符號的方法，如光柵標(biāo)尺、容柵標(biāo)尺等。光柵標(biāo)尺（P107）CCD圖像傳感元件（P109）8.3轉(zhuǎn)速檢測（重要指數(shù)：兩顆星）方法：離心力檢測法，光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測法，空間濾波器式檢測法。離心力檢測法原理：質(zhì)量m的重物旋轉(zhuǎn)時受到離心力 遠(yuǎn)離主軸，這將克服彈簧力向上拉套筒，套筒升降通過齒輪帶動指針轉(zhuǎn)動，從而直接讀數(shù)。精確度：上下 1%（核心思想：離心力一一彈簧力一一套筒升降一一齒輪帶指針轉(zhuǎn)動一一讀數(shù)）光電碼檢測法：將對轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)化為脈沖序列， 統(tǒng)計(jì)單位時間的脈沖數(shù)， 通過脈沖個數(shù)測量轉(zhuǎn)角即得到轉(zhuǎn)速?？臻g濾波器式檢測法特點(diǎn)：不需要在旋轉(zhuǎn)物體上或周圍做任何記號， 多用于檢測不規(guī)則物體的移動速度。8.4力檢測（重要指數(shù)：兩顆半星）本章主要檢測方法：金屬應(yīng)變元件，半導(dǎo)體應(yīng)變元件，壓電效應(yīng)，壓敏導(dǎo)電橡膠（ 1,2相對較重要。）力檢測主要原理基礎(chǔ)：彈性元件受力作用時將發(fā)生彈性形變， 彈性體變形導(dǎo)致電阻值變化，電阻通電轉(zhuǎn)化為電壓，測電壓即可求得對應(yīng)力的大小。1金屬應(yīng)變元件原理：在拉伸力的作用下，金屬絲被拉長，因此截面積縮小，導(dǎo)致電阻率變化。注：給金屬絲通電流，測電壓即可測得電阻，對應(yīng)即可知道應(yīng)力。2半導(dǎo)體應(yīng)變元件原理：元件受力形變，應(yīng)變對元件電阻率大幅度變化， 從而導(dǎo)致電阻的改變，將元件通電流，測元件兩段電壓，通過電壓的改變即可推斷力的大小。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)靈敏，體積小，廣泛用在壓力傳感上。缺點(diǎn)：溫度依賴性大，需要電路補(bǔ)償，價格高。3壓敏導(dǎo)電橡膠原理：元件受力變形電阻變化，通電，測電壓，即反推得到力的大小。9成分分析儀表成分分析儀表是對物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測量的儀表。一、 成分分析方法及分類（p117）成分分析的方法有兩種類型：一種是定期取樣，通過實(shí)驗(yàn)室測定的實(shí)驗(yàn)室分析方法；另一種是利用可以連續(xù)測定被測物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動分析儀表。目前，按測量原理分類，成分分析儀表有以下幾種型式：1） 電化學(xué)式：如電導(dǎo)式（EC）,電位式，酸度計(jì)，離子濃度計(jì)等。2） 熱學(xué)式：如熱導(dǎo)式、熱譜式、熱化學(xué)式等。3） 磁學(xué)式：如磁式氧氣分析儀、 核磁共振分析儀等。4） 射線式：如X射線分析儀、丫射線分析儀、同位素分析儀、微波分析儀 等。5） 光學(xué)式：如紅外、紫外等吸收式光學(xué)分析儀，光散射、光干涉式光學(xué)分析儀等。（分光儀、比色儀）6） 電子光學(xué)式和離子光學(xué)式：如電子探針、離子探針、質(zhì)譜儀等。7） 色譜式：如氣相色譜儀、液相色譜儀等。8） 物性測量儀表：如水分計(jì)、粘度計(jì)、密度計(jì)、濕度計(jì)、塵量計(jì)等。9） 其他：如半導(dǎo)體氣敏傳感器。二、 自動分析系統(tǒng)（檢測器是分析儀表的核心）1、 自動分析系統(tǒng)通常是與試樣預(yù)處理系統(tǒng)組成一個分析測量系統(tǒng)，以保證其良好偶的環(huán)境適應(yīng)性和高的可靠性以使分析儀表的示值能代表被監(jiān)測的成分。2、 自動取樣裝置的作用是從生產(chǎn)設(shè)備中自動、快速的提取待分析樣品。預(yù)處理系統(tǒng)可以采用冷卻、加熱、氣化、減壓、過濾等方式。取樣 分餾作用或氣體試樣中某些組分被吸附的情況。三、 幾種工業(yè)用成分分析儀表1、熱導(dǎo)式氣體分析器：利用不同氣體導(dǎo)熱特性不同的原理進(jìn)行分析。 優(yōu)點(diǎn)有機(jī)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、體積小。（熱導(dǎo)式氣體分析器的核心是測量室）（1）經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，氣體中氫和氦的導(dǎo)熱能力最強(qiáng)， 而二氧化碳和二氧化硫的導(dǎo)熱能力較弱。氣體的導(dǎo)熱率還與氣體的溫度有關(guān)。（2） 熱導(dǎo)式氣體分析器的核心是測量室，稱為熱導(dǎo)池。熱導(dǎo)池是用導(dǎo)熱良好的金屬制成的長圓柱形小室，室裝有一根絲的鉑或鎢電阻絲，電阻絲與腔體有良好的絕緣。熱導(dǎo)池有不同的結(jié)構(gòu)型式， 目前常用的是對流擴(kuò)散式結(jié)構(gòu)型式。 熱導(dǎo)式分析儀表通常采用橋式測量電路。四、 氧化鋯氧分析器（1） 氧化鋯氧分析器是屬于電化學(xué)分析方法，這種分析器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定性好、相應(yīng)快、測量圍寬（從10-6到百分含量），而且不需復(fù)雜的采樣和預(yù)處理系統(tǒng)，它的探頭可以直接插入煙道中連續(xù)地分析煙氣中的氧含量。（2）氧化鋯分析器的基本工作原理基于氧濃差電池 （原電池）。氧化鋯（ZrO2）是一種瓷固體電解質(zhì)，在高溫下有良好的離子導(dǎo)電特性。濃差電池的左側(cè)為被測氣體，右側(cè)為參比氣體，參比氣體一般為空氣。（3） 氧化鋯分析器正常工作的必要條件：a、工作溫度要恒定，傳感器要有溫度調(diào)節(jié)控制的環(huán)節(jié)， 一般工作溫度保持在T=850oC,此時靈敏度最高，工作溫度變化直接影響氧濃車電勢 E的大小，傳感器還應(yīng)有溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。b、必須要有參比氣體，參比氣體的氧含量穩(wěn)定不變。二者氧含量差越大，儀表靈敏度越咼。C、參比氣體與被測氣體壓力應(yīng)該相等。氧化鋯分析器的安裝方式有直插式和抽吸式。五、 半導(dǎo)體氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器是采用半導(dǎo)體材料為敏感材料制成的一種氣敏傳感器類型。 這類傳感器可以通過在半導(dǎo)體材料中添加各種催化劑來改變其主要敏感對象， 但卻很難消除對其他共存氣體的影響，并且它信號線性影響的圍窄，一般只用于定性及半定量圍的氣體檢測。半導(dǎo)體氣敏傳感器按照半導(dǎo)體的物性變化特點(diǎn)，可分為 電阻型和非電阻型兩類。氣敏傳感器一般由氣敏元件、加熱器和封裝體等部分組成。氣敏元件從結(jié)構(gòu)型式來分有燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型三類。六、 工業(yè)酸度計(jì)1、工業(yè)酸度計(jì)屬于電化學(xué)分析方法。溶液的酸堿性可以用氫離子濃度 [錯誤！未找到引用源。]的大小來表示—般用'HpH值來表示溶液的酸堿度，定義為：pHlg[H]與之相應(yīng)有：pH=7為中性溶液，pH>7為堿性溶液，pH<7為酸性溶液。pH值得檢測采用電位測量法。測量 pH值一般使用參比電極和測量電極以及被測溶液共同組成的pH測量電池。參比電極的電位是一個固定的常數(shù)。電池的電勢為參比電極和測量電極間電極電位的差值。根據(jù)能斯特公式有：RTE=-2.303ypHx式中，E為電極電勢，V;R為氣體常數(shù)，R=8.314J/(mol?K);T為熱力學(xué)溫度，K;F為法拉第常數(shù)，錯誤！未找到引用源。；pHx為被測溶液的pH值。工業(yè)用參比電極一般為甘汞電極或銀-氯化銀(Ag/AgCl)電極。(p129)玻璃電極是使用最為廣泛的測量電極。七、 濕度的檢測1、濕度是表示空氣中水汽含量的物理量。濕度可用絕對濕度和相對濕度兩種方法表示：絕對濕度是指單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量數(shù)，單位為錯誤!未找到引用源。；相對濕度是單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量與相同條件下飽和水汽質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。濕度的檢測方法有露點(diǎn)法、毛發(fā)膨脹法和干濕球濕度測量法。對濕度傳感器的要求：工作可靠，使用壽命長，有較快的響應(yīng)速度，受溫度影響小，互換性好，制造簡單，價格便宜。八、 干濕球濕度計(jì)干濕球濕度計(jì)的使用十分廣泛， 常用于測量空氣的相對濕度。 它由兩支溫度計(jì)組成，一支溫度計(jì)用來直接測量空氣的溫度， 稱為干球溫度計(jì)；另外一支溫度計(jì)在感溫部分包有被水浸濕的棉紗吸水套，并經(jīng)常保持濕潤，稱為濕球溫度計(jì)。弘一 —如)(P= Pds式中，錯誤!未找到引用源。為相對濕度；錯誤!未找到引用源。為干球溫度下得飽和水汽壓；錯誤!未找到引用源。為濕球溫度下的飽和水汽壓； 錯誤！未找到引用源。為濕空氣的總壓；錯誤!未找到引用源。為干球濕度；錯誤！未找到引用源。為濕球濕度；錯誤！未找到引用源。為儀表常數(shù)，它與風(fēng)速和溫度傳感器的結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。1、瓷濕敏傳感器瓷材料化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫，便于用加熱法去除油污。多孔瓷表面積大，易于吸濕和去濕，可以縮短響應(yīng)時間。瓷傳感器的感濕機(jī)理一般是利用瓷燒結(jié)體微結(jié)晶表面對水分子進(jìn)行吸濕或脫濕，使電極間的電阻值隨相對濕度而變化。 這類傳感器的制作型式可以為燒結(jié)式、 膜式及MOS型等。這類元件的特點(diǎn)是體積小，測溫圍寬，可用于高溫，最高可達(dá) 600C,能用電加熱反復(fù)清洗，響應(yīng)速度快，長期穩(wěn)定性好。課后習(xí)題1、在線成分分析系統(tǒng)為什么要有采樣和試樣預(yù)處理裝置？ 采樣和試樣預(yù)處理裝置可以保證在成分分析系統(tǒng)良好的環(huán)境適應(yīng)性和高的可靠性， 以使分析儀表的視值能代表被監(jiān)測的部分。采樣裝置的作用是從生產(chǎn)設(shè)備中自動、 快速的提取待分析樣品； 預(yù)處理裝置可采用多種方式對采集的樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑸榉治鰞x器提供符合技術(shù)要求的試樣。9-2、簡述熱導(dǎo)式體分析器的工作原理，對測量條件有什么要求？工作原理：由于氣體組份含量的不同， 混合氣體導(dǎo)熱能力將發(fā)生變化， 利用混合氣體導(dǎo)熱能力的差異進(jìn)行含量分析。要求：實(shí)際測量中，要求混合氣體中背景組分的導(dǎo)熱率必須近似相等， 并與被測組分的導(dǎo)熱率有明顯的差別，對于不能滿足這一要求的氣體可采用預(yù)處理的方法。9-3機(jī)理為：紅外線氣體分析器屬于光學(xué)分析一表中的一種。 它是利用不同氣體對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性來進(jìn)行分析的。 一般由紅外輻射源、測量氣樣室、紅外探測裝置組成。9-4氧化鋯分析器的基本工作原理基于氧濃差電池。 濃差電池在氧化鋯瓷體的兩側(cè)燒結(jié)一層多孔鉑電極，當(dāng)兩側(cè)氣體的含氧量不同時，在兩極間將產(chǎn)生濃差電勢。 條件要求為：工作溫度要恒定，傳感器要有溫度調(diào)節(jié)控制的環(huán)節(jié)； 必須要有參比氣體，參比氣體的氧含量穩(wěn)定不變；參比氣體與被測氣體壓力應(yīng)該相等。9-5基本環(huán)節(jié)有分析環(huán)節(jié)和分離環(huán)節(jié)。9-6、半導(dǎo)體氣敏傳感器有哪幾種類型？半導(dǎo)體氣敏傳感器的類型按照半導(dǎo)體的物位變化特點(diǎn)，可分為電阻型和非電阻性兩類。按照半導(dǎo)體與氣體的相互作用是在其表面或部，又可分為表面控制型和體控制型兩種。9-7直接電位法測量溶液酸度就是用pH測量電池進(jìn)行測量，測量電極插入溶液中會與溶液產(chǎn)生電極電勢，電池的電勢為參比電極與測量電極間電極電位的差值， 其大小就代表溶液中氫離子濃度，即溶液酸度。9-8、簡述濕度測量的特點(diǎn)，常用的濕度測量方法有哪些？濕度測量的方法很多，傳統(tǒng)的方法是露點(diǎn)法，毛發(fā)膨脹法和干濕球濕度測量法。 工業(yè)過程的檢測和控制對濕敏傳感器有一下要求： （1）工作可靠，使用壽命長；（2）在氣體環(huán)境中特性穩(wěn)定，不受塵埃、油污附著的影響；（3）滿足要求的濕度測量圍有較快的相應(yīng)速度； （4）能在-30°~100°c的環(huán)境溫度下使用，受溫度影響較??； （5）互換性好，制造簡單，價格廉價。10儀表系統(tǒng)分析表10-1DDZ-II型和DDZ-III型儀表的比較（p137）儀表系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類型有：時域模型，頻域模型，離散模型。思考題與習(xí)題1常用儀表是如何進(jìn)行分類的？各有什么特點(diǎn)？①按使用性質(zhì)分為標(biāo)準(zhǔn)表（用于校驗(yàn)非標(biāo)準(zhǔn)儀表使用， 經(jīng)過了計(jì)量部門的定期檢定并具有合格證書）、實(shí)驗(yàn)室用表（用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究）、工業(yè)用表（長期安裝使用在工業(yè)生產(chǎn)中）②按測量方式分為直讀儀表（可以直接讀取被測量值）和比較儀表（采用某種方式通過未知量雨已知量相比較而得出被測量值） ③按原理性連接方式分為串聯(lián)（各功能模塊首尾相接前后串聯(lián)）、反饋（某個功能模塊的輸出重新輸入到自身的輸入端或其前的某個功能模塊的輸入端，從而構(gòu)成正反饋或負(fù)反饋?zhàn)饔茫?④按信號傳輸方式分為電動儀表 （以電量為傳輸信號，信號可遠(yuǎn)傳，但無特殊處理措施，會引起活在和爆炸） 、氣動儀表（使用壓縮空氣來傳輸信號，反應(yīng)動作慢，投資大）⑤按組成方式分為基地儀表（通用性差） 、單元組合式儀表（只完成單一功能，但是比較靈活）、組件組裝式儀表（可根據(jù)需要選擇多個插件，常用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中）⑥按安裝使用方法分為現(xiàn)場安裝儀表（防爆，防腐，抗震） 、盤后架裝儀表（無顯示功能，無操作需要）、盤裝儀表（同時具有顯示功能和操作功能） 以上三種是常用工業(yè)用表、臺式儀表（實(shí)驗(yàn)環(huán)境）、攜帶式儀表（野外工作環(huán)境）⑦按防爆能力分為普通型儀表（用于非危險場所）、隔爆型儀表（可防燃燒、爆炸、防腐、防震等）⑧按運(yùn)算處理方式分為模擬式儀表（信號為模擬信號） 、數(shù)字式儀表（信號為數(shù)字信號）2?儀表各功能模塊的方式有哪兩種？其主要的區(qū)別是什么？有串聯(lián)和反饋，區(qū)別在于串聯(lián)是各功能模塊首尾相接前后串聯(lián)， 反饋是某個功能模塊的輸出重新輸入到自身的輸入端或其前的某個功能模塊的輸入端， 從而構(gòu)成正反饋或負(fù)反饋?zhàn)饔?、DDZ-II型和DDZ-III型電動單元組合儀表的主要外特性是什么？ （表10-1）p137［重點(diǎn)題］（1）DDZ-II型電動單元組合儀表的主要外特性： DDZ-II型系列儀表采用了印制電路等工藝，是以晶體管元件為主體的各單元之間的聯(lián)絡(luò)信號約定為 0~10mA，電源采用交流220v,各單元的精度為0.5級。由于采用了電流作為儀表間的聯(lián)絡(luò)信號，因而信號在傳達(dá)過程中能保持恒值而不易受到傳輸電線電阻的變化的影響， 且適合于遠(yuǎn)距離傳送。此時變送和計(jì)算單元能承受的負(fù)載電阻一般為0~1.5千歐，給定和調(diào)節(jié)單元能承受的負(fù)載電阻一般為 0~3千歐。電流信號的引入還有利于與磁場作用產(chǎn)生機(jī)械力， 以便于利用力平衡原理實(shí)現(xiàn)各種功能。 同時，電流信號有利于多個單元的串接，并能保證各接收信號的一致性。此外電流信號從口開始，便于模擬量的運(yùn)算。（2）DDZ-III型系列儀表是以線性集成電路為主要元器件。各單元之間的聯(lián)絡(luò)信號采用國際統(tǒng)一信號制的 4~20mA直流電流進(jìn)行遠(yuǎn)傳，并保留了室 1~5v電流電壓的聯(lián)絡(luò)信號，電源采用直流24v單電源供電。DDZ-III型儀表采用國際統(tǒng)一信號制的 4~20mA直流電流進(jìn)行遠(yuǎn)傳，主要是為了克服其電流制式的缺陷， 即無法判斷線以及不易避開元件的死區(qū)和非線性區(qū)。由于 III型儀表的輸入阻抗較大，因而用過 250歐的電阻即可方便的將信號傳遞。此外，直流24v供電模式的采用，使單電源集中供電得以實(shí)現(xiàn)。同時，正因?yàn)椴捎昧酥绷?4v低壓供電，并附以安全柵等措施，才使 III型儀表具備了安全的防爆能力。4.對常用儀表的輸入輸出特性進(jìn)行線性化處理有哪些方法？串聯(lián)式儀表的非線性特征是可以通過多串接一個非線性環(huán)節(jié)、 并適當(dāng)選擇該環(huán)節(jié)的非線性、使其能夠補(bǔ)償前面?zhèn)€非線性環(huán)節(jié)所造成的非線性特征、 從而是整體儀表線性關(guān)系。對于反饋式儀表、當(dāng)反饋是儀表的環(huán)節(jié)有足夠大的穩(wěn)態(tài)放大倍數(shù)時、 其輸入輸出特性主要取決于環(huán)節(jié)上而與環(huán)節(jié)1的關(guān)系不大、因此可以根據(jù)式 K=Y/U~~Y/F=1、K1、所描述的倒數(shù)關(guān)系、對該類儀表進(jìn)行線性化處理。 （具體詳見課本138—139）在分析儀表特性時，在什么情況下需要使用離散模型？在使用數(shù)字化離散效果的數(shù)字儀表時需要在儀表特性時域分析中的穩(wěn)態(tài)誤差是如何定義的？它在特性分析中起何種作用？當(dāng)系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過度到新的穩(wěn)態(tài)， 或系統(tǒng)受擾動作用又重新平衡后， 系統(tǒng)可能會出現(xiàn)偏差，這種偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。作用，控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)在過渡過程結(jié)束后的變化形態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)誤差為期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實(shí)際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差。 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小說明控制精度越高。因此穩(wěn)態(tài)誤差常作為衡量控制系統(tǒng)性能好壞的一項(xiàng)指標(biāo)。如何建立由多臺儀表組成的混合儀表系統(tǒng)模型？如何進(jìn)行混合儀表系統(tǒng)的時域和頻域分析？建模時候，思路與單一儀表輸入一樣， 只是輸入量變?yōu)閜維，且狀態(tài)變量維數(shù)由各儀表的傳遞函數(shù)結(jié)束所決定，它等于系統(tǒng)中各儀表傳遞函數(shù)的總和。 特別地，當(dāng)所有單一儀表都是0階系統(tǒng)（比例環(huán)節(jié)）時，混合儀表系統(tǒng)不包含中間狀態(tài)變量 X時，則10—39展開式可把含X變量的都除去。時域分析，運(yùn)用階躍擾動的方法進(jìn)行分析即通過分別當(dāng)獨(dú)對每一輸相對于個輸入通道的響應(yīng)特性， 再綜合分析所有的響應(yīng)結(jié)果， 即可得到結(jié)果。頻域分析，主要采用正弦擾動的方法分析一般混合儀表系統(tǒng)的過渡過程，也可用 Bode圖方法分析8用頻域方法對儀表進(jìn)行特性分析時可獲得哪些特性？可獲得儀表的穩(wěn)定性并確定其工作頻率圍9?儀表系統(tǒng)的時域模型、頻域模型、離散模型之間存在什么關(guān)系？彼此間如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換？時域是指信號的幅度隨時間變化的曲線，橫軸是時間，縱軸是信號的幅度，一般的正 _弦波比如f（t）=sinwt就是時域曲線。頻域曲線是指信號的幅度與頻率的關(guān)系，函數(shù)比較復(fù)雜，可能是不連續(xù)的。這兩個時間用高等數(shù)學(xué)中的傅立葉變換進(jìn)行轉(zhuǎn)化, 也就是時域波形函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換后就成了該信號的頻域函數(shù)。這東西很難用坐標(biāo)表示， 因?yàn)橹g的關(guān)系不是簡單的線性函數(shù)關(guān)系。 比如時域中的簡單正弦波形，在頻域中就是一根垂直于x軸的線（y軸上有幅度，非無限）而已，但如果波形變了,比如方波，那頻域上就一是一組復(fù)雜的滾降波形了。 ;離散模型可以看做是對連續(xù)的時域或頻域模型進(jìn)行力三處理所得。關(guān)系：（時域模型拉氏變換 頻域模型）進(jìn)行離散處理 離散模型11變送單元變送單元：是將各種過程參數(shù)裝換成相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。11.1常用變送器工作原理1、 力矩平衡式原理（主要應(yīng)用在差壓變送器）2、 橋式電路原理（以非平衡式電橋?yàn)橹鳎?、 差動方式原理11.4新型變送器數(shù)字式變送器特點(diǎn)：（1）數(shù)字式變送器種類多，輸入傳感器多（ 2）線性化精度高（3）量程可變［程控］（4）輸出［4-20mA］數(shù)字輸出通道（5）運(yùn)算速度快模擬式變送器：（1）輸入傳感器單一（2）量程不可變圖11-23數(shù)字式變送器結(jié)構(gòu)示意課后習(xí)題1為什么說變送器是工業(yè)過程自動化的重要組成部分？變送器是檢測單元，感知信號的輸入，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號；只有獲得了精確和可靠地過程參數(shù)，才能進(jìn)行準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滿意的控制效果。6熱電偶和熱電阻溫度變送器在輸入電路中采用了什么方法實(shí)現(xiàn) 線性化？熱電偶：在反饋回路上采用各段斜率不等的線段連成折線構(gòu)成， 利用并聯(lián)電阻來改變各段斜率，而各段間的拐點(diǎn)則靠基準(zhǔn)電壓的數(shù)值絕對。熱電阻：由于熱電阻的特性曲線常呈現(xiàn)上凸函數(shù)關(guān)系， 即阻值的增加隨溫度的升高而逐漸減小，電路采用了直接將反饋電壓轉(zhuǎn)換成電流，直接注入環(huán)節(jié)的方法。8一臺川型溫度變送器，量程400-600C，當(dāng)溫度從500C變化到550C時，輸出如何變化？根據(jù)量程400-600C根據(jù)量程400-600C與輸出4-20mA成線性關(guān)系，有T400I4204(600400)得I112mA和I216mA11-9數(shù)字式變送器有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)：（1）數(shù)字式變送器種類多，輸入傳感器多（ 2）線性化精度高（3）量程可變［程控］（4）輸出［4-20mA］數(shù)字輸出通道（5）運(yùn)算速度快12顯示單元電位差計(jì)式自動平衡原理（1） 自動電位差計(jì)適合對直流電壓或由直流電流轉(zhuǎn)換成的電壓進(jìn)行自動測量的處理；（2） 自動電位差計(jì)是利用電動勢平衡的原理實(shí)現(xiàn)顯示和記錄功能的。圖12-3自動點(diǎn)位差計(jì)原理圖P163課后習(xí)題1顯示儀表在過程自動化的作用是什么？將重要參數(shù)、數(shù)據(jù)顯示輸出、記錄， 供操作人員及時了解控制系統(tǒng)的變化情況，掌握被控對象的狀態(tài)。

2.采用開環(huán)式和閉環(huán)式的顯示儀表有什么區(qū)別？主要應(yīng)用圍是什么？開環(huán)式模式的顯示儀表由測量電路和數(shù)據(jù)處理兩部分環(huán)節(jié)組成、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)一動圈式指示為代表、 一般是通過機(jī)械機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)的、閉環(huán)式模式的顯示儀表可以保持顯示的精確可靠以及儀表的響應(yīng)特性、 可以實(shí)現(xiàn)測量與顯示自動完成、同時能夠自動跟蹤測量過程中平衡狀態(tài)的變遷應(yīng)用圍：開環(huán)以動圈式儀表為代表、閉環(huán)主要應(yīng)用在帶自動平衡的顯示儀表中。3常用在顯示儀表中的工作原理有哪些？電位差計(jì)式自動平衡原理： 利用電動勢平衡的原理實(shí)現(xiàn)顯示和記錄功能。 適合對直流電壓或直流電流轉(zhuǎn)換成電壓進(jìn)行自動測量的處理。圖 12-3電橋式自動平衡原理：常用于敏感電阻做傳感器對被測參數(shù)的測量。原理圖12-4差動變壓器式自動平衡原理：主要與差動變壓器式測量機(jī)構(gòu)配套使用。原理圖 12-512-6數(shù)字式顯示儀表的特點(diǎn)是什么？顯示精度高，顯示方式多元化，記錄無紙化，記錄傳輸方便。12-7模擬顯示儀表是如何發(fā)展變換成數(shù)字式顯示儀表的？數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展13調(diào)節(jié)控制單元13.1常規(guī)控制規(guī)律vs圖13-1典型控制系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)圖正作用調(diào)節(jié)器：0,y0負(fù)作用調(diào)節(jié)器：0,y0基本控制規(guī)律（1）位控［雙位控制］控制簡單，{pp控制簡單，{pp精度不咼，00控制速度快，控制信號始終等幅震蕩比例（P）控制規(guī)律（（最基本）輸出信號的變化量 與偏差信號 之間存在比例關(guān)系:yKp比例度（比例帶）：輸入量程輸出量程100%比例度，調(diào)節(jié)當(dāng)輸入量程量綱與輸出量程量綱一致時:-—-—（對于單元儀表ykp缺點(diǎn)：誤差不能為零。積分（I缺點(diǎn)：誤差不能為零。積分（I）控制規(guī)律輸出信號的變化量 y與偏差信號（誤差變化率）之間存在比例關(guān)系y用途：改善小倍的靜態(tài)誤差，對動態(tài)有影響,iT1y用途：改善小倍的靜態(tài)誤差，對動態(tài)有影響,iT1dt般不能單獨(dú)使用,能消除或減小誤差微分（D）控制規(guī)律輸出信號的變化量與偏差信號 （誤差變化率）之間存在比例關(guān)系:tdtdddt用途：改善系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)，當(dāng)噪聲高時不適應(yīng)圖13-4（a）完全微分 （b）不完全微分I，D不能單獨(dú)使用微分方程表示法TOC\o"1-5"\h\z? 比例積分（PI）控制規(guī)律 1\o"CurrentDocument"yKp（ -dt）II0? 比例微分（PD）控制規(guī)律 dy?（ Td-）? 理想比例積分微分（PID）控制規(guī)律dtTd1dtTd1?)常規(guī)控制規(guī)律比例積分（PI）控制規(guī)律比例微分（PD）控制規(guī)律理想比例積分微分（PID）控制規(guī)律比例（P）使用PID控制規(guī)律的構(gòu)成圖13-8由P、I、D串并聯(lián)混合構(gòu)成rV VPDP1 =i.—SPD1,1卜的PID運(yùn)算電路*圖13-9 圖13-10圖13-16正/反作用開關(guān)：保證控制行路始終為負(fù)反饋主要性能：輸入測量信號：1~5VDC給定信號：1~5VDC外給定信號4~20mADC輸入阻抗影響：<=滿刻度的輸出信號：4~20mADC負(fù)載電阻：250~750Q比例度：P=2%~500%積分時間：0.01~25min微分時間：0.04~10min調(diào)節(jié)精度：0.5級正反作用開關(guān)：保證控制行路始終為負(fù)反饋數(shù)字式調(diào)節(jié)器基本電路分析圖13-17優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)為廣，可代替模替多個模擬CHJaV-死曙STrr41廳蠱九Jditl4fzll1'.^電吃■出電七岫tmfE■啟MLAW岀和％1Ki'￥1電M硬件+軟件，應(yīng)用圍擬輸入輸出多，可代式調(diào)節(jié)器2、有運(yùn)算程序，可進(jìn)行多種運(yùn)算 3、具有通訊功能4、PID