水处理自控仪表ppt课件

基本传感原理
传感原理是基于各种物理、化学、生物效应来感知 的。水处理控制总常用的传感原理有： 压电效应，霍耳效应，光电效应、电磁感应、超声 波传播效应、变容效应、多普勒效应、热偶、电化学 原理、生物效应、光谱分析、光传播（反射、折射、 散射、干涉、吸收）效应等。 水处理传感变量主要有温度、压力、流量、物位、 以及有关水质的pH、电导、浊度、余氯、总需氧量 （TOD）、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、 总有机炭(TOC)、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮 （NP）等。 后面将简要介绍目前主要使用的水处理自控仪表原 理、结构、维护保养的内容。
NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度 上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象 和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种 或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺 而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏 电阻．
R R ( 1 At bt ) t 0
2

热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热 敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）． PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一 温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材 料，可专门用作恒定温度传感器．
在线自控仪表－流量检测
超声波流量计使用两个超声波收发器，超声波可 顺流和逆流方向传播。顺流方向声波速度被加速，逆 流方向被迟滞，两种情况产生了时间差，这个差值与 流体流速成正比。超声波流量计为非接触式检测。对 安装方式有严格要求。
在线自控仪表－流量检测
电磁流量计采用电磁感应原理。在管道两测施加 一恒定磁场，被测介质通过磁场是切割磁力线，在检 测电极两端产生感应电动势，其值与流速成正比。为 了提高精度和可靠性，检测区域为特制管段。对安装 方式有严格要求。
在线自控仪表－物位检测
在线自控仪表－流量检测
水处理控制的流量检测常用超声波、电磁效应和 容积测量原理。 齿轮容积流量计的结构如下图。原理上在工作室 两测的压力作用下，两个椭圆齿轮交替带动对方旋转， 将容室的介质挤出，每转动一周共排出4两个容室的流 体，通过对转动的周次换算出流量。精度能达到很高。
分析仪器－在线分析仪器
分析仪器是测量或获取的是物质质与量的信息。 它以一切可能的（物理、化学、生物、数学的）方法 和技术，利用一切可利用的物质属性，对一切需要加 以表征、鉴别或测定的物质组成及形态、状态、结构、 分布等进行表征，以求得对样品所代表的问题有一个 基本的了解。可以说分析仪器集现代技术之大成，自 身就是一个完善的控制系统。在线分析仪器是直接用 于生产流程上的仪器系统，其分析结果作为整个自动 控制系统的基础信息。
临界温度热敏电阻CTR（Crit1Cal Temperature Resistor） 具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加 激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、 磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称 CTR为玻璃态热敏电阻．
在线自控仪表－压力检测
水处理控制的压力检测多采用电容式压力传感器。 采用金属薄膜、陶瓷材料作为电容的一极，当受到压 力产生形变时，该极与固定电极之间将产生与压力成 正比的电容变化。
在线自控仪表－温度检测
自动控制中温度检测仪表是最常见的。水处理应用 中温度检测常用热敏电阻和热辐射原理。 热敏电阻是应用导体或半导体电阻值随着温度的变 化的特性制成的接触式温度传感器。常用的热电阻有 铂、铜、镍等导体电阻和半导体材料，热电阻的使用 要注意腐蚀性介质的侵蚀和避免机械损伤。 热电阻具有体积小，热容量小， 测温范围大、灵敏度高、响应速 度快，性价比高的特点，在自控 系统中广泛应用。下式为铂电阻 阻值与温度的关系。
补偿 输入
显示
传感
放大
调理
输出
基本传感原理
对于各种测量仪表，无论应用什么测量（传感）原 理，都是将被测变量以能量形式经一次或多次的转换， 得到便于测量的信号，并以量（数）的形式表征的过 程，即通过一次或多次能量的转换和传输过程称为传 感。 传感器是指按一定规律实现相互的检测并将被测量 （物理的、化学的、生物的信息）转换为另一种物理 量（通常是电量）的装置。 传感器品种和门类很多，原理各异，按传感现象所 属的领域可分为物理传感器、化学传感器、生物传感 器等；根据敏感元来自百度文库的材料，分为半导体传感器、陶 瓷传感器、光纤传感器、有机高分子传感器等；按检 测变量分为物位、速度、温度、成分、压力、流量等 传感器。
在线自控仪表－物位检测
水处理控制的物位检测多指液位、泥位检测。常 用的检测方法有压力换算法、超声波检测。 压力换算法是针对液体介质的检测一种方法，通 过压力（差）的检测，根据下式原理换算出液位深度。
p h
超声波检测是利用超声波在介质相面处会分散反 射的现象，检测回波传播时间，根据公式s＝vt/2换算 物体电磁位置。由于多普勒效应的存在，对于移动速 度较快的物体位置检测要作特殊处理。另外由于超声 波在不均匀介质的传播速度会发生变化，因此对超声 波传播路径中存在较大温差、湿度、密度变化时，需 要进行特殊处理。
水处理自控仪 表
自控仪表
实现自动控制首先必须对生产过程中的各自变量进行 自动检测，如温度、压力、物位、流量、成分、浊度的 检测。我们把能够实现生产过程变量检测，并输出控制 系统能够识别的信息的仪器称为自控仪表。由于自控仪 表是自动控制系统的触觉，在自动控制系统中具有重要 的地位，是实现自动控制的首要环节。 自动控制仪表的性能决定的系统的控制精度和速度。 衡量自控仪表的性能指标有：量程、分辨率、相对误差、 线性度、一致性、响应速度、抗电磁干扰性能、环境适 应性能、可维护性能、取样要求等。一般结构如图：
自动采样 装置 样品预 处理系统 检测 装置 信息处理 系统 显示 输出
整机自动 控制系统
分析仪器－在线分析仪器