过程控制系统中的仪器仪表
过程控制仪表
Company Logo
Company Logo
1．硬手动操作电路
2．软手动操作电路
Company Logo
保持电路：当S4-1~S4-4全部处在断开位置时 (图 2—83)，下端浮空，UT＝UF＝0V(相对于UB而 言)，CM上的电压无放电回路而长时间保持不变，即 U03＝UM，调节器输出能长时间保持不变。（意义）
Company Logo
Company Logo
Company Logo
五、执行器
（一）概述
执行器(调节阀)由执 行机构和调节机构(阀)两 部分组成。在一个过程控 制系统中，它接受调节器 输出的控制信号，并转换 成直线位移或角位移，来 改变阀芯与阀座间的流通 截面积以控制流入或流出 被控过程的流体介质的流 量，从而实现对过程参数 的控制。
Company Logo
Uo=±N1(Ui1-1) ±N2(Ui2-1) ±N3(Ui3-1) ±N4(Ui4-1)+ Up ----(2-139) 式中 Uo ——输出信号 Ui1~ Ui4 ——输入信号 N1~N4 ——运算系数（0.005~5） Up ——偏置电压（-9v~+9v）
Company Logo
(二)比例微分(PD)电路
Company Logo
微分增益KD=n=10 微分时间TD=nRPDCD =KDRPDCD
Company Logo
(三)比例积分(PI)电路
Company Logo
电动单元组合仪表，简称DDZ仪表。经历了I型、 II型(均已停产)、III型和S型等产品系列。由于其 信号传输、放大、变换、处理比QDZ仪表方便，又 便于远传，易于与计算机联用，所以在过程控制工 程中应用很广，而QDZ现已较少使用。 以微处理器为核心的可编程调节器是于80年代问世 的一种新型数字过程控制仪表(智能仪表)，在工业 生产过程自动化中得到了广泛的应用。
过程控制仪表.详解
过程控制 3、按结构形式分类
单元组合式仪表 基地式仪表 集散型计算机控制系统
现场总线控制系统
过程控制
单元组合式仪表： 根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求，将仪表做 成能实现一定功能的独立仪表（称为单元），各个仪表之间 用统一的标准信号进行联系。 将各种单元进行不同组合，可以构成多种多样、适用于各种不 同场合需要的自动检测或控制系统。 有电动单元组合仪表（DDZ）和气动单元组合仪表（QDZ）两 大类。都经历了I型、II型(010mA) 、III型(420mA, 15v)的 三个发展阶段。
最简单的电动执行器称为电磁阀
其它连续动作的电动执行器都使用电动机作动力元件，将
调节阀的信号转变为阀的开度 + 伺服电动机 伺服放大器 －
减速器
位置发生器
电动执行机构的构成框图
三、调节阀的气开和气关
1、执行机构与调节机构的组合
过程控制
气开阀：在有信号压力输入时阀打开、无信号压力时阀全关 气关阀：在有信号压力时阀关闭，无信号压力时阀全开 从控制系统角度出发，气开阀为正作用，气关阀为反作用
4、数学运算
过程控制
当检测信号与被控变量之间有一定的函数关系时，需要进行数 学运算获得实际的被控变量数值。
5、信号报警
如果检测变送信号超出工艺过程的运行范围，就要进行信号 报警和连锁处理。
6、数字变换
例如快速傅里叶变换、小波变换； 在计算机控制系统中，模数转换和数模转换时经常使用的。
3.3 执行器
过程控制
温度变送器 压力变送器 将各种被测参数变换成相 应的标准统一信号传送到 接收仪表或装置，以供显 示、记录或控制
过程控制系统第3章思考题与习题
第3章思考题与习题1.基本练习题（1）在过程控制中，哪些仪表是属于过程控制仪表？在过程控制系统中，大多数调节器是电动的，而执行器多数是气动的，这是为什么？气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的？答：1）在过程控制中，过程控制仪表有：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
2）调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的,因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
3）气动仪表的输入输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mADC,负载250 Q ；模拟直流电压信号为1~5V DCo（2）某比例积分调节器的输入、输出范围均为4-20mADC,若设5 = 100%、7； = 2min , 稳态时其输出为6mA；若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。
答：由比例积分公式（3-1）所示：y = l e+lfedt• Tj 丿稳态时:yb=6mA,（3）简述DDZ-III型全刻度指示调节器的基本组成、工作状态以及开关S广丄的作用。
(3-1)依题意：p = —= 100%,Kj,即Ap =1, e=l；4min 后：=9mA答：1）调节器由控制单元和指示单元组成。
控制单元包括输入电路、PD与PI电路、输出电路、软手动与硬手动操作电路;指示单元包括输入信号指示电路和给定信号指示电路。
2）工作状态：自动、软手动、硬手动三种。
3） 6~亠为自动、软手动、硬手动联动切换开关。
第3章 过程控制仪表
过程控制系统与仪表 第3章
比例度P的物理意义： 使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变 化相对量。如P=50%表明：
y
100%
P=50%
50%
P=100%
0
xmin
xr
xmax
x
控制器输入偏差 变化50% ，就可使控 制器输出变化100%， 若输入偏差变化超过 此量，则控制器输出 饱和，不再符合比例 关系。
a p = b e
p a e b
y KPe
如果e = 0，则活塞 无法提高，Q1 无法加 大，调节无法进行。
过程控制系统与仪表 第3章
比例控制过程 原来系统处于平衡， 进水量与出水量相等，此 时进水阀有一开度。 t=0时，出水量阶跃增 加，引起液位下降，浮球 下移带动进水阀开大。 当进水量增加到与出 水量相等时，系统重新平 衡，液位也不再变化。
y
t
T
T0
t
被控温度在T0 上下振荡，无法稳定。
过程控制系统与仪表 第3章
三位控制：
控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。
yma
x
y
三位控制器电路原理框图：
e1 e2 e
－ 给定1 测量信号 给定2 ∞ ＋ U01
ymin
＋
－
＋
∞
＋ U02
过程控制系统与仪表 第3章
例2：温度三位控制系统 温度低于T1时，温控器使继电器1、2都吸合， 加热器1、2都通电加热；温度高于T1低于T2时，温 控器使继电器1吸合、继电器2断开，只有加热器1通 电；温度高于T2时，继电器1、2都断开。
进水
出水 ～ 220V
过程控制系统与仪表 第3章
过程控制仪表[1]
![过程控制仪表[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/1b22e4a5ed3a87c24028915f804d2b160b4e8601.png)
过程控制仪表[1]一、氧量分析仪1、氧含量分析仪是目前工业生产自动控制中应用最多的在线分析仪表，主要用来分析混合气体中的含氧量等。
2、过程氧量分析器大致可分为两大类。
一类是根据电化学法制成，如原电池法、固体电介质法和极谱法等；另一类是根据物理法制成，如热磁式、磁力机械式等。
电化学法灵敏度高，选择性好，但响应速度较慢，维护工作量大。
目前常用于微氧量分析。
物理法响应速度快，不消耗被分析气体，稳定性较好，使用维修方便。
广泛地应用于常量分析。
磁力机械式氧气分析器有不受背景气体导热率、热容的干扰。
具有良好的线性响应，精确度高等优点。
3、氧化锆分析仪利用氧化锆固体电解质在高温下具有传导氧离子的特性测量含氧浓度的。
氧化锆是固体电解质，在高温下具有传导氧离子的特性。
在氧化锆两侧涂上多孔铂电极，当两侧气体中氧浓度不同时，会发生下列反应：这样就构成了以氧化锆管为电解质的浓差电池。
如果把氧化锆元件加热到规定的温度（750度），测量气在一边流动，测量气中氧浓度和参比气中氧浓度之比的对数与电动势成正比，因而只要测得电动势就可以知道被测气体的含氧浓度。
5、磁式氧分析仪基于氧气的体积磁化率大，以及它的磁化率随温度升高而急剧降低的特性测量的。
氧的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象来测量混合气中氧含量的一种物理式气体分析仪。
由于直接测量磁化率值很复杂，工业上多采用间接测量，即根据磁化率随温度升高而减小的热磁现象，通过桥式电路来进行测量。
它适用于自动连续地测定各种工业气体中的氧含量二、红外线分析器1、基于某些气体对不同波长的红外线辐射能具有选择性吸收的特征，制成的一种物理式分析仪，能连续测量，测量范围宽，精度高，灵敏度高，并且具有良好的选择性，在工业上产中得到了广泛的应用。
各种多原子气体（CO、CO2、CH4等）对红外线都有一定的吸收能力，但不是整个波段都能吸收，而只是吸收一部分波段，这些波段称之为特征吸收波段。
常见的多原子气体特征吸收波长见下表：2、由于气体不同，吸收红外线的波长也不同。
过程控制与自动化仪表介绍
过程控制与自动化仪表介绍1. 引言过程控制是指在工业生产中，通过监测和调整工艺参数，以实现对生产过程的控制和优化。
自动化仪表则是过程控制的重要工具，用于测量、传输和处理工艺参数，为控制系统提供准确的反馈信息。
本文将详细介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、原理和应用。
2. 过程控制的基本概念过程控制是指通过监测和调整工艺参数，使生产过程达到预期目标的过程。
这里的工艺参数可以是温度、压力、流量、液位等物理量，也可以是其他关键的过程指标。
过程控制分为反馈控制和前馈控制两种方法。
反馈控制是根据测量到的实际过程参数值与预期目标值之间的差异，通过调整控制器输出信号来纠正偏差，使过程参数保持在合理范围内。
前馈控制则是根据已知的过程变化规律，提前调整控制器输出信号，以使过程参数能够在预期的变化中保持稳定。
3. 自动化仪表的基本原理自动化仪表是过程控制的关键设备，可以完成对工艺参数的测量、传输和处理。
常见的自动化仪表包括温度传感器、压力传感器、流量计、液位计等。
3.1 温度传感器温度传感器用于测量和监控物体或环境的温度。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和红外线传感器。
热电偶利用两种不同金属的电动势差来测量温度，热电阻则利用电阻与温度呈线性关系的特性来测量温度。
3.2 压力传感器压力传感器用于测量和监控气体或液体的压力。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器通过测量电阻的变化来间接测量压力，而压电式传感器则是利用压电晶体的压电效应来直接测量压力。
3.3 流量计流量计用于测量和监控液体或气体的流量。
常见的流量计有浮子流量计、涡轮流量计和电磁流量计等。
浮子流量计通过测量浮子位置的变化来间接测量流量，涡轮流量计则是利用涡轮的旋转速度与流体的流速成正比关系来测量流量。
3.4 液位计液位计用于测量和监控液体的液位高度。
常见的液位计有浮子液位计、压力液位计和超声波液位计等。
浮子液位计通过测量浮子的位置变化来间接测量液体的液位，而超声波液位计利用超声波的传播时间来直接测量液位的高度。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表简介过程控制是指通过测量与调节技术来实现对工业过程的控制，以达到预定的工艺要求。
而自动化仪表则是过程控制中不可或缺的一部分，它用来测量、记录和控制各种过程变量，为过程控制提供准确的数据与反馈信息。
本文将对过程控制与自动化仪表进行详细介绍。
过程控制过程控制是指对工业过程进行监测与调节，以实现所需的工艺要求。
过程控制可以分为两种类型：开环控制和闭环控制。
开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它仅通过设置一组固定的控制参数来实现对工业过程的控制。
开环控制没有反馈机制，因此无法对过程中的变化进行实时调节。
这种控制方式适用于对过程中变化不大的情况，例如温度或压力稳定的控制。
闭环控制闭环控制是一种更为高级的控制方式，它通过测量过程变量并与设定值进行比较，然后根据比较结果进行调整。
闭环控制能够实时监测过程中的变化，并通过反馈机制来调整控制参数，使得过程保持稳定。
这种控制方式适用于对过程变化较大的情况，例如温度、液位或流量等。
自动化仪表自动化仪表是过程控制中的核心设备，用于测量、记录和控制各种过程变量。
自动化仪表通常由传感器、执行器和控制器组成。
传感器传感器是自动化仪表中最基本的部件，用于将物理量转换为电信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
传感器的选择需要根据需要测量的物理量和工艺要求来确定。
执行器执行器是用于控制过程变量的设备，它根据控制器的指令进行动作。
常见的执行器包括电动阀、电动调节阀、气动执行器等。
执行器的选择需要考虑控制要求、工作环境和应用场景等因素。
控制器控制器是自动化仪表的核心，用于接收传感器的信号并根据设定值进行控制。
常见的控制器有PID控制器、PLC控制器等。
控制器的选择需要根据控制要求和控制策略来确定。
过程控制与自动化仪表的应用领域过程控制与自动化仪表广泛应用于各个工业领域，包括石化、制药、电力、冶金等。
以下是一些典型的应用领域：石化工业在石化工业中，过程控制与自动化仪表用于监测与控制各个工艺单元，例如蒸馏塔、反应器、炉窑等。
工业自动化仪表及过程控制(检测仪表)
工业自动化仪表及过程控制(4)Industrial Automation Instrumentations andProcess Control第1章检测仪表物位测量(Level Measuring)●物位●液位●料位●界面液位测量应用例玻璃液位计(Tubular gage glass)玻璃液位计应用实例浮力式液位计浮标标尺平衡重物浮球液位计UFB系列磁浮球液位变送器BW25浮筒液位计根据阿基米德原理进行液位测量的液位计。
可用于测量开口和压力容器内的液位，尤其适合在高温高压条件下使用浮子杠杆液位计变浮力液位计浮子钢带液位计(Float and tape)带远传信号的浮球钢带液位计静压式液位计=PρgH差压式液位变送器1.工作原理2.零点迁移问题=-∆=PρPHgP+-差压液位计差压液位计d DL C ln 2πε=（被测介质为导电介质）d D L C ln 2πε=电容式液位计原理H 反射式vt H 21超声液位计阻尼式、遮断式类似原理液位计：核辐射式、激光式、雷达式、光电式、红外式智能雷达液位仪第1章检测仪表（13）成分测量（analyzer）•气体成分分析仪•液体成分分析仪•酸碱度分析仪表•密度计•湿度计、水分仪•粘度计•尘量计、烟量计及雾量计•石油产品的成分及特性测定仪表•金属分析仪器▪不同的气体，其导热系数λ是不同的(见表）。
▪在热传导过程中，λ不同，则热传导的速度不同。
▪混合气体的总导热系数等于各组分导热系数的平均值。
∑==n i ii c 1λλ1212212211)(12c c c c c n if λλλλλλλ-+==++==2121λλλλ--=C热导式分析仪原理1I c R q →→→→→λλ热导池（测量室）热导池常见结构：双臂分流式单臂分流式单臂扩散式热导式分析仪参比室作用参比室的作用：减少环境温度对测量的影响。
测量室内臂温度T 变化，测量室电阻丝R 1、R 3电阻值变化，参比室电阻丝R 2、R 4电阻值同样变化，测量电桥输出V 0不变。
过程控制第3章 控制仪表讲解
同相端：设 IC1 为理想运放，Ri→∞ ，开环增益A→∞,有
Vi VS
R5
R1
F －
R2
T +IC1
R3
R4
R6
VB
输入电路
I1 I2 I3 0
VT VS VT VT VB 0
Vo1
R2
R3
R6
R7
R2 R3 R6
R8
V
T
1 3
V
S
V
B
反相端：
I I I ' ' ' 0
3.1 调节器的调节规律
回忆：控制器作用
设定值 ＋ －
控制器
执行器 测量变送
扰动
被控对象
被控变量
广义对象
控制器作用：给出输出控制信号，以消除被控变量与给定值之间的偏差。 控制效果的好坏很大程度上决定于控制器的性能，也即控制规律的选择。
• 调节规律:指调节器的输出信号与输入偏差 信号随时间变化的规律。
传输方式：进出控制室的传输信号采用电流信号， 控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号
1
2
单元组合式仪表(DDZ)
3
4
仪表按功能划分→独立标准单元→
5
组合（标准信号）
6 7
可编程调节器：
6
具有比传统模拟仪表更为丰富的运 算和控制功能，它可以提供多种软 件功能模块运算处理，由用户根据 生产控制的要求通过组态完成各种 和复杂控制。
R U /I U (s) R(s) I (s)
电容 C
IC C ＋ UC －
q 为电容中的电荷量
C q /UC
过程控制与自动化仪表介绍
过程控制与自动化仪表介绍过程控制与自动化仪表的工作原理是通过传感器采集各种生产参数，如温度、压力、流量、液位等，然后将这些参数转换成电信号，并送到控制器进行处理。
控制器根据预设的控制算法，可以自动地调节各种执行器，如阀门、电机等，来达到控制生产过程的目的。
这样就能够实现对生产过程的自动化控制。
过程控制与自动化仪表的种类多种多样，根据其功能可以分为传感器、控制器、执行器等多种类型。
传感器可以根据所测量的参数种类分为温度传感器、压力传感器、流量传感器等；控制器可以分为PID控制器、PLC控制器、DCS控制器等不同类型；执行器可以分为阀门执行器、电机执行器等多种类型。
在工业生产中，过程控制与自动化仪表的应用可以帮助实现对生产过程的精确控制，提高生产效率，降低能耗成本，提高产品质量，减少人为因素对生产过程的影响，从而使得生产过程更加稳定和可靠。
同时，过程控制与自动化仪表还可以实现远程监测和操作，方便管理人员对生产过程的监控和调整。
总的来说，过程控制与自动化仪表是工业生产中不可或缺的重要设备，它能够帮助实现生产过程的自动化、稳定和高效运行，是提高工业生产质量和效率的重要手段。
过程控制与自动化仪表在工业生产中扮演了至关重要的角色。
它们不仅能够确保生产设备的稳定运行和生产质量的一致性，还可以实现高效的生产过程，节约能源并降低成本。
在本文中，我们将深入探讨过程控制与自动化仪表的工作原理、类型、应用以及未来发展趋势。
## 工作原理过程控制与自动化仪表的工作原理基于控制系统的闭环反馈原理。
首先，传感器可以通过各种不同的检测方法，如电阻、电容、光电、超声波等，来实时获取生产过程中的各种参数。
接下来，传感器将这些参数转换成电信号，并通过电缆或者wifi等传输方式传送给控制器。
控制器是过程控制与自动化仪表的核心部件，它接收传感器传来的信息，并通过预设的算法来处理这些信息。
比如，通过PID控制算法，控制器可以根据实际测量到的参数值与设定的目标值之间的差异，来调节执行器。
过程控制第一章04过程控制仪表与装置总体概述
丙烯脂、二甲醚、环丙烷、市用煤气
环氧丙烷、丁二烯、乙烯
二甲醚、丙烯醛、碳化氢
乙醚、二乙醚
IIC
氢、水煤气
乙炔
二硫化碳
硝酸乙脂
在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体。安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。
气动仪表从本质上来说具有防爆性能。电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能，其防爆措施不同，防爆性能也将不同，适合应用的危险场所也不同。
本质安全型防爆仪表
ia 等级 在正常工作、一个故障和两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
ib 等级 在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体的电气设备。。
任课教师：
A
周泽魁
张光新
B
*
第一章 概 论
仪表防爆的基本知识
过程控制仪表与装置总体概述 自动控制系统和过程控制仪表 过程控制仪表与装置的分类及特点 信号制
*
*
汇报人姓名
202X年12月20日
过程控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。
自动控制系统和过程控制仪表
基本要求：
掌握控制仪表的构成原理和基本概念；
仪表过高的表面温度 因此，根据上述两个方面对II类（工厂用）防爆仪表进行了分级和分组，规定其适用范围。
*
防爆仪表的分级和分组
防爆仪表的分级 根据：最大试验安全间隙dmax 或 最小点燃电流的比值MICR
级 别
dmax (mm)
MICR
II A
dmax≥0.9
MICR>0.8
1
2
iaIICT5 iaIICT6 dIIBT3
过程控制仪表技术
图3－3 理想微分器的阶跃响应特性
由实际应用可知，调节器不允许具有理想的微 分作用，这是因为具有理想微分作用的调节器缺乏 抗干扰能力，即当输入信号中含有高频干扰时，会 使输出发生很大的变化，引起执行器的误动作。因 此，实际的微分调节器常常具有饱和微分特性。具 有饱和微分特性的比例微分调节器的传递函数为
比例积分调节器的输出可以看成比例和积分两 项输出的合成，即在阶跃输入的瞬间有一比例输出， 随后在比例输出的基础上按同一方向输出不断增大， 这就是积分作用。只要输入不为零，输出的积分作 用会一直随时间增长，如图中实线所示。而实际的 比例积分调节器，由于放大器的开环增益为有限值， 输出不可能无限增大，积分作用呈饱和特性，如图 中虚线所示。 具有饱和特性的PI调节器的传递函数可写成以 1 下的标准形式：
1 1+ + TDs TIs G c (s) = K c 1 TD 1+ + s K I TIs K D
DDZ仪表应用举例： DDZ仪表应用举例： 仪表应用举例
广泛应用于冶金、电站、建筑、石油、化工等工业部门， 广泛应用于冶金、电站、建筑、石油、化工等工业部门， 现以电动单元组合仪表构成的单回路反馈控制系统为例说明其 应用。如图所示： 应用。如图所示： 控制系统由控制对象与电动单元组合仪表组成， 控制系统由控制对象与电动单元组合仪表组成，对象的输 出是被控量，如温度、压力、流量、液位等工艺参数， 出是被控量，如温度、压力、流量、液位等工艺参数，它经变 送器转换成相应的电信号后，一方面送到显示单元指示或记录， 送器转换成相应的电信号后，一方面送到显示单元指示或记录， 另一方面送到调节单元，与给定单元送来的给定值进行比较， 另一方面送到调节单元，与给定单元送来的给定值进行比较， 调节单元按其 电动单元 比较后的偏差，以一定的 组合仪表 比较后的偏差， 控制规律发出控制命令， 控制规律发出控制命令， 控制执行单元动作， 控制执行单元动作，以开 大或关小调节阀的开度， 大或关小调节阀的开度， 改变控制量， 改变控制量，使被控量与 给定值相等。 给定值相等。
第四章 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-Ⅲ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：—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。
- 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)。
温度计名称 玻璃温度计
简单原理及常用测温范围 液体受热时体积膨胀
－100℃～600℃
金属受热时线性膨胀 －50℃～600℃ 温包内的气体或液体因受热而改变压 力－50℃～600℃ 导体或半导体的电阻值随温度而改变 －200℃～600℃
热 膨 胀 接 触 式 热 电 阻
双金属温度计
压力式温度计
热电阻温度计
2018年10月4日
过程控制
宋海辉
10
二、热电偶温度计
过程控制
热电偶名称 分度号
第4章过程控制系统中的仪器仪表
主要性能 测温范围/℃ 长期使用 20～1300
短期使用
铂铑10—铂
正极含铑30%
S
热电性能稳定，抗氧化性能好，适用于氧化性和中性气 氛中测量，但热电势小，成本高。 稳定性好，测量温度高，参比端在0～100℃范围内可以 不用补偿导线；适于氧化性气氛中的测温；热电势小， 价格高。 热电势大，线性好，适于在氧化性和中性气氛中测温， 且价格便宜，是工业上使用最多的一种。 热电势大，灵敏度高，价格便宜，中低温稳定性好。适 用于氧化或弱还原性气氛中测温。 测量精度高，稳定性好，低温时灵敏度高，价格最低。 适用于氧化和还原性气氛中测温。 低温时灵敏度高、稳定性好，价格便宜。适用于氧化和 还原性气氛中测温。
宋海辉
6
热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
结构：括热电偶、显示仪表、导线 热电偶--测温元件； 显示仪表--检测热电偶产生的热电势信号，可以采用动圈 式仪表，也可以用ER180系列等其他仪表； 导线 –连接热电偶和显示仪表，补偿导线
1．热电偶的测温原理（热电效应原理）
热电偶：由两种不同材料的导体A和B焊接或绞接而成。 导体A、B称为热电极，合称热电偶。 自由端
工作端 测量端 热端
2018年10月4日 过程控制 宋海辉
参比端 冷端
mV
7
过程控制
第4章过程控制系统中的仪器仪表
2018年10月4日
过程控制
宋海辉
8
二、热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
1．热电偶的测温原理（热电效应原理） 热电效应：将热电偶的工作端插入需要测量温度的生产设 备中，冷端置于生产设备的外面，当两端所处的温度不同 时（如热端为t，冷端为t0），在热电偶回路内就会产生热 电势，我们把这种物理现象称为热电效应。
需要补偿导线，安装费用 较高 只能目测，必须熟练才能 测得比较准确的数据 构造复杂，价格高，读数 麻烦 误差较大
5
光学高温计
非 接 触 式 热 辐 射
光电高温计
辐射高温计
2018年10月4日
宋海辉
液体膨胀式温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
酒精式
水银式
膨胀式温度计
2018年10月4日
过程控制
热 电 势
热电偶温度计
两种不同金属导体接点受热产生热电 势－50℃～1600℃ 加热体的亮度随温度高低而变化 700℃～3200℃ 加热体的颜色随温度高低而变化 50℃～2000℃ 加热体的辐射能量随温度高低而变化 50℃～2000℃
过程控制
测量准确，和热电阻相 比安装维护方便不易损 坏，
测温范围广，携带使用 方便．价格便宜 反应速度快．测量较准 确 反应速度快
热电偶温度计 热电阻温度计 压力式温度计 辐射高温计 光学高温计
2018年10月4日 过程控制
宋海辉
4
一、温度检测的基本概念
过程控制点 价廉、精度较高、稳定 性好 示值清楚、机械强度较 好 价廉、最易就地集中检 测 测量准确，可用于低温 或低温差测量 缺点 易破损，只能安装在易观 察的地方 精度较低 毛细管机械强度差，损坏 后不易修复 和热电偶相比，维护工作 量大．振动场合容易损坏
过程控制 宋海辉
2018年10月4日
9
二、热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
结论：
（1）保持冷端温度不变时，用表测出热电势EAB(t,t0)就 可得知测温度。 （2） 产生热电势的充要条件：A、B导体材料不同，两 接触点温度不同。 注意： 1）EAB(t,t0)≠f(t-t0),是温度函数的差，非温度差的函数 2）常用分度表在T0=0℃时列出的 3）接触电势>>差电势（一般情况下）故热电势的极性取 决于接触电势极性。
测量误差:测量值与真实值之间的差值。
2018年10月4日
过程控制
宋海辉
1
概
二、检测仪表的基础知识
（一）检测仪表的分类 1．根据敏感元件与被测介质 是否接触
过程控制
述
3．按使用场合不同
第4章过程控制系统中的仪器仪表
接触式检测仪表 非接触式检测仪表
2．按精度等级的不同
标定室仪表 实验室仪表 现场仪表
概
过程控制
述
第4章过程控制系统中的仪器仪表
一、 测量的基本知识
（一）测量过程
测量：用专用工具将被测量与基准单位进行比较的过程. 测量实质：将被测量经一次或多次信号能量形式的变换和 传递，最终获得便于和基准单位比较的信号能量形式，再通 过指针位移或数字符号等将比较结果显示出来。
（二）测量误差
4.按被测变量分类
标准仪表 范型仪表 实用仪表
2018年10月4日 过程控制 宋海辉
压力检测仪表 物位检测仪表 流量检测仪表 温度检测仪表 成分分析仪表
2
过程控制
4.1检测变送及仪表 4.1.1 温度检测
第4章过程控制系统中的仪器仪表
一、温度检测的基本概念
（一）温度的基本概念 温度——是表征物体冷热程度的物理量。它反映了物体分子作 无规则热运动平均动能的大小。 温度测量——不能直接测量，只能间接测量。
温度测量的方法
（1）冷热不同的物体之间的热交换 （2）物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加 以间接的测量。
2018年10月4日
过程控制
宋海辉
3
一、温度检测的基本概念 过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
（二）测温仪表的分类 1.按测温范围来分 高温计：测量600℃以上温度的仪表 温度计：测量600℃以下温度的仪表 2.按工作原理分 膨胀式温度计 3.按感温元件和被测介质接触与否 接触式温度计 非接触温度计
E AB t , t0 E AB t E AB t0
EAB(t) 指热电偶工作端温度t，冷端温度为0时的热电势 EAB(t0)指热电偶工作端温度t0，冷端温度为0时的热电势 当冷端温度t0不变、两种热电极材料一定时， EAB(t0)= C为常数, 则：
EAB（t，t0）=EAB（t）- C =f（t）