过程检测技术及仪表PPT课件

b. 测量单位比较、输出过程
含：测量电路、显示记录. 装置
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① 传感器：
检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置。
a. 构成：敏感元件 + 信号转换部分
b. 作用：感受指定被测参量的变化，并按照一定规律将 其转换成一个相应的便于应用的信号。
c. 分类：
被测参数分类：
温度、流量、位移、加速度、成分等
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
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0 绪论
0.1 检测技术的概念、地位与应用
1）基本概念：
a. 检测： 获得信息的过程，是认识自然界的手段。 主要包括两方面内容：
检验 用专门的技术工具，依靠实验、计算和比较的方 法对研究对象的特性进行度量、验证。
测量 应用测试手段对被测参数进行定量的过程。
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b. 基本方法： 能量转换（转换为电量信号）
+ 单位比较
c. 基本任务：
获取被检测对象的信息。（在限定的时间内，尽 可能正确地收集被测对象的有关信息）
d. 目的：
反映、揭示客观世界存在的各种运动状态及规律。
以检测为基础，实现对对象过程的控制、安全防 护、优化处理等操作
进行工业过程管理及经济核算。
3）应用举例： 控制系统中检测技术应用
被控 对象
检测与变送单元
执行单元
调节单元
显示单元
操作 人员
方框图
自动控制系统一般结构
本课程内容
f
r e 控制器 u
执行器 q 被控对象
Y
Gc(s)
Gv(s)
Gp(s)
z
测量变送
Gm(.s)
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0.2 本课程介绍
1) 课程性质： 专业技术基础课程。
2) 课程内容： ① 检测技术的基本概念 检测技术的基本理论基础 检测系统组成，系统中各组成环节的作用和功
b. 间接测量，通过测量与待测参数有关系的其他参 数，并通过数学处理获取待测参数的测量方法。
被测参数
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例1 流量检测系统构成（直接测量）
能 检测误差、分类及处理方法。 检测仪表的基本性能及要求，仪表选择。
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② 工业参数自动检测技术及仪表 一次检测元件（敏感元件）及信号转换原理。 主要工业参数的检测原理
主要包括：温度检测、压力测量、流量测量、物 位测量、成分测量等 检测仪表的特性及选型、检测系统构成及应用。
③ 信号变换技术 主要介绍各种变送器的结构、功能和信号转换技
张宝芬，《自动检测技术及仪表控制系统》， 化学工业出版社，2000
周培森，《自动检测与仪表》，清华大学出版 社，
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1. 过程检测技术基础
1.1 过程检测基本概念
检测：
用专门的技术工具，依靠实验和计算获得所关 心参数的特性及数值过程。
要求及目的：
在限定的时间内，尽可能正确地收集被测对象 的有关信息；并以此为基础，实现对对象特性 的验证；实现过程管理、控制、安全防护、优 化处理等操作。
数字式显示
模拟式显示
双回路数字/光柱显示
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屏幕式显示
⑤ 动力源 气动仪表 140KPa压缩空气 电动仪表
220V AC; 24V DC
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2）测量参数 a. 被测参数：敏感元件直接感受的变量参数 b. 待测参数：需要获取的变量参数
3）测量方法
a. 直接测量：直接测量待测参数的测量方法。待测 参数为被测参数。
数据采集系统的主要性能指标： 输入模拟电压信号范围 转换速度(率) 分辨率 转换误差
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④ 输出、显示 显示被测信号的瞬时值、累积值及变化状态。
输出信号： 0～100KPa气动信号 4～20 mA的电流信号， 1～5 V电压信号、 数字信号及开关量信号等多种形式，
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显示方式 指示式显示又称模拟式显示。 数字式显示 屏幕式显示
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例: （热电阻测量桥路）
Us
R2
R3
U0
R1
RW
RW
Rt
热电阻信号调理电路
热电阻型传感器 Rt 的输出 信号为电阻值的变化。
为便于处理，通常设计一 个四臂电桥，把随被测温 度变化的热电阻阻值转换 成电压信号
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③ 数据采集及信号处理
对连续模拟信号作离散化处理，将其转换成与模 拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，并以 一定的方式把这些转换数据及时传递给后续处理 单元。
检测过程：
能量转换过程 + 单位比较过程
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1.1.1 检测系统基本构成及概念 1）构成单元及各单元功能
变送器
执行器
控制及功率放大器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
被测对象 传感器 信号调理电路 采集处理 信号传输
记录 显示
稳压电源 能量转换部分
单位比较部分
检测系统组成框图
a. 能量转换过程
含：检测元件、变换器、信号传输和信号处理部分
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。
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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 版社，1999
术。
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④ 显示仪表 主要介绍各种显示仪表的分类、构成原理及应用
特点。
⑤ 智能检测系统 简单介绍智能技术在检测领域的应用及智能检测
仪表构成和应用特点
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3) 课程任务及重点 ① 课程任务： 系统了解自动检测技术的基础知识，基本方法； 掌握检测过程中信号获取、信号变换及处理、误差
分析及处理等技术方法； 了解各种测量仪表的构成、工作原理及应用特性； 能够设计简单的检测系统及选择测量仪表。
转换机理分类：
机械式、电磁式、超声波式、光电式等
d. 输出信号：模拟信号（电流、电压）、数字信号
e. 基本要求：
单值性、精确性、稳定性、灵敏度、耐蚀性等
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② 信号调理电路 为方便检测系统后续环节处理或显示，完成对传感 器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等 处理的功能电路。
对信号调理电路的一般要求 能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号； 信噪比高，抗干扰性能要好。
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2）检测技术的应用： a. 地位：
是各种生产、生活活动的重要基础技术。 直接反映了现代科学技术的水平。 b. 应用： 日常及工业生产： 温度、湿度、压力、流量、物位、成分、距离、 高度、角度、转速、速度、加速度 军工： 飞机、舰船、导弹、卫星等速度、定位、轨迹 医疗： 疾病检查、诊断
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