化工仪表及自动化复习

控制课

绪论

生物工程自动化：在生物工程设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理生物工程生产过程的办法，称为生物工程自动化。

第一章自动控制系统基本概念（P3-18）

1.自动控制系统的基本组成：被控对象，自动化装置（测量元件与变送器，

自动控制器，执行器）

2.自动控制系统的表达形式：P5

3.控制系统的品质指标：多数情况下，希望得到衰减振荡过程，在此取这种

过程形式讨论控制系统的品质指标。最大偏差或超调量，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期或频率。

4.控制系统的分析：课后习题

第二章过程特性及其数学模型（P18-34）

1.所谓研究对象的特性，就是用数学的方法来描述出对象输出量和输入量之间的关系。这种对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。

2.非参量模型：当数学模型是采用曲线或数据表格等来表示时，称为非参量模型。

参量模型：当数学模型是采用数学方程式来描述时，称为参量模型。

3.三种建模方式及概念：

机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、设备的特性方程、化学反应定律、电路基本定律等，从而获取对象（或过程）的数学模型，这类模型通常称为机理模型。

实验建模：通过这种应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数。

对象特性的实验测取法，就是在所要研究的对象上，加上一个人为的输入作用（输入量），然后，用仪表测取并记录表征对象特性的物理量（输出量）随时间变化的规律，得到一系列实验数据（或曲线）。这些数据或曲线就可以用来表示对象的特性。

混合建模：先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。

5.放大系数K：K在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量

之比。

时间常数T：时间常数T就是用来表征被控过程动态特性的参数。T表示对象受扰动作用后，被控变量变化达到新稳定值的速度的快慢。

时间常数T 的物理可理解为：对象在阶跃输入作用下，被控变量一直保持初始的变化速度，达到新的稳定态值所需要的时间。

滞后时间：对象在受到输入作用后，被控变量却不能立即而迅速地变化，这种现象称为滞后现象。

第三章 检测仪表与传感器(P34-112)

1. 测量过程与测量误差：测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。测量误差指由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。

2. 仪表的性能指标：精确度（简称精度）计算题

相对百分误差10max ⨯-∆=测量范围下限值测量范围上限值δ

允许误差⨯-±=测量范围下限值测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ

仪表的δ允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的δ允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。 目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。（PPT 例一，二）

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⨯-=测量范围下限值测量范围上限值最大绝对差值变差 3. 工业仪表的分类

按仪表使用的能源分类：气动仪表，电动仪表，液动仪表 按信息的获得，传递，反映和处理的过程分类：检测仪表，显示仪表，集

中控制装置，控制仪表，执行器。

按仪表的组成形式分类：基地式仪表和单元组合仪表

化工生产中的单元组合仪表有电动单元组合仪表和气动单元组合仪表两种。国产的电动单元组合仪表简称DDZ 仪表；气动单元组合仪表简称QDZ

仪表。 4．第二到第四节（检测剂的品种及量程选择）：

压力检测仪表：液柱式压力计，弹性式压力计，电气式压力计，活塞式压力计。 仪表量程范围的选择：在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量波动大的脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5；为了保证测量值的准确度，一般被测压力的最小值不低于仪表量程的1/3为宜。（计算题）

流量检测仪表：速度式流量计，容积式流量计，质量流量计

差压式（节流）流量计：标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104～105以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变。

转子流量计：适宜于测量管径50mm以下管道流量，测量的流量可小到每小时几升。椭圆齿轮流量计：对被测流体的黏度变化不敏感，特别适合测量高黏度的流体。

物位检测仪表（量程选择）：一般要求正常液位为最大刻度的50%左右，最高液位或上限报警为最大刻度的90%左右，最低液位或下限报警为最大刻度的10%左右。

5.温度检测仪表（必考pH和T）

主要：第三导线，冷端温度，热电偶，复合pH电极表达式，维护pH电极。

热电偶温度计：（插入第三种导线的问题）在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两端的温度相同。引入第三种导线的两种可能性。工业上对热电极材料应满足以下要求：温度每增加1度时所能产生的热电势要大，物理稳定性要高，化学稳定性要高。

冷端温度：（冷端温度的补偿，计算）在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。PPT中例题

校正仪表零点法，补偿电桥法。

热电偶温度变送器：与热电偶配套使用，将温度转换成4-5mA和1-5V的统一标准信号。结构主要有：输入电桥，放大电路及反馈电路。

测温仪表的选用与安装：精度等级（一般工业用温度计选1.5级或1级，精密测量用温度计0.5级或0.25级），测量范围（最高测量值不大于仪表测量范围上限值90%，正常测量值在仪表测量范围上限值的1/2，压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值的1/2-3/4之间）。测量元件的安装（大概看下）

复合pH电极表达式：