2019-2020年人教统编1.2检测仪表分类.ppt课件
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物位检测及仪表PPT课件
• 注意事项：
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
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超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
第12页/共34页
7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图 1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
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例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
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例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
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3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
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超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
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7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图 1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
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例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
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例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
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3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
仪表基础知识PPT课件
热辐射式温度计
在温度比较高的情况下，一般的热电偶测温 就受到了一定的限制，在高温下热电偶的电极 材料的物理和化学稳定性会大大降低，很快就 会变质和损坏。热辐射温度计就是为了解决高 温的测量而发展起来的。
任何物体受热之后，就有一部分热能转
化为辐射能，例如有X光、紫外线、红外线、 可见光、电磁波等等，它们被物体吸收后， 辐射能又可以转化为热能，所以称这些辐射 能为热辐射能。热辐射式温度计就是利用这 部分热辐射能来工作的。
被测流体为气体时 信号管路安装示意图
被测流体为水蒸气时 信号管路安装示意图
(3)转子流量计
转子流量计的计算公式
Q K k F
假设 k 为常数,则流量的大小只与环形
空隙的面积F成正比,而环形空隙的面积是 随转子的升高而增加的,因此根据转子稳定 后的高度就可以知道流量的大小.
实际上流量系数 k 是随转子高度的不同 而变化的,而且影响它的因素很多,如转子的重 度和形状,流体介质的性质和流量的大小等等.
3. 若在热电偶中加上第三种金属导线，只要第 三种导线两端的温度相同，则不改变热电偶的 总电动势。
安装
①选择有代表性的测温点位置，测温元件有 足够的插人深度。
②热电偶的接线盒的出线孔应朝下，以免积 水及灰尘等造成接触不良，防止弓入扰动信 号。
③检测元件应避开热辐射强烈影响处。
④ 热电偶的补偿导线有正负极之分，正负极不 可接错。
补偿导线
补偿导线的作用是将热电偶的冷端延长， 使之延长至距离热源较远的地方或温度比较稳 定的地方。
A
t0‘ A’ t0
t
B
t0‘ B’ t0
结论：
1. 将两种不同材质的金属导线一端焊接在一起， 当首尾处于不同的温度时，则热端和冷端便产 生热势。
仪表基础知识PPT课件
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2、 压力的测量与变送
主要压力检测仪表：
（1）弹簧管压力表
弹簧管压力表是压力仪表的主要组成部份之
一，它有着极为广泛的应用价值 ，它具有结构简单，
品种规格齐全、测量范围广、便于制造和维修和价格
低廉等特点。弹簧管压力表是单圈弹簧压力表的简称。
它主要由弹簧管、齿轮传动机构（包括拉杆、扇形齿
轮、中心齿轮）、示数装置（指针和分度盘）以及外
式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形的完全范围内可靠地工作，
量程的上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值。根据"化工自控
设计技术规定"，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的
2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不超过量程的1/2； 测量高压
压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5。
为了保证测量的准确度，所测的压力值不能太接近于仪表的
需的。
在工程上，流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体的
体积或质量，即瞬时流量。
流量的计量单位如下:
表示体积流量的单位常用立方米每小时 (m3/h)、升每分 (I/min)、 升每秒(l/s)等；
表示质量流量的单位常用吨每小时 (t/h)、千克每小时 (kg/h)、 千克每秒 (kg/s)等。
的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除 引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用。 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其 中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过 另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的 电阻影响，主要用于高精度的温度检测 。
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1、 温度的测量
1.3双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。双金
关于检测仪表与传感器课件
（二）检测仪表的品质指标
仪表的品质指标是评价仪表质量优
劣的重要依据，也是正确选择和使用仪
表所必须具备的知识。工程上常用以下
指标来衡量。
1．精确度（准确度）
仪表的精确度简称精度，是表示测
量结果与真值一致的程度。
仪表的精度，是仪表最大引用误差
去掉正负号和百分号后的数值。
化工仪表的精确度常用仪表的精度等
以亦无法用相对误差来衡量仪表的准确程度。
所以，工业上常用仪表的“引用误差”来表
示其测量的准确程度。
（3）引用误差 也叫相对百分误差，是仪 表指示值的绝对误差与仪表量程之比的百分 数，可表示为：
（3-3）
式中 e——仪表的绝对误差；
E引——仪表的引用误差；
RS——仪表的量程（RS= xmax－xmin ）。
测量单位进行比较的过程。而检测仪表就是实
现这种比较的工具。
例如玻璃管温度计；
而温度控制中各种中、高温温度的测量， 常利用热电偶的热电效应，把被测温度 （热能）转换成直流毫伏信号（电能）， 然后变为毫伏检测仪表上的指针位移， 并与温度标尺相比较而显示出被测温度 的数值。
（二）测量误差
测量的目的是希望获得被测变量的 “真实值”。但是无论怎样努力（包括 从原理、测量方法和仪表精度等方面）， 都只能是尽量接近却无法测得“真实 值”。也就是说，测量值与真实值之间 始终存在着一定的差值。这个差值就是 测量误差。
1．根据敏感元件与被测介质是否接触 可分为接触式检测仪表和非接触式检测 仪表。
2．按精度等级及使用场合的不同 可分为 标准仪表、范型仪表及实用仪表，分别用于 标定室、实验室和现场。
3．按被测变量分类 可分为压力检测仪表、 物位检测仪表、流量检量仪表、温度检测仪 表、成分分析仪表等。本章我们就按这种分 类方法将内容展开。
检测技术及仪表PPT课件
产生随机误差的主要原因包括： n ①测量仪器元器件产生噪声，零部件配
合的不稳定、摩擦、接触不良等. n ②温度及电源电压的无规则波动，电磁
干扰，地基振动等. n ③测量人员感觉器官的无规则变化而造
例如某电阻标称值为1000 Ω ，误差范围为±1%，即该电阻的 实陈值在990 Ω到1010 Ω之间。
5. 示值 示值也称测得值、测量值或读数。它是指由测量器具给出的被测
量的量，由数值和单位两部分组成。
检测技术及仪表PPT课件
6.测量误差 由测量器具测得的结果与被测量真值之间的差异称为测量误差。
(2-1-17)
检测技术及仪表PPT课件
n 2.2 测量误差的分类
¨ 2.2.1 系统误差
在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号 保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差称为系 统误差，简称系差。如果系差的大小、符号不变而保持恒 定，则称为恒定系差，否则称为变值系差。变值系差又可 分为累进性系差、周期性系差和按复杂规律变化的系差。
实际测量中，主、客观诸多因素都将影响测量结果。例如，测量系 统不可能做到绝对精确，测量方法有些可能还不尽完善，测量人员 的操作可能不熟练或在测量中存在疏忽；此外，还有环境影响，外 界干扰等。这些因素都会导致测量误差。测量误差不可能完全消除， 只能根据需要和可能将其限制在一定范围内。
7.等精度测量和非等精度测量 短时期内，在对同一被测量进行多次测量的过程中，保持影响
设双口网络(比如放大器，或衰减器)输入、输出电压的测得值 分别为Ui和Uo，则电压增益Au，的测得值为
(2-1-10)
检测技术及仪表PPT课件
n 用对数表 示为
(2.1-11)
Gx称为增益测得值的分贝值。
【最新】仪表基础知识
3。按用途分：标准节流装置、小管径装置等。
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3.1.1孔板流量计
➢具有测量精度高，安 装方便，使用范围广、 造价低等特点。广泛 应用于各种介质的流 量测量。
➢公
称
通
径 DN15~DN3000
（ mm ） 适 用 介
质 各种液体,气体,饱
和蒸汽,过热蒸汽
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差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转 换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流 量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计 等。 分类：
1。按产生差压的作用原理分：节流式、水力阻力式、离心 式、动压头式、动压增益式、射流式；
2。按结构形式分：标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管、 文丘里喷嘴、1/4园孔板、锥形孔板等；
防水式
0保护管直径 ￠16
1
￠12
G 工作端形式 变截面
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2.3 热电偶
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪
表。它的结构简单、测量范围宽、使用方便、 测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集 中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。
热电偶温度计由三部分组成：热电偶(感温 元件)；测量仪表（动圈仪表或电位差计）；连 接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。
W SS -ABCD
W 温度仪表
S 金属膨胀式
S 感温元件双金属片
A 表壳公称直径：3-￠60; 4-￠100; 5-￠150;
B 结构形式: 0- 轴向（直型）; 1 径向（角型）; 8 万向 （可调角型）
C安装固定装置
0- 无固定装置; 1- 可动外螺纹; 2 -可动内螺纹; 3- 固定 螺纹; 4 -固定法兰;
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3.1.1孔板流量计
➢具有测量精度高，安 装方便，使用范围广、 造价低等特点。广泛 应用于各种介质的流 量测量。
➢公
称
通
径 DN15~DN3000
（ mm ） 适 用 介
质 各种液体,气体,饱
和蒸汽,过热蒸汽
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差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转 换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流 量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计 等。 分类：
1。按产生差压的作用原理分：节流式、水力阻力式、离心 式、动压头式、动压增益式、射流式；
2。按结构形式分：标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管、 文丘里喷嘴、1/4园孔板、锥形孔板等；
防水式
0保护管直径 ￠16
1
￠12
G 工作端形式 变截面
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2.3 热电偶
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪
表。它的结构简单、测量范围宽、使用方便、 测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集 中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。
热电偶温度计由三部分组成：热电偶(感温 元件)；测量仪表（动圈仪表或电位差计）；连 接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。
W SS -ABCD
W 温度仪表
S 金属膨胀式
S 感温元件双金属片
A 表壳公称直径：3-￠60; 4-￠100; 5-￠150;
B 结构形式: 0- 轴向（直型）; 1 径向（角型）; 8 万向 （可调角型）
C安装固定装置
0- 无固定装置; 1- 可动外螺纹; 2 -可动内螺纹; 3- 固定 螺纹; 4 -固定法兰;
仪表检测复习资料PPT课件
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**1.2.5精确度： 仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5 级，用它来测量电压时可能产生的满度 相对误差为2.5% 。
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**2.2.3测量的准确度与精密度
精密度： 概念：重复测量时，测量结果的分散性 表述：随机误差的标准差。 准确度： 性质：测量结果与真值的接近程度，系 统误差的影响程度 表述：平均值与真值的偏差 。 精确度：( 正确度) 性质：系统误差和随机误差综合影响程 度 表述：不确定度 ( uncertainty )。
粗大误差：
性质：偶然出现，误差很大，异常数据，与有用数据 混在一起
原因：装置误差、使用误差
处理：判断、剔除
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**3、中间温度定则
一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势， 等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、
t0时的热电势之代数和。即 E AB ( t ，to ) = E AB( t , 0 ) － E AB( to , 0 ) 据 此 ， 只 要 给 出 冷 端 为 0℃ 时 的 热 电 势 关 系
EAB( t ,0 ) ，便可求出冷端任意温度时的热电势。
t0
0
0
=
－
A
B
A
B
A
B
t
t
符合分度 表要求
t0
**几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号
名称
测量温度范围
1000C 热电势/
mV
B 铂铑30－铂铑6 50～1820 C 4.834
2019-2020年人教统编12-13-2学习情境1-2课件
车辆交通事故损坏鉴定，维修质量鉴定，车辆司法鉴定， 由汽车综合性能检测站承担。
车辆维修前的技术状况检测，故障检测诊断，车辆竣工质 量检验等，由各大型运输企业、汽车维修企业所属维修检测 站负责。
9/23/2019
二、安全与环保性能检测
无锡商业职业技术学院机电工程学院
安全与环保性能检测主要内容：与行车安 全有关的项目，如灯光、制动、侧滑等；与环 保有关的项目，如汽车尾气排放和噪声等。
安全检测站主要功能：新车上牌前的初次 检验，在用车辆的定期检验（年检），维修车、 改装车的临时检验，特殊用途车辆的特殊性能 检验等。
9/23/2019
1.检测项目与检测仪器设备
按照GB7258-2004无《锡机商动业车职运业行技安术学全院技机术电条工件程》学和院GB21861-2008 《机动车安全技术检验项目和方法》的要求，安全检测站主要检测项 目有： 1）外观检查。属人工检查项目，可大致分为车上和车底检查。 2）前轮侧滑量。使用侧滑检验台检测。 3）轴重、制动检测。使用轴重仪测量轴重，使用制动试验台测制动性 能。有的将轴重和制动试验台制成一体，为轴重/制动复合台。 4）车速表校验。使用车速表试验台检查车速表指示误差，校验车速表。 5）噪声测量。使用声级计测量车内噪声和喇叭声级。 6）前照灯检测。使用前照灯检测仪检测前照灯发光强度和照射位置。 7）排气污染物检测。汽油机使用废气分析仪检测汽车尾气排放中的OC、 HC、CO2、O2、及NOx 的含量。柴油机使用烟度计检测排气烟度。
安全环保检测站一般由一条至数条安全环保检测线组成。 有两条以上安全环保检测线时，一般一条为即可用于商用车 检测、又可用于乘用车检测的汽车检测线，另一条为专门用 于乘用车和小型客车检测的汽车检测线。
9/23/2019
车辆维修前的技术状况检测，故障检测诊断，车辆竣工质 量检验等，由各大型运输企业、汽车维修企业所属维修检测 站负责。
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二、安全与环保性能检测
无锡商业职业技术学院机电工程学院
安全与环保性能检测主要内容：与行车安 全有关的项目，如灯光、制动、侧滑等；与环 保有关的项目，如汽车尾气排放和噪声等。
安全检测站主要功能：新车上牌前的初次 检验，在用车辆的定期检验（年检），维修车、 改装车的临时检验，特殊用途车辆的特殊性能 检验等。
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1.检测项目与检测仪器设备
按照GB7258-2004无《锡机商动业车职运业行技安术学全院技机术电条工件程》学和院GB21861-2008 《机动车安全技术检验项目和方法》的要求，安全检测站主要检测项 目有： 1）外观检查。属人工检查项目，可大致分为车上和车底检查。 2）前轮侧滑量。使用侧滑检验台检测。 3）轴重、制动检测。使用轴重仪测量轴重，使用制动试验台测制动性 能。有的将轴重和制动试验台制成一体，为轴重/制动复合台。 4）车速表校验。使用车速表试验台检查车速表指示误差，校验车速表。 5）噪声测量。使用声级计测量车内噪声和喇叭声级。 6）前照灯检测。使用前照灯检测仪检测前照灯发光强度和照射位置。 7）排气污染物检测。汽油机使用废气分析仪检测汽车尾气排放中的OC、 HC、CO2、O2、及NOx 的含量。柴油机使用烟度计检测排气烟度。
安全环保检测站一般由一条至数条安全环保检测线组成。 有两条以上安全环保检测线时，一般一条为即可用于商用车 检测、又可用于乘用车检测的汽车检测线，另一条为专门用 于乘用车和小型客车检测的汽车检测线。
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2019-2020年人教统编1.2检测仪表分类.ppt课件
在工业检测和自动控制系统中方面，为了
保证生产过程能正常、高效、经济地运行， 必须对生产过程的某些重要工艺参数(如温度、 压力、流量等)进行实时检测与优化控制。例 如陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统如图 1-1所示；超声波探伤如图1-2所示；对容器液 位的检测如图1系统 是计算机网络技术、通信技术、控制技术和
现代仪器仪表技术的最新发展成果。它将具有数字 通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一 层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控 制网络。
（三）按信号类型分：
模拟式控制仪表 传输信号通常为连续变化的模拟量。这
类仪表线路较简单，操作方便，价格较低使 用上均有较成熟的经验。
DDZⅢ型 电源：220V AC ；24V DC ； 电信号：电流0～10mA DC ； 4～20mA DC；
Vo：1～5V DC 气动单元组合仪表：气源：140 kPa； 气信号：20～100 kPa
3. 组装式控制仪表 一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。
工程实际中已很少使用。
4 .数字控制仪表 以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外形
图1-2超声波探伤 监测控制系统
图1-3容器液位的检测
• 1.2.1测量的概念 测量是人们借助专门的技术和设备，通过 实验的方法，把被测量与单位标准量进行 比较，以确定出被测量是标准量的多少倍 数的过程，所得的倍数就是测量值。测量 过程的核心就是比较。 1.2.2 测量方法 实现被测量与标准量比较得出比值的方法， 称为测量方法。针对不同测量任务进行具 体分析以找出切实可行的测量方法，对测 量工作是十分重要的。
一、过程控制仪表与控制系统
回顾: 什么是自动控制?
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用 外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）， 使被控对象的工作状态或参数（压力、物位、流 量、温度、PH值等）自动地按照预定的规律运 行。
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1.1 检测技术基础知识
知识目标 通过本章的学习，要求了解检测技术在我们生活、 生产、科研等方面的重要性；了解测量的概念，掌 握测量误差的特点；了解传感器的作用和分类；掌 握自动检测系统的结构组成；了解自动检测技术的 发展趋势。
技能目标 通过本章的学习，要求掌握误差的表达方式，能正 确选择仪表进行测量，了解测量数据的分析和处理 方法，熟悉传感器的基本性能指标。Leabharlann 一、过程控制仪表与控制系统
回顾: 什么是自动控制?
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用 外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）， 使被控对象的工作状态或参数（压力、物位、流 量、温度、PH值等）自动地按照预定的规律运 行。
例:一贮罐液位控制系统。
要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；
图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。
下面介绍几种常用的分类方法。
1. 按测量手续分类 按测量手续不同可分为直接测量、间接测量和联 立测量。 （1）直接测量 （2）间接测量
间接测量多用于科学实验中的实验室测量。
（3）联立测量 联立测量又叫组合测量。如果被 测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函 数关系，则可先测量这几个量，再求解函数关系 组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。
图1-2超声波探伤 监测控制系统
图1-3容器液位的检测
• 1.2.1测量的概念 测量是人们借助专门的技术和设备，通过 实验的方法，把被测量与单位标准量进行 比较，以确定出被测量是标准量的多少倍 数的过程，所得的倍数就是测量值。测量 过程的核心就是比较。 1.2.2 测量方法 实现被测量与标准量比较得出比值的方法， 称为测量方法。针对不同测量任务进行具 体分析以找出切实可行的测量方法，对测 量工作是十分重要的。
关系：
过程控制系统是实现生产过程自动化的 平台,而过程控制仪表与装置是过程控制 系统不可缺少的重要组成部分。
二、过程控制仪表的发展概况
50年代60年代70年代80年代 90年代 21世纪至今
QDZⅠQDZⅡ QDZⅢ DDZⅠDDZⅡ DDZⅢ 数字式（智
能式）控制仪表 DCS系统 （PLC） 现场总线以太网
三、过程控制仪表的分类及特点
（一）按能源形式分：
1.气动控制仪表 2.电动控制仪表 3.液动控制仪表 （二）结构形式分：
1.基地式控制仪表 2.单元组合式控制仪表 3.组装式 综合控制装置 4.数字化控制仪表 5.集散控制系 统 6.现场总线控制系统。
（三）按信号形式分：
1.模拟控制仪表 2.数字控制仪表
DDZⅢ型 电源：220V AC ；24V DC ； 电信号：电流0～10mA DC ； 4～20mA DC；
Vo：1～5V DC 气动单元组合仪表：气源：140 kPa； 气信号：20～100 kPa
3. 组装式控制仪表 一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。
工程实际中已很少使用。
4 .数字控制仪表 以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外形
通常安装 于控制室
x e = x-z 控制器
-
通常安装
于 现场
干扰
p
q
y
控制阀
被控对象
z
显示 仪表
变送器
温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪 （通常输出：4~20mA、1～5V 等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关 (通常输出on/off信号)传感器（Pt100、 热电偶……）……
一、过程控制仪表与控制系统
• 4. 按输出信号的性质分类 根据输出信号的性质不同分为模拟式测量 和数字式测量。 （1）模拟式测量 模拟式测量是指测量结果 可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续 读取的测量方式，如指针式电压表测电压。 （2）数字式测量 数字式测量是指以数字的 形式直接给出测量结果的测量方式，如数 字式万用表的测量。
在工业检测和自动控制系统中方面，为了
保证生产过程能正常、高效、经济地运行， 必须对生产过程的某些重要工艺参数(如温度、 压力、流量等)进行实时检测与优化控制。例 如陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统如图 1-1所示；超声波探伤如图1-2所示；对容器液 位的检测如图1-3所示等等。
图1-1陶瓷隧道窑温度、压力
分析:
贮罐液位由液位变送器转 换成相应的标准信号送到 控制器，与给定值相比较， 控制器按比较得到的偏差， 以一定的控制规律发出控 制信号，控制执行器的动 作，通过改变贮罐液体出 料的流量，从而使贮罐液 位保持在与给定值基本相 等的数值上。
四示个仪基表本根环据节需：要被可控选对）象、阀…泵检…门：测：开仪调关节泵表阀、、、变控电频磁泵制阀器、、气动执蝶行阀器（显
• 2. 按测量时是否与被测对象接触分类
（1）接触式测量 • （2）非接触式测量 • 例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测
量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可 对局部点检测，又可对整体扫描。特别是对于运 动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它 更方便、安全和准确。
• 3. 按被测信号的变化情况分类 根据被测信号的变化情况不同分为静态测 量和动态测量。 （1）静态测量 静态测量是测量那些不随时 间变化或变化很缓慢的物理量。 （2）动态测量 动态测量是测量那些随时间 而变化的物理量。如地震仪测量振动波形 则属于动态测量。
• 例如：在研究热电阻Rt随温度ｔ变化的规律 时在一定的温度范围内有下列关系式
Rt=R20+α（ｔ－20）＋β（ｔ－20）2 式中，R20、α、β是三个待测的量，R20是 电阻在20℃时的数值，α、β是电阻的温度 系数。依据此关系式，测出在t1、t2、t3三 个不同测试温度时导体的电阻Rt1、Rt2、 Rt3，得到联立方程组，通过求解联立方程 组便可得到R20、α、β的数值。
（一）按能源形式分：
气动控制仪表的特点： 结构简单、性能稳定、安全防爆、易于维修。
电动控制仪表的特点： 信号传送速度快、传送距离远、易于与计算机
联用。
（二）结构形式分：
1.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。
2.单元组合控制仪表 电动单元组合仪表： DDZⅠ型 ；DDZⅡ型 ；
知识目标 通过本章的学习，要求了解检测技术在我们生活、 生产、科研等方面的重要性；了解测量的概念，掌 握测量误差的特点；了解传感器的作用和分类；掌 握自动检测系统的结构组成；了解自动检测技术的 发展趋势。
技能目标 通过本章的学习，要求掌握误差的表达方式，能正 确选择仪表进行测量，了解测量数据的分析和处理 方法，熟悉传感器的基本性能指标。Leabharlann 一、过程控制仪表与控制系统
回顾: 什么是自动控制?
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用 外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）， 使被控对象的工作状态或参数（压力、物位、流 量、温度、PH值等）自动地按照预定的规律运 行。
例:一贮罐液位控制系统。
要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；
图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。
下面介绍几种常用的分类方法。
1. 按测量手续分类 按测量手续不同可分为直接测量、间接测量和联 立测量。 （1）直接测量 （2）间接测量
间接测量多用于科学实验中的实验室测量。
（3）联立测量 联立测量又叫组合测量。如果被 测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函 数关系，则可先测量这几个量，再求解函数关系 组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。
图1-2超声波探伤 监测控制系统
图1-3容器液位的检测
• 1.2.1测量的概念 测量是人们借助专门的技术和设备，通过 实验的方法，把被测量与单位标准量进行 比较，以确定出被测量是标准量的多少倍 数的过程，所得的倍数就是测量值。测量 过程的核心就是比较。 1.2.2 测量方法 实现被测量与标准量比较得出比值的方法， 称为测量方法。针对不同测量任务进行具 体分析以找出切实可行的测量方法，对测 量工作是十分重要的。
关系：
过程控制系统是实现生产过程自动化的 平台,而过程控制仪表与装置是过程控制 系统不可缺少的重要组成部分。
二、过程控制仪表的发展概况
50年代60年代70年代80年代 90年代 21世纪至今
QDZⅠQDZⅡ QDZⅢ DDZⅠDDZⅡ DDZⅢ 数字式（智
能式）控制仪表 DCS系统 （PLC） 现场总线以太网
三、过程控制仪表的分类及特点
（一）按能源形式分：
1.气动控制仪表 2.电动控制仪表 3.液动控制仪表 （二）结构形式分：
1.基地式控制仪表 2.单元组合式控制仪表 3.组装式 综合控制装置 4.数字化控制仪表 5.集散控制系 统 6.现场总线控制系统。
（三）按信号形式分：
1.模拟控制仪表 2.数字控制仪表
DDZⅢ型 电源：220V AC ；24V DC ； 电信号：电流0～10mA DC ； 4～20mA DC；
Vo：1～5V DC 气动单元组合仪表：气源：140 kPa； 气信号：20～100 kPa
3. 组装式控制仪表 一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。
工程实际中已很少使用。
4 .数字控制仪表 以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外形
通常安装 于控制室
x e = x-z 控制器
-
通常安装
于 现场
干扰
p
q
y
控制阀
被控对象
z
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变送器
温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪 （通常输出：4~20mA、1～5V 等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关 (通常输出on/off信号)传感器（Pt100、 热电偶……）……
一、过程控制仪表与控制系统
• 4. 按输出信号的性质分类 根据输出信号的性质不同分为模拟式测量 和数字式测量。 （1）模拟式测量 模拟式测量是指测量结果 可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续 读取的测量方式，如指针式电压表测电压。 （2）数字式测量 数字式测量是指以数字的 形式直接给出测量结果的测量方式，如数 字式万用表的测量。
在工业检测和自动控制系统中方面，为了
保证生产过程能正常、高效、经济地运行， 必须对生产过程的某些重要工艺参数(如温度、 压力、流量等)进行实时检测与优化控制。例 如陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统如图 1-1所示；超声波探伤如图1-2所示；对容器液 位的检测如图1-3所示等等。
图1-1陶瓷隧道窑温度、压力
分析:
贮罐液位由液位变送器转 换成相应的标准信号送到 控制器，与给定值相比较， 控制器按比较得到的偏差， 以一定的控制规律发出控 制信号，控制执行器的动 作，通过改变贮罐液体出 料的流量，从而使贮罐液 位保持在与给定值基本相 等的数值上。
四示个仪基表本根环据节需：要被可控选对）象、阀…泵检…门：测：开仪调关节泵表阀、、、变控电频磁泵制阀器、、气动执蝶行阀器（显
• 2. 按测量时是否与被测对象接触分类
（1）接触式测量 • （2）非接触式测量 • 例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测
量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可 对局部点检测，又可对整体扫描。特别是对于运 动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它 更方便、安全和准确。
• 3. 按被测信号的变化情况分类 根据被测信号的变化情况不同分为静态测 量和动态测量。 （1）静态测量 静态测量是测量那些不随时 间变化或变化很缓慢的物理量。 （2）动态测量 动态测量是测量那些随时间 而变化的物理量。如地震仪测量振动波形 则属于动态测量。
• 例如：在研究热电阻Rt随温度ｔ变化的规律 时在一定的温度范围内有下列关系式
Rt=R20+α（ｔ－20）＋β（ｔ－20）2 式中，R20、α、β是三个待测的量，R20是 电阻在20℃时的数值，α、β是电阻的温度 系数。依据此关系式，测出在t1、t2、t3三 个不同测试温度时导体的电阻Rt1、Rt2、 Rt3，得到联立方程组，通过求解联立方程 组便可得到R20、α、β的数值。
（一）按能源形式分：
气动控制仪表的特点： 结构简单、性能稳定、安全防爆、易于维修。
电动控制仪表的特点： 信号传送速度快、传送距离远、易于与计算机
联用。
（二）结构形式分：
1.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。
2.单元组合控制仪表 电动单元组合仪表： DDZⅠ型 ；DDZⅡ型 ；