过程检测技术及仪表(DOC)
化工自动化及仪表电子教案过程参数的检测与仪表
第二章过程参数的检测与仪表教学要求：掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等）掌握压力的检测方法（液柱测压法、弹性变形法、电测压法）学会正确选用压力计掌握应用静压原理测量液位和差压变送器测量液位时的零点迁移差压式流量计测量原理，常用节流元件，转子流量计结构、测量原理掌握容积式流量计（腰轮流量计）结构、工作原理、使用场合掌握应用热电效应测温原理掌握补偿导线的选用掌握冷端温度补偿的四种方法；了解热电偶结构，分类重点：弹性变形法、电测压法压力计选用应用差压变送器测量液位的零点迁移问题补偿导线的选用和冷端温度补偿难点：确定精度等级，压电式测量原理应用差压变送器测量液位的零点迁移问题第三导体定理电桥补偿法§2.1 概述一、检测过程及误差1．检测过程检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。
检测误差误差-------测量值和真实值之间的差值误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因，根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。
（1）系统误差------------在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。
误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。
（2）疏忽误差------------明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差，特点：无任何规律可循。
误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。
过程与控制仪表日常巡检维护检修
过程与控制仪表日常巡检/维护检修摘要:介绍了过程与控制仪表日常巡检维护检修经验,对仪表工日常巡检检修维护提供帮助。
关键词:DCS(集散控制系统);PLC(可编程逻辑控制器);巡回检查;定期排污;保温伴热本人工作在生产线一年多,对过程检测与控制仪表的日常维护与检修积累了丰富的经验,简单地总结了以下几点,写出来与大家共勉。
一、认真做好日常巡回检查工作仪表工一般有自己所管辖仪表的巡检范围,根据所管辖仪表分布情况,选定最佳巡检路线,每天至少巡检两次。
巡回检查时,仪表工应向操作人员了解当班仪表运行情况,及时处理仪表运行中出现的额问题。
1、查看仪表指示,记录是否正常,现场一次仪表指示和控制室显示仪表,调节仪表指示值是否一致,调节器输出指示和调节阀阀位是否一致。
2、查看仪表电源(若电动Ⅲ型仪表用24V DC电源),要检查电源是否在规定范围内,气源(0.14MPA)是否达到额定值。
3、检查仪表保温、伴热状况。
4、检查仪表本体和连接件损坏和腐蚀情况。
5、检查仪表和工艺接口泄漏情况。
6、查看仪表完好状况,仪表完好状况可参照化学工业部颁发的《设备维护检修规程》进行检查。
举例如下。
根据HG 25359-91《涡街流量计维护检修规程》,涡街流量计完好条件如下。
(1)、零部件完整,符合技术要求,即:A 、铭牌应清晰无误;B 、零部件应完好齐全并规格化;C 、紧固件不得松动;D 、插接件应接触良好;E 、端子接线牢靠;F 、可调件处于可调位置;G 、密封件无泄漏。
(2)、运行正常,符合使用要求,即:A 、运行时,仪表应达到规定的性能指标;B 、正常情况下,仪表显示值在全量程的20%-80%;C 、累积用机械式计数器应转动灵活,无卡涩现象。
(3)、设备及环境整齐、清洁,符合工作要求,即:A 、整机应清洁、无锈蚀、漆层应平整、光亮、无脱落;B 、仪表管线、线路敷设整齐,均要做固定安装;C 、在仪表外壳的明显部位应有表示流体流向的永久性标志;D 、管路、线路标号应齐全、清晰、准确。
《检测技术及仪表》习题集
《检测技术及仪表》习题集题库一、填空与选择1、差压式流量计，流量Q与成正比，转子流量计，流量Q与成正比。
2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用标定。
3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分度号为4、铂电阻温度计，其分度号为Pt100，是指在温度为时，其电阻值为5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P、△P和△P三种情况，我们分别称差压式液位计、、6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读取7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，某CZ-101型是与配接使用，某CZ-102型是与配接使用。
8、差压式流量计是一种截面、压降流量计。
转子式流量计是一种截面、压降流量计。
9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料为、热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法为、、和11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当平衡后由读取12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个随温度变化的13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。
工业上经常将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、、、、、和15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端称16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。
17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符号以表示，简称为18、在压力测量中，常有、、之分。
19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和之差。
20、应用液柱测量压力的方法是以液体原理为基础的。
一般是采用充有水或水银等液体的、、进行压力测量的。
21、应用弹性变形测量压力常用的弹性元件有、、等。
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。
第三章过程检测技术误差及压力测量
引用 误 差:
δ=△max/ （x上 －x 下）=0.5%
三仪表的性能指标
1.精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。
允
max x上 x下
100 %
k%
精确等级：将仪表允许的引用误差±号及%号去掉，和国家规 定的 精度等级比较后，确定仪表的精度等级 国家规定的精确度等级有：
。求出：
允
max x上 x下
100 %
k%
去掉%和±并与国家精度等级相比，取相等或高档的精度等级。
例3：
② 或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求： 即仪表的量程N和精度等级都已知，判断仪表是否满足工艺要求。
先算出仪表的： △允max=N×δ% 再测出仪表的： △测max=X指－X0 再 比 较： △测max ≤ △允max 合格
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前言
●检测仪表：用来检测生产过程中工艺参数的技术工具。 ●感 传 器：将生产工艺参数转换为一定的便于传送的 信号（如气信号或电信号）的仪表。 ●变 送 器：当传感器的输出信号为单元组合仪表中规 定的标准信号时，如：气压信号（0.02～0.1MPa或电 压、电流信号（0～10mA或4～20mA） ，称为变送器
指
0
的 仪表的读数（标准表的指
示 值）
2 相对误差：某一点的绝对误 差与标准表在这一点的指示值 x0之比。
y x x0 100 %
x0
x0
3 引用误差：将绝对误差折合成仪表测量范围（量程范围）的百分 数
max 100 %
x上 x下
x上 ——仪表的测量上限 x下——仪表的测量下限
N——仪表的量程（x上－x下）
过程参数检测及仪表 常太华
（一）绪论测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。
测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。
绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。
示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。
基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。
允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。
测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。
该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。
精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。
仪表的灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。
线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。
线性度又称为非线性误差。
# 输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。
产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。
分辨率反映仪表对输入量微小变化的反应能力。
重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。
仪表的可靠性：保险期：仪表使用后能有效地完成规定任务的期限，超过了这一期限可靠性就逐渐降低。
有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率。
概率的大小取决于系统故障率的高低、发现故障的快慢和故障修复时间的长短。
狭义可靠性：由结构可靠性和性能可靠性两部分组成。
前者指仪表在工作时不出故障的概率，后者指仪表能满足原定要求的概率。
过程检测技术及仪表
b. 分辨率： （一般反映测量中间过程指标） 在仪表测量范围内，能引起仪表示值可见响应的 被测变量的最小变化量。
分辨率是仪表灵敏度的一种表现；一般情况下仪 表的灵敏度高则分辨率也高。
②死区 （起始位评价指标） 输入信号的变化量不能引起输出量发生可观察变 化的有限区间。区间内仪表灵敏度为零。
此类仪表往往无特殊的防水、防尘措施。对于 温度、相对湿度、机械振动等的允许范围也较小。
仪表的精度等级较工业用表为高，不适于远距 离观察及传送信号等。 (一般精度等级高于0.1级）
工业仪表： 是长期使用于实际工业生产现场的检测仪表与检 测系统。
仪表应具有可靠的防护，能抵御恶劣的环境条 件，且醒目的显示。
② 课程重点： 检测系统中的有关概念（含误差分析）； 各种工业参量的检测原理、信号转换电路构成原理； 检测方案（系统）的设计方法及应用特点。
4) 基础知识（前期课程） 电路，电子线路
5) 主要参考书 张宏建，《自动检测技术及装置》，化学工业
出版社，2004 杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出
Us
R2
R3
U0
R1
RW
RW
Rt
热电阻信号调理电路
B
T
mV
A
接触式和非接触式 依据敏感元件与被测介质间的位置关系分类
接触式：检测元件需与被测介质接触， 例如：利用热电阻测温
非接触式：检测元件不需接触被测介质， 例如辐射式测温
平衡法和不平衡法 此项主要针对转换器件
c. 依仪表应用能源分类 机械式：
过程检测技术及仪表
大连理工大学电信与电气学部 主讲教师： 宋 彤
0 绪论
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
过程检测技术及仪表
过程检测技术及仪表过程检测在工业生产中起着重要的作用，它可以帮助企业实时监测生产过程，并提供及时的反馈和控制。
过程检测技术及仪表是实现过程检测的关键工具和设备。
本文将介绍几种常见的过程检测技术及仪表，并对其特点和应用进行分析。
1. 传感器技术传感器是过程检测的核心技术之一。
它通过感知物理量或者化学量，并将其转换成电信号或者其他形式的信号，用于监测和测量过程中的各种参数。
常见的传感器技术包括：•温度传感器：用于测量物体的温度变化，广泛应用于工业过程中的温度监测和控制。
•压力传感器：用于测量气体或者液体的压力变化，常见应用于流体管道和储罐的监测。
•液位传感器：用于测量液体的高度或者液位变化，广泛应用于储罐和槽罐中的液位控制。
•流量传感器：用于测量流体流经的速度和流量，常见应用于管道中的流量监测。
•pH传感器：用于测量溶液中的酸碱度，常用于化工和医药行业中的酸碱反应过程监测等。
传感器技术的发展已经取得了重要的进展，从传统的机械式传感器到现代的电子式传感器，传感器的精度和可靠性得到了极大的提高。
同时，随着物联网技术的发展，传感器与云计算和大数据分析相结合，使得过程检测变得更加智能化和高效化。
2. 仪器设备除了传感器技术外，过程检测还需要借助各种仪器设备进行信号的采集、处理和分析。
常见的仪器设备包括：•数据采集仪：用于采集传感器信号，并进行模数转换和信号放大等处理，得到可用的数字信号。
•控制器：用于接收采集到的信号，并根据设定的控制策略进行反馈和控制。
常见的控制器包括PID控制器和PLC控制器等。
•数据分析仪：用于对采集到的数据进行分析和处理，常见的数据分析方法包括统计分析、模型识别和预测等。
•监视器：用于实时监测和显示过程中的各种参数和状态，常见的监视器包括显示屏和报警器等。
仪器设备的综合运用可以帮助企业实现对生产过程的精确监测和控制。
通过合理配置仪器设备，可以实现对生产过程中的各种参数进行实时监测，并根据需要进行调整和优化，实现生产过程的高效和稳定。
第1章过程检测技术基础-误差分析基础
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差与随机误差的处理方式
1、系统误差的处理
➢系统误差的综合 ➢系统误差的分配
误差分析基础
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
例2：某仪表的技术说明指出：当仪表在环境温度20℃+5℃、电源电 压200V+5%、湿度<80%时的基本误差为2.5%。若环境温度超出该范围， 则将产生0.2%/℃误差；电源电压变化±10%时，则将产生±2%的附加 误差；湿度>80%时也将产生1%的附加误差，现在35℃时使用该表，湿 度>80%，电源电压为220 V,试估计测量误差。
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
具有这样特性的事件称之为服从正态分布（高斯分布），正 态分布的概率密度：
f
x
1
2
exp
xu
2 2
2
1
2
exp
2
2 2
测量值分布中心可用求算术平均值的方法求得：
1 N
u B x N i1 Xi
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
例4：有一电位差计如图所示，现假定检流计G的误差忽略不计， 且R1=10Ω, R2=10Ω, Rp=5Ω, R3=490Ω, R4=235Ω,当随机误差不考 虑时，问个电阻的误差如何分配，才能保证其测量误差小于1%。
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
例如，温度、气压等环境条件的变化和仪表电池 电压随使用时间的增长而逐渐下降，则可能产生 变值系统误差。
过程检测技术及仪表实验指导书(成教)
实验三扩散硅压力变送器实验1 实验原理及目的a) 掌握扩散硅压力变送器工作原理，了解扩散硅压力变送器的外型、结构、组成，加深对变送器信号转换原理的理解；b) 熟悉变送器的输入、输出特性；c) 熟悉变送器的实验配置、连接及实验仪器的使用等；d) 掌握变送器零点、量程的调整方法及检测方法；e) 掌握检测数据的处理。
2 实验内容a) 变送器零点、量程调整；b) 变送器基本性能检测：包括基本误差、回差、非线性误差；c) 变送器死区检测；d) 变送器输出交流分量检测。
3实验设备被测仪表：扩散硅压力变送器实验仪器：压力发生器、精密电阻箱、万用表4实验准备a) 阅读被测仪表说明书，结合实物，了解结构、组成，了解技术参数（包括供电电源、使用环境、量程范围、测量范围、输出信号、精度等级等），同时了解零点、量程的调整方法、使用方法和注意事项等；b) 阅读实验仪器说明书，了解其使用和注意事项；c) 按下图进行测试系统的连接d) 检查线路无误，且电阻箱置于250Ω后，方能打开电源进行测试，取输出电流在电阻箱（250Ω）上的压降作为输出测量值。
5 实验方法a) 零点、量程调整——输入量程0%信号，调变送器零点调节电位器，使输出满足精度要求；——输入量程100%信号，调变送器量程调节电位器，使输出满足精度要求；——输入信号回到量程的0%，观察输出满足精度要求吗？满足，检查输入50%时输出精度是否满足要求？满足，调试结束，否则，重复a、b，直到满足要求。
一般往返调试三遍，就能使变送器精度满足要求。
b) 基本性能测试在测试正式开始之前应使被测变送器和试验设备在所允许的规定条件下使其稳定，对所有可能影响试验的条件随时进行观察，并作相应记录。
测试点应包括上、下限值在内的至少五个点，如0％、25％、50％、75％、100％，这些测试点应均匀分布在整个测量范围内。
在测试正式开始之前，变送器应从0％到100％，然后再从100％到0％的全范围内移动三次，测试时输入信号必须按初始输入信号的同一方向逼近测试点，不允许有过冲现象发生，在每个测试点上输入信号应保持稳定，直至输出稳定并记录其对应的输出为止。
过程检测技术及仪表实训报告
过程检测技术及仪表实训报告实训背景和目的随着工业生产的不断发展，过程检测技术及仪表在各个领域的应用越来越广泛。
为了更好地掌握过程检测技术及仪表的基本知识和技能，提高实际操作能力，我们进行了为期一周的过程检测技术及仪表实训。
本次实训旨在让我们了解过程检测技术及仪表的基本原理和应用，掌握相关设备的操作和维护方法，培养我们的实践能力和创新精神。
过程检测技术概述过程检测技术是指通过各种传感器、仪表及检测设备，对生产过程中的物理、化学参数进行监测、控制和优化，以达到提高产品质量、降低生产成本、保护环境等目的。
过程检测技术广泛应用于化工、石油、食品、医药等行业，对于保证生产过程的稳定性和安全性具有重要意义。
仪表基础知识仪表是过程检测技术的重要组成部分，是实现过程控制的基础。
本次实训涉及的仪表主要包括压力表、温度计、流量计、物位计等。
这些仪表的主要功能是感受和测量生产过程中的各种参数，并将测量结果转化为易于识别的信号，传递给控制系统进行处理。
实训设备与工具本次实训所用的设备包括压力表、温度计、流量计、物位计等，以及相应的连接管道、阀门、电源等辅助设备。
同时，我们还使用了多种工具，如螺丝刀、扳手、钳子等，以便更好地进行实际操作。
实训方法和步骤本次实训采用分组进行的方式，每组同学根据指导老师的安排，分别进行不同类型仪表的实际操作和数据记录。
具体步骤如下：（1）指导老师讲解实训内容和安全注意事项；（2）分组进行不同类型仪表的实际操作和数据记录；（3）指导老师对同学们的实操过程和结果进行点评和指导；（4）同学们整理实训数据，撰写实训报告。
实训数据记录与处理在实训过程中，我们记录了各种仪表的测量数据，包括压力、温度、流量、物位等。
同时，我们还对数据进行了一定的处理和分析，如计算平均值、最大值、最小值等统计数据，以便更好地评估实训结果。
实训结果分析与评估根据实训数据记录和处理结果，我们对实训过程和结果进行了分析和评估。
通过对比不同类型仪表的测量结果，我们可以发现它们之间的差异和优劣。
过程控制仪表
第四章过程控制仪表本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-川型调节器3.执行器4.可编程控制器授课内容第一节概述过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类：按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
［基地式控制仪表］以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点：一般结构比较简单、价格便宜.它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
［单元组合式控制仪表］将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表（DDZ型）和气动单元组合仪表（QD2型）。
［组件组装式控制仪表］是一种功能分离、结构组件化的成套仪表（或装置）。
它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表（或装置）在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。
这种控制仪表（或装置）特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
自动检测技术与仪表控制系统-检测技术及方法分析
3.1.检测方法及基本概念
只有传感器并不等于具有完备的检测技术或方法。除
了传感器之外还需要一定的检测结构，用于有选择地实现信
号转换。检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测 结构以及检测信号处理等方面进行研究的一门综合性科学。 检测技术与方法中有许多基本概念。为比较起见，下 面分别解释成对的一些概念。
检测方法及基本概念开环型检测与闭环型检测直接检测与间接检测绝对检测与比较检测偏差法与零位法强度变量检测与容量变量检测微差法替换法能量变换型与能量控制型检测及主动探索与信息反馈型检测检测系统的模型与结构分析检测系统的基本功能模型与结构提高检测精度的方法时域信号选择法和频域信号选择法多元化检测技术多元复合检测多元识别检测多传感器融合检测构造化检测多点时空检测主要内容
补偿结构是利用传感器B的输出结果，补偿 传感器A中的干扰量作用，使检测系统的输出结果 不受被测参数以外的干扰参数的影响，实现信号选 择性。补偿结果输出为 y=yA- yB =fA(u1+△u1，u2+△u2)- fB(u1，u2+△u2) 。
（3-6）
即两传感器的传输特性相同，那么，它们对u2的各阶次偏微分也分别相同， （3-6）式可化简成
上式中， △u2的一次相和二次相被抵消了。因此，这种结构可 以减少△u2的影响，实现对u2的补偿。但这不是完全补偿，因为还有
△u1×△u2的一项。
这样，补偿结果中就不含△u2的影响，实现了 完全补偿。这种补偿方式称为比率补偿，其结构是 将两传感器输出信号的相减改为相比。 此时相当于fA(u1，u2)= fB(u1，u2) =a f1(u1) +b f2(u2)
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。
过程检测技术及仪表习题
绪言 练习与思考1．简述过程检测技术发展的起源？2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？第一章 练习与思考1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？5．开环结构设表的灵敏度1ni i S S ==∏，相对误差1nii δδ==∑。
请考虑图1—4所示闭环结构仪表的灵敏度1fS S（f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。
提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。
6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况：（1）各环节精度相差不多；（2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。
问该检测系统总误差如何计算？7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：试求检测过程中可能出现的最大误差？10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。
设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。
已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω，31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ∆=Ω，0.01N R ∆=Ω，31R ∆=Ω（如图1—23所示）。
11．某测量仪表中的分压器有五挡。
总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下：110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图1—24所示）。
过程控制及仪表实验指导书
过程控制及仪表实验指导书过程控制系统及仪表实验指导书潘岩左利长沙理工大学电气与信息工程学院20XX年4月1目录第一章系统概述第二章实验装置介绍一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验2第一章系统概述THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。
如图1-1所示。
图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况，能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识，并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验，是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。
THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。
学生通过学习，应对传感器特性及零点漂移有初步认识，同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作，并能够整定控制系统中相关参数。
这套实验设备综合性强，所涉及的工业生产过程多，所有部件均来自工业现场，严格遵循相关国家标准，具有广泛的可扩展性和后续开发功能，有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力.整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置，装置内各种仪表均有可靠的自保护功能，强电接线插头采用封闭式结构，强弱电连接采用不同结构接头，安全可靠。
3第二章实验装置介绍“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。
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课设目的 (2)1、背景知识 (2)2、仪表选用与参数检测及分析 (4)2.1 恒温水浴 (4)2.1.1 恒温水浴特点： (4)2.1.2 恒温水浴技术参数： (4)2.1.3 恒温水浴使用方法： (4)2.1.4 恒温水浴使用维护： (4)2.2 基地式水位调节器水位测量校验装置设计 (5)2.2.1 基地式水位调节器水位测量检验法 (5)2.3 铠装热电阻 (7)2.3.1 铠装热电阻概述 (7)2.3.2 铠装热电阻特点 (7)2.3.3 铠装热电阻工作原理 (7)2.3.4 铠装热电阻主要技术参数 (8)2.3.5 铠装热电阻测量范围 (8)2.3.6 铠装热电阻偶丝直径材料 (8)2.3.7 测量范围及允差 (9)2.3.8 热响应时间 (9)2.4弹簧管压力表 (9)2.4.1 压力表的结构与原理 (9)2.4.2 压力表精度 (10)2.4.3 选用的压力表 (11)2.5 ZK-LG孔板流量计 (11)2.5.1 ZK-LG孔板流量计概述 (11)2.5.2孔板流量计使用范围 (12)2.5.3 ZK-LG孔板流量计工作原理 (12)2.5.2 孔板流量计适用范围 (13)结论 (13)参考文献 (13)《过程检测技术及仪表》课程设计课设目的通过在模拟的实战环境中系统锻炼，提高学习能力、思维能力、动手能力工程创新能力和承受挫折能力。
1、背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。
按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。
热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种； 非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。
这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。
这里简单介绍污垢监测的热学法中的污垢热阻法。
表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量m f ，污垢层平均厚度δf 和污垢热阻R f 。
这三者之间的关系由下式表示：f f f f ff m R δλλρ1== (1)通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q 为常数情况下进行的，图1a 为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：c w c c R R R U 21/1++= (3)图1b 为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为f f w f f f R R R R R U 2211/1++++= (4)如果假定换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响不大，则可认为f c f c R R R R 2211,==。
于是从式(4-4)减去式(3)得：c f f f U U R R 1121-=+ （5）式(5)表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。
实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。
为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：q T T R R R U b c s c w c c /)(/1,121-=++= （6）q T T R R R R U b f s f f w c f /)(/1,121-=+++= （7）若在结垢过程中，q 、Tb 均得持不变，且同样假定f c R R 22=，则两式相减有：q T T R c s f s f /)(,1,1-= (8)这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。
本实验装置的模拟换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m ），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。
水浴中平行放置两实验管，独自拥有补水箱和集水箱，构成两套独立的实验系统。
可以做平行样实验和对比实验。
为获取水处理药剂的效果、强化换热管的污垢特性、污垢状态下强化管的换热效果等等，管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。
1 2 5 8 3 4 6 7 9 10 11 12 220V 冷却水入口 出口图2 实验装置流程图1-恒温槽体；2-试验管段；3-试验管入口压力；4-管段出口温度测点；5-管壁温度测点；6-管段出口温度测点；7-试验管出口压力；8-流量测量；9-集水箱；10-循环水泵；11-补水箱；12-电加热管2、仪表选用与参数检测及分析2.1 恒温水浴2.1.1 恒温水浴特点：选用进口优质不锈钢板和精密机械加工工艺制造，具有耐高温，耐腐蚀，结构紧凑，造型美观，节省能源，使用寿命长等优点。
恒温水浴是生物、植物、物理、化工、医疗、环保等实验科学领域直接或辅助加热的精密仪器，而且，控温装置采用高稳定性运算放大器和双积分高精度A/D转换技术，远红外加热技术设计而成，加上循环搅拌,产品热平衡时间短，所以有温度波动性小，均匀性好的优点。
2.1.2 恒温水浴技术参数：控温范围: 室温～100（0.1℃）功率: 1000工作尺寸: 40×30×18外形尺寸: 52×36×392.1.3 恒温水浴使用方法：（1）使用时必须加入温水能缩短加热时间和节约用电。
（2）开上电源开关，电源指示灯亮表示电源接通。
（3）将仪表设定到所需要的温度，加热指示灯亮表示电热管之电源接通加热，当温度表上之温度到达所需使用之温度时，稍待数分钟后，既性自动恒温控制。
（4）恒温控制器之刻度，仅作温度对照指示，并非温度批示刻度。
2.1.4 恒温水浴使用维护：（1）向工作室水箱注入适量的洁净自来水,放置容器.。
（2）接通电源。
（3）选择恒温温度:。
将温度"设置—测量"选择开关拨向"设置"处，调节温控旋钮, 数字显示所需的设定温度。
将温度"设置—测量"选择开关拨向"测量"处，数字显示工作水箱的实际温度，红色指示灯亮,表示加热器工作。
（4）工作完毕,将温控旋钮置于最小值，切断电源.。
（5）若水浴锅较长时间不使用，请将工作室水箱中的水排除,用软布擦干净并晾干。
（6）请不要在水浴锅无水的状态下使用加热器。
2.2 基地式水位调节器水位测量校验装置设计基地式水位调节器水位测量是利用浮力与物体浸在液体中的体积成正比的将液面的高度转换成力的形式，从而测液面的高度。
测量框图如图3 所示。
图3 基地式水位测量方框图当水位变化时，改变了浮筒浸入液体度，使浮筒感受的浮力发生变化，这个变过传动杠杆，密封传动扭力管及其心轴，成心轴的转角，经二次转换机构带动测进行显子。
2.2.1 基地式水位调节器水位测量检验法基地式水位调节器校验没有专用设备般采用灌水校验法，如图4所示。
图4 手工校验水位测量示意图调校过程如下：( 1 ) 零点、满刻度校验①放水直至玻璃杆液位计指零，调整调零螺母，使指示为零；②灌水直至玻璃杆液位计指示出仪表的满刻度值，调整满度螺母，使仪表指示满刻度值；③重复①、②直至零点，满刻度值皆满足基本误差要求。
( 2 ) 线性度校验慢慢灌水或放水，使指针分别指示仪表全量程的 O ％、2 5 ％、5 0 ％、7 5 ％、1 O O ％，与玻璃杆液位计比较应不超差，否则调线性度螺母。
这种方法极不方便，掖位不好调节，费时费力，最少得二人才能校验，对于较高液位计，还得搭架子才能校验。
2.2.2 基地式液位调节器校验装置设计根据现场情况，设计了一种校验装置，即可以校验基地式水位调节器，也可以校验液位开关，校验装置如图 5所示。
工作原理：利用基地式调节器的气源( 也可用其它气源代替)压力使水位上升，利用放气门使液位下降，并利用水位开关维持水位，可以很方便地调节水位，并从容地调校仪表，一个人即可操作，非常便利。
图 5 枝验装置校验示意图另外，该装置也可现场校验水位变送器，不用拆卸变送器，校验方法直观、方便，校验原理如图 6所示。
图6 水位变送器校验示意图校验方法：校验装置的三通一端接水位变送器的正端排污门，校验时，关掉变送器正、负端进水门及平衡门，打开正负端排污门，标准水位计的零点对准变送器测压口的中线。
利用密封容器内气压的变化改变标准水位计的水位，也就是改变水位变送器的差压，从而校验变送器。
2.3 铠装热电阻2.3.1 铠装热电阻概述铠装铂电阻作为一种温度传感器，它比装配式铂电阻直径小，易弯曲，适宜安装在管道狭窄和要求快速反应、微型化等特殊场合。
其可对-200~600℃温度范围内的气体、液体介质和固体表面进行自动检测，并且可直接用铜导线和二次仪表相连接使用，由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及电脑提供精确的输入值。
铠装电阻外保护管采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，因此它具有很强的抗污染和优良的机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。
铠装铂电阻通常由铠装铂热电阻感温元件、安装固定装置和接线装置等主要部件组成。
2.3.2 铠装热电阻特点（1）热响应时间少，减小动态误差；（2）直径小，长度不受限制；（3）测量精度高；（4）进口薄膜电阻元件，性能可靠稳定；2.3.3 铠装热电阻工作原理铠装热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。
当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。
铠装热电阻是一种温度传感器，它比装配式热电阻直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式热电阻无法安装的场合，WZPK系列铠装热电阻采用引进热电阻测温元件，因此，具有精确、灵敏、热响应时间快、质量稳定、使用寿命长等优点。
铠装热电阻外保护套采有不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，因此，铠装热电阻具有很强的抗污染性能和机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。
图72.3.4 铠装热电阻主要技术参数产品执行标准IEC751JB/T8623-1997JB/T8622-1997热电阻在环境温度为15—35°C，相对湿度不大于80%，试验电压为10—100V（直流）电极与外套管之间的绝缘电阻>100MΩ。
2.3.5铠装热电阻测量范围热电阻感温元件100℃时的电阻值（R100）和它在0℃时的电阻R0比值：（R100/R0）分度号Pt100：A级R0=100±0.06ΩB级R0=100±0.12ΩR0/R100=1.38502.3.6 铠装热电阻偶丝直径材料引线形式套管外径φ套管材质单支式φ21Cr18Ni9Ti φ3φ4φ5φ6φ82.3.7 测量范围及允差2.3.8 热响应时间2.4弹簧管压力表弹簧管压力表属于就地指示型压力表，就地显示压力的大小，不带远程传送显示、调节功能。