检测技术与仪表课程设计温度检测与控制实验系统设计
测控技术与仪器专业
高精度、高性能的电机，用于实现精 确的位置、速度和加速度控制。
主要设备配置及使用说明
01
02
03
液压与气动元件
用于实现液压与气动传动 和控制。
数据采集卡
用于将模拟信号转换为数 字信号，并进行数据采集 和处理。
计算机及软件
用于数据处理、分析和显 示。
实验室管理规范及安全注意事项
实验室管理规范 实验室使用前需进行预约登记，确保设备资源的合理分配和使用。
。
进行实验时，应佩戴个人防护 用品，确保实验过程的安全和
卫生。
04
科研方向与成果展示
主要科研方向介绍
智能化测控技术
探索人工智能、机器学习等技术在测量与 控制领域的应用，提高系统的智能化水平。
A 精密测控技术与仪器
研究和发展高精度、高稳定性的测 量与控制技术，以及相关的先进仪
器和设备。
B
C
D
生物医学测控技术
就业方向
测控技术与仪器专业的毕业生可以选择从事以下方向的工 作
仪器仪表研发工程师
负责新型仪器仪表的研发和设计工作；
自动化工程师
负责自动化控制系统的设计和开发工作；
嵌入式系统工程师
负责嵌入式系统的设计和开发工作；
质量控制工程师
负责产品质量控制和检测系统的设计和开发工作。
02
课程体系与教学内容
核心课程介绍
学生科研团队
成立学生科研团队，开展课外科技活 动，培养学生的团队协作精神和创新 能力。
学生竞赛活动及获奖情况
竞赛活动
组织学生参加各类学科竞赛，如全国大 学生电子设计竞赛、全国大学生数学建 模竞赛、全国大学生机器人大赛等，提 高学生的实践能力和综合素质。
多路温度检测系统的设计与研究
1 绪论温度是一个很重要的物理参数，自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。
在工业生产过程中，温度检测和控制都直接和安全生产、产品质最、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系，因此在国民经济的各个领域中都受到普遍重视。
温度检测类仪表作为温度计量工具，也因此得到广泛应用。
随着科学技术的发展，这类仪表的发展也日新月异。
特别是随着计算机技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业控制领域，形成了智能化的测量控制仪器，从而引起了仪器仪表结构的根本性变革。
1.1 温度检测类仪表的现状传统的机械式温度检测仪表在工矿企业中己经有上百年的历史了。
一般均具有指示温度的功能，由于测温原理的不同，不同的仪表在报警、记录、控制变送、远传等方面的性能差别很大。
例如热电阻温度计，它的测温范围是-200℃～650℃，测量准确，可用于低温或温差测量，能够指示报警、远传、控制变送，但维护工作量大并且不能记录；光学温度计测温范围是300℃～3200℃，携带使用方便，价格便宜，但是它只能目测，也就是说必须熟练才能测准，而且不能报警、远传、控制变送。
近年来由于微电子学的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量控制仪表己经取得了巨大的进展。
我国的单片机开发应用始于80 年代。
在这20 年中单片机应用向纵深发展，技术日趋成熟。
智能仪表在测量过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面。
都取得了巨大的进展。
目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用单片机使之成为智能仪表的。
从技术背景来说，硬件集成电路的不断发展和创新也是一个重要因素。
各种集成电路芯片都在朝超大规模、全CMOS 化的方向发展，从而使用户具有了更大选择范围。
这类仪器能够解决许多传统仪器不能或不易解决的问题，同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。
智能化控制仪表的整个工作过程都是在软件程序的控制下自动完成的。
仪器科学与技术专业介绍
号与系统的时域和频域分析方法。
02
数字信号处理
了解数字信号处理的基本概念、原理和算法，掌握数字滤波、频谱分析
、波形合成等数字信号处理技术。
03
数据分析方法
了解数据分析的基本概念、方法和工具，掌握数据预处理、特征提取、
分类与聚类等数据分析技术，理解其在仪器测量数据处理和故障诊断中
的应用。
03
CATALOGUE
研究领域
仪器科学与技术专业的研究领域广泛，包括传感器技术、测量技术、控制技术、自动化技术、仪器仪 表设计与制造技术等。具体研究方向包括智能传感器设计、微弱信号检测与处理、精密测量技术、复 杂系统控制与优化、工业自动化技术等。
就业前景与市场需求
就业前景
仪器科学与技术专业的毕业生在就业市 场上具有广泛的就业前景。他们可以在 科研机构、高等院校、企事业单位等领 域从事科研、教学、技术开发与管理工 作。随着科技的进步和产业的发展，对 仪器科学与技术专业人才的需求不断增 加。
无线网络化
借助物联网、5G等通信技术，实现仪器的无线网络化，实 现远程监控和数据共享，提高使用便捷性和效率。
行业面临挑战分析
技术更新换代速度快
01
随着科技的不断进步，新技术不断涌现，要求仪器行业不断更
新换代，适应新技术的发展。
高精度、高稳定性需求
02
高端装备制造、航空航天等领域对仪器的精度和稳定性要求极
高，需要不断提高技术水平以满足市场需求。
国际竞争激烈
03
国际知名企业在仪器领域具有较强的技术实力和品牌影响力，
对国内企业形成一定的竞争压力。
创新发展路径探索
加强基础研究和前沿技术探索
加大对基础研究和前沿技术的投入，提升自主创新能力，抢占技术制 高点。
过程控制与仪表课程设计
过程控制与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握仪表的种类、工作原理及其在工业中的应用。
2. 使学生掌握过程控制系统的数学模型，了解被控对象、控制器、执行器等组成部分的特性。
3. 让学生了解过程参数的检测与变送原理，掌握各类传感器的使用方法和调试技巧。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际过程控制问题的能力，能设计简单的过程控制系统。
2. 培养学生动手操作仪表，进行系统调试、故障排除的能力。
3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，能在小组合作中发挥各自优势，共同完成过程控制系统的设计与优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制与仪表领域的兴趣，激发学生主动学习的积极性。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高学生的工程素养。
3. 引导学生关注过程控制技术在实际生产中的应用，认识到学习本课程的实际意义，增强学生的社会责任感。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在使学生掌握过程控制与仪表的基本理论、方法和技术，培养学生的实际操作能力和工程素养。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、数学基础，对工程技术有一定了解，具备初步的分析问题和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力，提高学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统的分类、性能指标、稳定性与可控性。
2. 仪表及传感器：仪表的分类及工作原理，常见传感器（如温度、压力、流量传感器）的原理与应用。
3. 过程控制系统的数学模型：被控对象、控制器、执行器的数学描述，传递函数与方框图。
4. 控制器设计：PID控制算法，参数整定方法，串、并联控制系统的设计与分析。
5. 过程参数检测与变送：检测原理，变送器的种类及特性，信号处理与传输。
6. 过程控制系统的实现：控制系统硬件、软件组成，系统调试与优化。
毕业论文自动检测仪表的设计与实施
摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。
这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。
随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。
全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。
关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。
近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
测控技术与仪器(课程介绍)精选全文
模拟电子技术 模拟电子技术是研究各种电子器件、电子电路及其在各领域中的应用技术。是电类专业学生的必修课之一和考研复试课程之一。 它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、电路、电源稳压电路等为研究方向。
主 要 内 容 一. 测控专业简介 二. 专业教学内容和知识体系 三. 主要课程简介 四. 课程与就业的关系 五. 考研的相关学校简介
一、测控专业简介 测控技术与仪器隶属于仪器科学与技术一级学科。 1998年教育部颁布新的本科专业目录，把仪器仪表类11个专业（精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术与仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量测试、热工计量测试、力学计量测量、光学计量测量、无线电计量测试、检测技术与精密仪器、测控技术与仪器）归并为一个大专业——测控技术及仪器。
机械设计原理
专业外语
工程光学
工程力学
控制电机
知识体系
课程体系
主干
专业 基础
自动控制原理
传感器原理及其应用
单片机原理及应用
现代控制理论
Matlab高级编程与工程应用
DSP原理及其应用
电子电路EDA技术
电子电路CAD技术
电气控制技术
非主干
知识体系
课程体系
仪表与过程控制
测控系统原理与设计
智能仪器原理与设计
2. 本专业的相关学科
控制科学与工程学科、信息与通讯工程学科。 考研和就业有交叉 控制科学与工程学科是该专业的理论基础，主要研究自动控制理论和相关算法，为今后在测控技术理论研究和工程实际中提供必要的系统控制概念和方法。 信息与通讯工程学科是该专业的应用基础，主要研究信息通讯的基础理论和相关技术，为测量与控制信息的传输提供必要的理论和技术支持。
温度检测与控制试验系统设计
温度检测与控制实验系统设计任务书设计参数：被测温度1200C,最大误差不超过±1℃,设计要求：(1).被控对象为小型加热炉，供电电压220VAC,功率2KW,用可控硅控制加热炉温度；(2).通过查阅相关设备手册或上网查询，选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备(包括设备名称、型号、性能指标等)；(3).设备选型要有一定的理论计算；(4).用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；(5).列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等温度检测与控制实验系统设计一摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。
该系统的被控对象为小 型加热炉，供电电压为220VAC,功率2KW,被测温度1200度，误差不超过±1℃。
本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调 节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。
调节器将偏差信号变为标准的4-20MA 或l —5v 电信号。
该信号输出到调功器， 可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。
经验证此控制器的性能指标达到要求。
二系统框图本系统中，检测单元热电偶，调节器为集成变送器的数字调节器，执行器为 可控硅调功器，被控对象为加热炉，被控参数为温度。
三设备选型1热电偶热电偶要求测温度1200度，误差不超过±1℃,所以决定了只能用钳钱等贵 金属材料热电偶。
钳馅热电偶乂称高温贵金属热电偶，钳铭有单伯铭（钳铭 10-伯铭）和双祐钱（钳钱30-伯铭6）之分，它们作为温度测量传感器，通 常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用，组成过程控制系统，用以 直接测量或控制各种生产过程中0T800C 范围内的流体、蒸汽和气体介质 以及固体表面等温度。
钳籍热电偶的工作原理是伯铭热电偶是由两种不同成分的导体两 端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电流。
自动检测技术与仪表控制系统-检测技术及方法分析
随着科技的进步，检测技术正朝着智能化、微型化、网络化、集成化等方向发展。
传感器原理及分类
传感器的定义
传感器的分类
传感器的性能指标
传感器是一种能感受规定的被 测量并按照一定的规律转换成 可用信号的器件或装置，通常 由敏感元件和转换元件组成。
按被测量分类可分为温度传感 器、压力传感器、位移传感器 等；按工作原理分类可分为电 阻式、电容式、电感式、压电 式等；按输出信号分类可分为 模拟传感器和数字传感器。
02
自动检测技术基础
检测技术概述
检测技术的定义
检测技术是研究和应用各种检测原理、方法、装置和系统，对生产过程、设备状态、产品质量、环境参数等进行实时 或非实时的测量、分析和判断，为控制、管理、决策提供可靠依据的技术。
检测技术的分类
按测量原理可分为电量检测和非电量检测；按测量方式可分为接触式检测和非接触式检测；按测量系统组成可分为开 环检测和闭环检测。
多模态融合
未来的检测系统将会融合多种传感器模态的信息，如视觉 、听觉、触觉等，以提高检测的准确性和全面性。
云计算与大数据应用
云计算和大数据技术的应用将进一步提高自动检测技术与 仪表控制系统的数据处理能力和分析水平，为相关领域的 发展提供更强大的支持。
THANKS
感谢观看
措施，为后续研究提供参考。
07
总结与展望
研究成果总结回顾
检测技术与方法创新
本文系统总结了自动检测技术与仪表控制系统的关键技术， 包括传感器技术、信号处理技术、人工智能技术等，以及 它们在各个领域的应用方法。
系统性能提升
通过优化传感器设计、改进信号处理算法、引入深度学习 等技术手段，提高了自动检测系统的准确性、稳定性和可 靠性。
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一，是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。
而在自动化过程中，仪表的作用愈发重要，是自动化控制的重要组成部分。
因此，在工科专业中，自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。
本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计，主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。
课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。
设置为必修课程。
课时数：64学时，分为48学时的理论课和16学时的实验课。
课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。
理论授课重点讲解基础理论知识，注重理论与实际应用的结合，引导学生了解自动化及仪表测控原理，为后续应用理论打下基础。
实验课重点围绕课程内容，从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解，让学生实际操作并获得实际经验。
在平时教学过程中，老师应设置互动环节，引导学生思考、发问、交流，以达到更好的教学效果。
自动检测技术及仪表控制系统课程设计
摘要本课程设计实验采用的是计算机和三菱Q系列PLC和三菱FR-F740系列变频器来实现控制，实验的目标是通过控泵的出油量来把油罐中的液位控制在设定的高度。
本课程设计实验报告首先对此次试验的主要任务和实现方式做了简要的阐述，之后针对实验要求提出了可行的设计方案并进行了讨论和比较。
我们利用PLC，变频器和电机在实验室构成了单回路的闭环控制系统，并采用了PI算法对PLC编程。
经过了一段时间的学习，通过多次校正和对参数的修改调试，最终实现了稳定运行和液位（转速）控制的在设定值的实验目标。
并将整个过程反映在了本次试验报告中。
程设计是以我们自己的专业课程（过程控制系统）为依托，针对一个特定的设计内容对我们进行完整的控制系统设计训练的教学环节。
使我们通过整个课程设计的过程了解和掌握过程控制系统设计的内容、步骤、规范和方法等。
为将教材中的理论和上课时学习的知识与实际自动化工程提供结合的机会，加深我们对过程控制系统这门课程的理论知识和应用实践的认识。
我们的设计内容包括：控制系统可行性分析，控制原理分析与设计，控制设备选型、系统接线图纸设计，控制系统编程实现以及实验验证等。
我们可以根据个人情况进行各自特色的控制系统设计。
关键词：PLC，变频器，自动化，液位控制目录摘要 (Ⅰ)1. 概述 (1)2. 课程设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)3. 理论设计 (3)3.1 方案论证 (3)3.2 系统设计 (7)3.2.1 结构框图及说明 (7)3.2.2 系统原理图及工作原理 (10)3.3 单元电路设计 (10)3.3.1 单元电路工作原理 (10)3.3.2 PID参数选择 (13)4. 系统设计 (15)4.1 软件设计 (15)4.2 编程过程 (17)4.3 编程结果 (18)5. 安装调试 (22)5.1安装调试过程 (22)5.2 故障分析 (23)6. 结论 (27)7. 使用仪器设备清单 (28)8. 收获、体会和建议 (29)9. 参考文献 (30)1概述○1过程控制系统过程控制系统是以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
测控系统原理及设计概论
西安卫星 测控中心
测控系统原理及设计概论
中国于2000年10月开始发射“ 北斗”定位卫星，可提供高精度的 定位、测速和授时服务，中国计划 在2015年形成覆盖全球的卫星导航 定位系统。
测控仪器和测控系统是检测技术的具体实 现 ，是获取信息的工具。
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术的发展
传统的测量仪器仪表用以测量、观察、监视 、验证、记录各种物理量、物质成分、物性参数 等。如压力表、测长仪、显微镜等。
随着工业的发展，测量和分析、计算、控制 常常融为一体。因此，现代仪器仪表还包括计算 、分析、控制、报警、信号传递和数据处理等功 能。
计算机测控系统
测控系统原理及设计概论
第1章 计算机测控系统概述
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术与仪器专业的定位
测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业 合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对 信息进行采集、测量、存贮、传输、处理和控制 的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现 这些技术的仪器仪表及系统。其内涵如所示。
测控系统原理及设计概论
课程名称
电路
模拟电子技术（I）
数字电子技术
微机原理与接口技术
自动控制原理
单片机原理与应用
可编程逻辑器件原理与设计
传感器原理
数字化测试技术
传感器技术课设
可编程逻辑器件课设
单片机技术课设
测控系统原理及设计概论
学分 5
3.5 3.5 3.5
4 4 3 4 4 1 1 1
本课程是测控专业的专业课，本课程 以 模拟电路、数字电路、传感器技术和微机 技术为前提，不同于先修课程，本课程主 要学习如何将各个功能模块组装起来构成 一个完整的测控系统，换言之，先修课程 是从微观上学习各模块自身的原理及构成， 而测控系统这门课程是从宏观上学习各个 模块之间的连接及影响，学习如何将各个 功能模块组合起来实现测试和控制的功能。
自动检测技术与仪表控制系统检测技术及方法分析
自动检测或自动控制系统与外界的信息界面关系有三种情况：
获取检测对象所处状态的传感器，以及控制并调节对象状态的执行器。
图3-1 检测与控制仪器与外界环境之间的三种界面
操作人员与仪器装置之间的界面。
监控仪器与其他系统之间的信息往来。
传感器是所有被测对象信息的输入端口。
传感器的作用是感受被测量的变化，直接从对象中提取被测量的信息，并转换成相应的输出信号，即完成信号的检测与转换，是整个系统中的关键。相当于人体的感觉器官，可以把非电量转换成电信号。如温度计：温度→位移。 传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有： 准确性：输出准确反映输入，输出、输入之间是严格的单值关系，即只有被测量才对传感器有作用。 稳定性：输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变化，受外界其它因素干扰的影响小。 灵敏性：较小的输入量就有较大的输出信号。 其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。 实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等
被测对象
检测结果
单传感器 或 多传感器
信息处理
检测系统的基本功能----信号转换与信号选择、基准保持与比较、显示与操作
检测系统的结构分析----差分式、补偿式和调制式
信号转换模型与信号选择性
内容：
3.2.检测系统模型与结构分析
检测系统的基本功能可总结为：信号转换与信号选择、基准保持与比较、显示与操作 三大部分。 测量是把被测量与同种类单位量进行比较，以数值表示被测量大小的过程。因此，检测仪表中必须具有基准保持部位。
02
二、直接检测与间接检测
绝对检测与比较检测
01
绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。例如，用水银压力计测压力时，从水银柱的高度、密度、和重力加速度等基本量测量决定压力值。 与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。如用弹簧管压力计测量压力时，要用已知压力校正压力计的刻度，被测压力使指针摆动而指示的压力是通过比较或校正得出的。
测控系统设计及实践
测控系统设计及实践•课时：20 （10周）•理论+实践•参考教材：《测控仪器设计》第3版，浦昭邦，机械工业出版社《测量控制与仪器仪表现代系统集成技术》，丁天怀，李庆祥，清华大学出版社《新概念51单片机C语言教程》，郭天祥，电子工业出版社•主讲：胡衍雷（实践：倪旻昊）•办公室：西区力学三楼307•Tel：63602932•Email：huyl@背景知识•传感器及测试技术•模拟电路，数字电路，仪器电路•自动控制原理•单片机原理及应用第一节测控系统概论测控系统是即“测（检测/测量）”又“控（控制）”的系统依据被控对象被控参数的检测结果，按照人们预期的目标对被控对象实施控制。
传感检测部分：感知信息（传感技术、检测技术）信息处理部分：处理信息（人工智能、模式识别）信息传输部分：传输信息（有线/无线通信及网络）信息控制部分：控制信息（现代控制技术）蒸汽省煤器阀门给水汽包蒸汽省煤器阀门给水汽包LTLC锅炉汽包示意图锅炉汽包液位测控系统示意图当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测仪表（液位变送器LT ）得到测量值。
在自动控制装置（液位控制器LC ）中，将测量值与设定值比较，得到偏差，经过运算后发出控制信号，作用于执行器（控制阀），改变给水量，使控制装置执行器被控对象设定值偏差检测单元操纵变量被控变量扰动比较机构控制器-系统方框图被控对象：指被控制的装置和设备。
被控变量是影响系统安全性、经济型、稳定性等性能的变量。
检测单元：功能是感受并测量被控变量的大小。
变换成控制器所需要的信号形式。
一般检测单元为敏感元件、转换元件及信号处理电路组成的传感器。
控制器：包括比较机构和控制装置。
将检测单元的输出信号与被控变量的设定值进行比较得出偏差信号，根据这个偏差信号的正负、大小变化情况，按一定的运算规律计算出控制信号传送给执行机构。
执行器：接收控制器发出的控制信号，相应的去改变控制变量。
测量值检测系统•又称数据采集系统，用来对被测对象中的一些物理量进行测量并获得相应的测量数据被测对象传感器模拟输入通道微机/控制单元数据显示数据处理•控制系统以“控制”为目的，结构上分为开环控制和闭环控制。
检测控制仪表学习指导课程设计
检测控制仪表学习指导课程设计一、课程概述本课程旨在通过授课和实践，使学生了解检测控制仪表基础知识和常用检测方法，掌握检测控制系统设计的基本步骤和方法，并能够进行检测控制仪表的维护和故障排除。
二、教学目标本课程的教学目标为：1.让学生了解检测控制仪表的基础知识和常用检测方法；2.教会学生掌握检测控制系统设计的基本步骤和方法；3.使学生掌握检测控制仪表的维护和故障排除技能。
三、教学内容本课程主要包括以下几个方面的教学内容：1.检测控制仪表的基础知识：介绍检测控制仪表的概念、分类、结构和工作原理等。
2.检测控制仪表的检测方法：介绍常用的检测方法，包括传感器的检测、信号的检测、电气量的检测等。
3.检测控制系统设计的基本步骤和方法：介绍检测控制系统的设计流程和方法，包括系统分析、系统设计、系统测试等。
4.检测控制仪表的维护和故障排除：介绍检测控制仪表的维护和保养方法，以及常见的故障排查方法和技巧。
四、教学方法本课程将采取以下教学方法进行授课：1.第一原理课程讲解：详细介绍检测控制仪表的基础知识和常用检测方法等内容。
2.案例分析教学：通过实际案例分析，让学生掌握检测控制系统设计的基本步骤和方法。
3.实践操作：通过实践操作，让学生掌握检测控制仪表的维护和故障排除技能。
五、教学评估本课程的教学评估将采用以下方式：1.作业和实验报告：要求学生按要求完成作业和实验，并提交相应的报告。
2.期末考试：采用闭卷考试的方式，测试学生对本课程内容的掌握情况。
六、教材推荐本课程所使用的教材包括：1.检测仪器原理与应用（第二版）；2.检测仪表技术基础。
七、教学计划本课程的教学计划如下：教学内容学时检测控制仪表的基础知识 4检测控制仪表的检测方法 4检测控制系统设计方法 4检测控制仪表的维护排除 4实验操作8八、总结通过本课程的学习，学生能够掌握检测控制仪表的基础知识和常用检测方法，掌握检测控制系统设计的基本步骤和方法，并能够进行检测控制仪表的维护和故障排除，为学生今后的工作和研究提供了基础。
工业温度检测课程设计
工业温度检测课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握工业温度检测的基本原理、方法和应用,培养他们运用科学知识解决实际问题的能力,提高他们对工业生产安全的认识和责任感。
1.了解工业温度检测的基本概念、原理和方法。
2.掌握工业温度检测仪表的种类、结构、原理和应用。
3.学习工业温度检测在生产中的应用和注意事项。
4.学会正确使用工业温度检测仪表,并进行误差分析。
5.能够根据实际需要选择合适的工业温度检测仪表。
6.能够运用所学知识解决实际工业温度检测问题。
情感态度价值观目标:1.培养学生的科学精神,提高他们对工业温度检测技术的认识和理解。
2.培养学生的实践能力,提高他们对工业生产安全的重视和责任感。
3.培养学生的团队合作意识,提高他们的沟通能力和协作能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括工业温度检测的基本概念、原理和方法,工业温度检测仪表的种类、结构、原理和应用,以及工业温度检测在生产中的应用和注意事项。
具体的教学大纲如下:1.工业温度检测的基本概念、原理和方法。
2.工业温度检测仪表的种类、结构、原理和应用。
3.工业温度检测误差的产生和减小方法。
4.工业温度检测在生产中的应用和注意事项。
5.实际案例分析,解决实际工业温度检测问题。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握工业温度检测的基本概念、原理和方法,以及工业温度检测仪表的种类、结构、原理和应用。
2.讨论法:通过小组讨论,让学生深入了解工业温度检测在生产中的应用和注意事项,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生学会解决实际工业温度检测问题,提高学生的实践能力。
4.实验法:通过实验操作,让学生掌握工业温度检测仪表的正确使用方法,并进行误差分析,提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备适当的教学资源,包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。
该系统的被控对象为小型加热炉，供电电压为220VAC，功率2KW，被测温度1200度，误差不超过±1℃。
本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。
调节器将偏差信号变为标准的4—20MA或1—5v电信号。
该信号输出到调功器，可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。
经验证此控制器的性能指标达到要求。
任务书设计参数：被测温度1200℃，最大误差不超过±1℃，设计要求：（1）.被控对象为小型加热炉，供电电压220VAC，功率 2KW，用可控硅控制加热炉温度；（2）.通过查阅相关设备手册或上网查询，选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；（3）.设备选型要有一定的理论计算；（4）.用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；（5）.列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等一摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。
该系统的被控对象为小型加热炉，供电电压为220VAC，功率2KW，被测温度1200度，误差不超过±1℃。
本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。
调节器将偏差信号变为标准的4—20MA或1—5v电信号。
该信号输出到调功器，可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。
经验证此控制器的性能指标达到要求。
二系统框图本系统中，检测单元热电偶，调节器为集成变送器的数字调节器，执行器为可控硅调功器，被控对象为加热炉，被控参数为温度。
三设备选型1 热电偶热电偶要求测温度1200度，误差不超过±1℃，所以决定了只能用铂铑等贵金属材料热电偶。
铂铑热电偶又称高温贵金属热电偶，铂铑有单铂铑（铂铑10-铂铑）和双铂铑（铂铑30-铂铑6）之分，它们作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统，用以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。
铂铑热电偶的工作原理是铂铑热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路时,当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电流。
如果热电偶的工作端与参比端存在有温差时，显示仪表将会批示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。
铑-铂WRP系列热电偶。
高温贵金属(铂铑)热电偶1、应用适用于各种生产过程中高温场合，广泛应用于玻璃及陶瓷及工业盐浴炉等测温。
2、主要技术参数电气出口：M20x1.5,NPT1/2精度等级：I 、 II防护等级：IP65偶丝直径：Φ0.5公称压力：常压3、型号及规格型号分度号测温范围℃保护管材料热响应时间规格d L x lWRP-130WRP2-130S 0-1300高铝质＜150S Φ16300x150350x200400x250450x300550x400650x500900x7501150x10001650x15002150x2000WRP-131WRP2-131＜360S Φ25 WRQ-130WRQ2-130R 0-1300＜150S Φ16 WRQ-131WRQ2-131＜360S Φ25 WRR-130WRR2-130B 0-1600 刚玉管＜150S Φ16 WRR-131WRR2-131＜360S Φ25应系统要求，可选择WRP-130，热响应时间小于150s的Ｉ级热电偶。
2 调节器本设计采用数字调节器，内集成有变送器，可直接接热电偶，将调节后的信号转换为4-20MA或1-5V的标准信号输出。
数字式PID调节器采用了先进的嵌入式微处理器，结构紧凑，功能强；采用遵守CAN2.0A协议的82C250和SJA1000芯片，数据通信快递精确，全数字化，全分散，全开放；具有广泛的适用性，温控范围可达0—1600℃：精度高，最小可以采样2uV的信号；使用了独立的RAM 存储器，各种参数可以随时修改和保存：面板上设有按键和LED显示屏，可以实时地监测、更改各个参数，操作简单，工作可靠。
本设计选择SDC40A数字指示调节器，其规格说明如下：SDC40A数字指示调节器SDC40A小型（96mm×96mm）数字指示调节器是一种高精度指示调节器，可接受热电偶、热电阻、直流电压、直流电流的输入信号并对其进行控制。
规格表一般功能记忆材料半导体不挥发性存储器电源85～264VAC,50/60Hz选型表3 执行器根据系统要求执行器选择可控硅调功器。
可控硅调功器就是一种以可控硅（晶闸管）为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。
简称可控硅调功器。
又称调功器、可控硅调压器、电力调整器、电压调整器、晶闸管调压器、晶闸管调功器、晶闸管调整器、调压器、晶闸管控制器、晶闸管交流电力控制器、可控硅调整器、可控硅控制器、电力控制器、可控硅交流电力控制器、电压控制器等。
具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。
目前可控硅调功器主要有两种工作方式,一种是移相触发工作方式,另一种是过零触发工作方式.(1). 移相触发工作方式:利用数字电路或模拟电路,根据输入控制信号,计算出可控硅触发控制角,并在过零后进行延时触发.(2).过零触发工作方式:过零触发工作方式通常分为二种,第一种是定周期过零控制,即在一个设定周期内利用通断比例控制输出功率大小；第二种是变周期过零控制,该工作方式下,输出电压对负载冲击小。
设计中选择的调功器信息如下：Kt16P系列单相可控硅调压器/调功器（1）功能概述Kt16P系列单相可控硅调压器/调功器是具有高度智能化的新型功率控制设备，集移相调压型和变周期过零调功型两种触发方式于一体，通过外部转换开关可在两种触发方式之间任意转换,所以既可以做调压器也可以做调功器。
触发板采用CPU控制，并具有看门狗保护，输出全部采取隔离技术，可控硅采用德国原装进口模块，过载能力强，可靠性高。
设置方便，接线简单，具有多种保护功能。
其有斜率调整、缓起动、缓关断、电流限制、过流保护，散热器超温保护等功能，与智能温度控制仪表连接，实现温度的自动控制，适应于感性负载、阻性负载及各种电加热设备。
（2）技术规格◆控制输入信号电流输入：4-20mADC，输入阻抗：120Ω电压输入(订货时申明)◆电源电压：220VAC 频率50HZ (380VAC订货申明)◆冷却方式：100A及以上强制风冷，50A及以下自然冷却◆调节输出范围： (0-100%)Us Us为电源电压◆采样周期控制输入信号：10次/每秒负载电流：50次/每秒◆报警继电器触点容量：220VAC 1A(阻性)◆运行环境周围温度范围：-10℃～50℃周围湿度：≤90%RH海拔高度：超过1000米因空气密度减小应降额使用◆绝缘阻抗：最小20MΩ 1000VDC◆绝缘体强度：2500VAC 1分钟◆手动调节电位器：10KΩ/2W（3）功能设定1） P1电位器P1电位器是前置放大电位器，目的是将4-20mADC转换为0-5VDC，出厂已设置好，无需设置。
2） P2电位器P2电位器为过电流报警设定电位器，出厂设置为：当负载电流超过额定电流的1.1倍时发生过流报警。
可根据需要自行设置，设置方法(设置时调压器/调功器必须在移相调压型触发方式下才能进行，如果你订的是调功器，请先将USR和GND短路，设定好之后再断开)：比如你想让调压器/调功器在负载电流超过100A 发生过电流报警，那么你用手动功能调节调压器/调功器输出的实际电流为50A，这时把两位拔码开关的第1位(即SW-1)拔到左边(出厂已拔到右边ON位置)，再调节P2电位器直到三色指示灯STATE变为黄色为止(变为黄色后不要再调节P2电位器)，然后把拔码开关的第1位即SW-1拔到右边ON位置，这样就完成了，当负载实际电流超过100A时调压器/调功器就会发生过电流报警，调压器/调功器停止输出，报警继电器动作，三色指示灯STATE变为红灯直亮。
3） P3电位器P3电位器为电流限制电位器，出厂设置为当负载电流超过调压器的额定电流时调压器自动减小输出电压直到负载电流小于调压器的额定电流。
用户可根据现场需要设置P3电位器。
电流限制功能只有调压才有这个功能，调功方式下没有这功能。
4）两位拔码开关SW拔码开关的第1位即SW-1拔到左边的时候为过电流报警设置(参照4.2)这时不发生过流报警，拔到右边(即ON位置)的时候，过电流报警功能起作用。
SW-2没有定义。
5）控制端子USR和GND若USR和GND开路为调功状态，USR和GND短路为调压状态。
6）控制端子RS和GND若RS和GND开路为缓起动(缓起动时间为15秒)，U1和GND短路为缓关断(缓关断时间为15秒)。
（4）调压/调功说明1)移相调压型移相调压型是通过改变导通角的大小来调整输出电压，这种触发方式连续性好，输出电压平稳，无电压冲击，能够限制瞬时电流，适合各种类型的负载，目前变压器，电感线圈以及变阻性负载均采用这种触发方式。
但是这种触发方式会对电网产生谐波污染。
2）变周期过零调功型变周期过零调功型是在正弦波的零点触发，以完整的正弦波为单位，通过改变通断的正弦波的周期来调整输出功率。
使导通的正弦波均匀分布，电压表、电流表的表针只有轻微的抖动，多台调整器运行时避免了电流的集中，因为在正弦波的零点触发所以对电网没有污染，功率因素高，但无法限制瞬时电流，故不能用于感性负载和变阻性负载，恒阻性负载一般都采用这种触发方式。
（5）接线◆端子C1和端子C2为自动信号输入端。
1为正，2为负，标准输入信号为4～20mA，其它信号订货申明。
◆端子GND、R1、R2和V0为自动/手动信号转换输入端。
手动信号由手动电位器提供，电位器的规格为10KΩ/2W；不需要手动调节时将R1和R2短接即可(出厂已短接)。
◆端子USR和GND上的SA2开关为调压/调功转换开关。
SA2断开为变周期过零调功型，SA2闭合为移相调压型。
◆端子RS和GND上的SA1开关为缓起停开关。
SA1开关断开的时候可控硅调压器/调功器处于运行状态，SA1开关闭合的时候可控硅调压器/调功器处于停止状态。
当SA1开关从断开变成闭合时，可控硅调压器/调功器开始缓关断，缓关断完成后可控硅调压器/调功器进入停止状态。
当SA1开关从闭合变成断开时，可控硅调压器/调功器开始缓起动，缓起动完后可控硅调压器/调功器进入运行状态。
(在上电时如果SA1开关处于断开状态，可控硅调压器/调功器也具有缓起动功能。