測(cè)試儀表講座A課件

儀表與自動(dòng)控制主講:章節(jié)內(nèi)容儀表控制系統(tǒng)的組成及基本概念工業(yè)儀表的種類及工作原理檢測(cè)儀表

變送器與調(diào)節(jié)器執(zhí)行器3數(shù)字儀表及計(jì)算機(jī)控制1儀表控制系統(tǒng)的組成及基本概念檢測(cè)、測(cè)量、計(jì)量

Measurement,

Measure,Meter，Scale儀器、儀表

Instrument,Instrumentation傳感器Sensor,Transducer變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器Transmitter,Regulator,Actuator,測(cè)試、測(cè)控InstrumentandControl感知、遙感Detection，RemoteSensing名詞術(shù)語例：加熱爐溫度控制系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)基本要求準(zhǔn)確性和精密性穩(wěn)定性高靈敏度高分辨率基本概念儀表的輸入輸出特性測(cè)量范圍、上下限、量程零點(diǎn)遷移、量程遷移滯環(huán)、死去和回差測(cè)量精度等級(jí)重復(fù)性和再現(xiàn)性如何利用零點(diǎn)遷移和量程遷移時(shí)間t0輸出(V)51015滯環(huán)、死區(qū)和回差輸入輸出0下降曲線上升曲線重復(fù)性和再現(xiàn)性

（隨機(jī)性）（穩(wěn)定性）測(cè)量精度等級(jí)輸入(被測(cè)量)輸出0標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出特性曲線實(shí)際上升校驗(yàn)曲線實(shí)際下降校驗(yàn)曲線誤差上限誤差下限精度等級(jí)0.5級(jí)：基本誤差不超過量程的±0.5%基本誤差限常用儀表的分類及特點(diǎn)可分為電動(dòng)，氣動(dòng)，液動(dòng)和機(jī)械式等。工業(yè)上普遍使用電動(dòng)和氣動(dòng)控制儀表。電動(dòng)控制儀表

氣動(dòng)控制儀表

能源電源（220VAC）（24VDC）氣源（140kPa）傳輸信號(hào)電信號(hào)（電流、電壓或脈沖）氣壓信號(hào)構(gòu)成電子元器件（電阻、電容、電子放大器、集成電路等）氣動(dòng)元件（氣阻、氣容、氣動(dòng)放大器等）接線導(dǎo)線，印刷電路板導(dǎo)管，管路板單元組合式控制儀表它們都經(jīng)歷了Ⅰ型，Ⅱ型和Ⅲ型的三個(gè)階段。（信號(hào)制不同）電動(dòng)單元組合儀表中還有模擬和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的DDZ-S型系列儀表。單元組合儀表可分為變送單元，執(zhí)行單元，調(diào)節(jié)單元，轉(zhuǎn)換單元，運(yùn)算單元，顯示單元，給定單元和輔助單元等八類。各個(gè)儀表之間用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，將各種獨(dú)立儀表進(jìn)行不同的組合，可以構(gòu)成適用于各種不同場(chǎng)合的自動(dòng)檢測(cè)或控制系統(tǒng)。這類儀表有電動(dòng)單元組合儀表（DDZ）和氣動(dòng)單元組合儀表（QDZ）兩大類。集散型控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))

DCS系統(tǒng)是一種以微型計(jì)算機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)控制裝置。其基本特點(diǎn)是分散控制、集中管理。

DCS系統(tǒng)通常由控制站（下位機(jī)）、操作站（上位機(jī)）和過程通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成：控制站完成數(shù)據(jù)采集、處理及控制的作用；操作站完成生產(chǎn)過程信息的集中顯示、操作和管理等作用；過程通訊網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)操作站與控制站的連接，完成信息、控制命令等傳輸。DCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單元組合儀表中變送和執(zhí)行單元之外所有的功能，但DCS的功能是單元組合儀表無法比擬。

2傳感器及檢測(cè)的種類分類按檢測(cè)參量:如溫度、壓力、流量、位移等（電工量、熱工量、機(jī)械量、物性和成分量、光學(xué)量、狀態(tài)量）按傳感原理或反應(yīng)效應(yīng):光電，壓電，熱阻等按傳感器材料:導(dǎo)電體、半導(dǎo)體、有機(jī)、無機(jī)材料、生物材料等按應(yīng)用領(lǐng)域:化工、電力、建筑、交通、科學(xué)計(jì)量等按輸出信號(hào)形式:如模擬量和數(shù)字量等。按能量供給方式:能量變換型、能量控制型等…指紋輸入的傳感原理-1////電容量圖像傳感器CCD/CMOS指甲手指透鏡棱鏡光源LED多電極板（1）棱鏡光學(xué)法經(jīng)過空氣層反射和在隆線與鏡面交界處的直接反射不同（2）電容法到達(dá)電極板的距離不同靜電容量不同指紋輸入的傳感原理-2圖像傳感器CCD/CMOS指甲手指光源LED（4）電場(chǎng)方法到達(dá)真皮距離不同造成電場(chǎng)強(qiáng)度分布不同（5）感熱方法隆線皮膚體溫與谷部空氣溫度的差（6）感壓方法凹凸壓力分布（3）擴(kuò)散光光學(xué)法觀測(cè)通過手指內(nèi)的光線，谷線處由于光擴(kuò)散而變暗(2)、非接觸式測(cè)溫：測(cè)溫儀表的敏感元件不直接與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過輻射和對(duì)流來實(shí)現(xiàn)熱交換，以達(dá)到測(cè)溫的目的。＊輻射式溫度計(jì)：根據(jù)全光譜輻射能量（或部分光譜能量）大小來測(cè)溫，能量的大小與溫度有關(guān)。有：全輻射溫度計(jì)、部分光譜輻射溫度計(jì)＊亮度溫度計(jì)：根據(jù)物體輻射的單色亮度與溫度的關(guān)系來測(cè)溫。有：光學(xué)高溫計(jì)、光電亮度高溫計(jì)＊比色溫度計(jì)：根據(jù)兩個(gè)波長(zhǎng)的亮度比值隨溫度變化的原理測(cè)溫。插入式熱電偶，熱電阻

毛細(xì)管溫度計(jì)

手持式紅外溫度計(jì)

普通壓力表適用于測(cè)量無爆炸危險(xiǎn)、不結(jié)晶、不凝固及對(duì)鋼、銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。

精密壓力表主要用來校驗(yàn)工業(yè)用普通壓力表也可用于精密測(cè)量對(duì)銅合金和合金結(jié)構(gòu)鋼等無腐蝕性、非結(jié)晶、非凝固的各種介質(zhì)的壓力。

精密壓力表

量程：0-40mbar至0-40bar

連接：G1/2外螺紋,鋼,不銹鋼

外殼材質(zhì)：不銹鋼

表盤直徑：100,160mm

精度等級(jí)：1.6;2.5

可選功能：開關(guān),充硅油

膜片式壓力表

數(shù)字壓力表

彎管

過程連接件

單向或雙向截止閥

壓力緩沖器

適配件

壓力表用附件流量檢測(cè)計(jì)量表（測(cè)流量總量）：容積式計(jì)量表：①橢園齒輪流量計(jì)②腰輪流量計(jì)，③活塞式流量計(jì)速度式計(jì)量表：①垂直葉輪式水表②渦輪式流量表流量表（測(cè)瞬時(shí)流量）：差壓式流量計(jì)，靶式流量計(jì)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)，渦輪式流量表，電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)，皮托管式流量計(jì)，卡門漩渦式流量計(jì)量程：0.1-2l/min...1.6-40l/min.液體

連接：G1/4...G3/4內(nèi)螺紋

材質(zhì)：POM,鋁

最大壓力：10(40)bar

最大溫度：80oC

精度：±2.5%測(cè)量值

粘度范圍：10-800mm2/s

脈沖輸出

橢圓齒輪式流量計(jì)

小流量轉(zhuǎn)子流量計(jì)

金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)

量程：0.25-1.5...10-80l/h水

20-80Nl/h...0.5-2.5Nm3/h空氣

連接：1/8NPT內(nèi)螺紋

材質(zhì)：聚砜/黃銅,聚砜/不銹鋼

最大壓力：6bar

最大溫度：60oC(聚碳酸脂);120oC(聚砜)

精度：±6%FS

可選功能：調(diào)節(jié)閥

差壓流量計(jì)

測(cè)量/開關(guān)范圍：

3-27...300-2300l/min.水

6-42...500-2800Nm3/h空氣

連接：G1/2...G3,1/2NPT...3NPT

材質(zhì)：鋁-青銅,不銹鋼

最大壓力：PN40

最大溫度：100oC

精度：±3%FS

機(jī)械式指針,模擬輸出,

數(shù)字顯示,開關(guān)電磁流量計(jì)流量積算儀

量程：0.06-1.8l/min...80-2400m3/h液體

連接：G3/8...G1/2,法蘭DN10...DN300

管道材料：PTFE,PFA,Polyurethan

最大壓力：PN40bar

最大溫度：180oC

精度：±0.5%測(cè)量值

輸出:脈沖/模擬輸出,狀態(tài)顯示,累積

旋葉式流量計(jì)

量程：0.5-12l/min...10-140l/min.水

連接：G1/8...G1,1/8NPT..1NPT

材質(zhì)：鋁/青銅,不銹鋼,聚丙烯

最大壓力：40bar

最大溫度：80oC

精度：±3%FS

脈沖輸出,模擬輸出,

開關(guān),數(shù)字/指針顯示變送器（Transmitter）

變送器在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中的作用，是將各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以供顯示、記錄或控制之用

分類：差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、液位變送器和流量變送器等。理想傳輸特性：SBW系列溫度變送器

輸入：熱電偶K型、E型、B型、S型、T型、J型、N型熱電阻

Pt100

Cu100

Cu50(三線制或四線制)輸出：在量程范圍內(nèi)輸出4-20mA直流信號(hào)，與熱電偶輸入的毫伏信號(hào)成線性；與熱電阻的輸入電阻信號(hào)成線性。或與溫度信號(hào)成線性。3151壓力變送器3151壓力變送器用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)換成然后將其轉(zhuǎn)換成4～20mA

DC的電流信號(hào)輸出。HART275手操器相互通訊，通過它進(jìn)行設(shè)定、監(jiān)控等。主要技術(shù)參數(shù)

1)工作電壓：24VDC；

2)精度登記：0.075～0.2%FS；

3)輸出阻抗：＞100MΩ；

4)使用對(duì)象：液體、氣體和蒸汽；

5)精度等級(jí)：0.5級(jí)

6)測(cè)量范圍：見表1；

7)供電電壓：24VDC；

8)輸出信號(hào)：4～20mADC控制器的功能(1)偏差顯示(2)輸出顯示(3)提供內(nèi)給定信號(hào)及內(nèi)、外給定的選擇(4)正、反作用的選擇

(5)手動(dòng)操作與手動(dòng)/自動(dòng)雙向切換

(6)附加功能：抗積分飽和、輸出限幅、輸入報(bào)警、偏差報(bào)警、軟手動(dòng)抗漂移、停電對(duì)策和零啟動(dòng)等.控制器的作用是對(duì)測(cè)量信號(hào)與給定值相比較所產(chǎn)生的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，并輸出控制信號(hào)至執(zhí)行器

模擬控制器(AnalogControllers)

DDZ―Ⅲ型調(diào)節(jié)器：全刻度指示調(diào)節(jié)器和偏差指示調(diào)節(jié)器執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分構(gòu)成

輔助裝置：閥門定位器——利用負(fù)反饋原理改善執(zhí)行器的性能手操機(jī)構(gòu)——用于人工直接操作執(zhí)行器

執(zhí)行器的構(gòu)成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：輸出直線位移l

直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

長(zhǎng)行程式輸出角位移θ

角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

薄膜式活塞式(PneumaticActuator)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：輸出直線位移l

直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

輸出角位移θ

角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

直行程式角行程式(ElectricalActuator)ZKZ直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

ZKZ型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可與Ⅲ型儀表配套使用，也可與組裝儀表，TA儀表配用，它以電源為動(dòng)力，接受統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)d.c.4～20mA，將此轉(zhuǎn)變成與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的出軸直線位移，ZKJ角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)薄膜單座調(diào)節(jié)閥進(jìn)料口出料口H玻璃管液位計(jì)人工控制進(jìn)料口執(zhí)行器變送器調(diào)節(jié)器常規(guī)儀表控制人工控制與常規(guī)儀表控制單回路控制系統(tǒng)方塊圖四個(gè)基本環(huán)節(jié)：被控對(duì)象、檢測(cè)儀表、控制器、執(zhí)行器（顯示儀表根據(jù)需要可選）通常安裝于控制室通常安裝于現(xiàn)場(chǎng)控制器(調(diào)節(jié)器)被控對(duì)象測(cè)量變送裝置（檢測(cè)儀表）+－SP執(zhí)行器顯示儀表閥門：調(diào)節(jié)閥、電磁閥、氣動(dòng)蝶閥……泵：開關(guān)泵、變頻泵溫度（壓力、液位、流量）變送器、在線成分分析儀(通常輸出：4~20mA、1～5V等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)）液位開關(guān)、料位開關(guān)、接近開關(guān)(通常輸出on/off信號(hào))傳感器（Pt100、熱電偶……）……現(xiàn)場(chǎng)儀表：主要指安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種變送器、執(zhí)行器及其他測(cè)量?jī)x表。變送器選型：量程、安裝方式、材質(zhì)（耐壓、防腐）、防爆……執(zhí)行器選型：口徑、流量特性、安裝方式、材質(zhì)（耐壓）……使用：零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整、零點(diǎn)遷移以及其它日常維護(hù)和維修等控制室儀表：主要指安裝在控制室內(nèi)的各種控制器（調(diào)節(jié)器）、顯示儀表等。進(jìn)料口執(zhí)行器變送器調(diào)節(jié)器進(jìn)料口執(zhí)行器變送器控制站控制站：數(shù)字調(diào)節(jié)器、IPC、PLC……（可以廣義地理解為帶有CPU的各種控制設(shè)備）3數(shù)字儀表及計(jì)算機(jī)控制進(jìn)料口執(zhí)行器變送器控制站AI、DIAO、DO控制站…………A/D（AI）：模/數(shù)轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）DI：開關(guān)量輸入（數(shù)字量輸入）D/A（AO）：數(shù)/模轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）DO