第六章 成份分析仪表
《自动检测与仪表》复习要点
《自动检测与仪表》复习要点1．绪论基本概念：∙任何一个工业控制系统都必然要应用一定的检测技术和相应的仪表单元，它们是控制系统的重要基础。
检测单元完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
∙典型工业检测仪表控制系统结构图被控（被测）对象：控制系统的核心，工艺参数需要保持在给定数值的生产设备或过程等；检测单元：完成对所有被控（测）变量的测量；变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式，即1~5V DC 或4~20mA DC 模拟信号或各种仪表控制系统所需要的数字信号；显示单元：是控制系统的附属单元，它将检测单元测量获得的有关参数，通过适当的方式显示给操作人员，这些显示方式包括曲线、数字和图像等；调节单元：完成控制规律的运算，它将变送器传输来的测量信号与给定值进行比较，并对比较结果进行调节运算，以输出作为控制信号。
常用的常规控制规律包括位式调节、PID 调节等；执行单元：控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行机构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用。
∙测量：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。
∙测量范围是指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值”，也就是被测量可按规定的准确度进行测量的范围。
量程是指测量范围的上限值和下限值的代数差。
∙测量误差：绝对误差∆=测量值x-真实值x 0相对误差γ=∆/x 0⨯100%；∙仪表误差： %100m a x ⨯∆=量程δ；（整体上评价仪表测量的好坏） ∙精确度仪表精度等级a （去掉仪表误差的“±”号和“%”）a=0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，等仪表精度等级的划分和选择。
∙仪表变差（变差应小于或等于仪表的基本误差）%100%100maxmax⨯∆=⨯-=量程量程反行程测量值正行程测量值变差合格仪表，仪表的变差应小于仪表的允许误差。
成分分析仪表有哪些
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成分分析仪表有哪些
工业生产过程中，成分是最直接的控制指标。
对于化学反应过程，我们要求产量多，收率高；对于分离过程，我们要求得到更多的纯度合格产品。
为此，一方面要对温度、压力、液位、流量等变量进行观察、控制，使工艺条件平稳；另一方面又要取样分析、检验成分。
例如在氨的合成中，合成气中一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）含量一高，合成塔触媒会中毒；氢氮比不适当，转换率会低。
像这些成分都需要进行分析。
又如在石油蒸馏中，塔顶及侧线产品的质量不仅取决于沸点温度，也与比重等许多物性参数有关。
大气环境监测分析，需要对有关气体成分参数进行测量。
因此，对于成分、物性的测量和控制是非常重要的。
常见的成分和物性检测仪表有热导式气体分析仪、磁导式含氧量检测仪、氧化锆分析仪、红外线成分检测仪、电导式浓度检测仪、色谱分析仪、酸度（pH）检测仪、湿度检测仪、密度检测仪、水质浊度计、溶解氧分析仪、微量氧分析仪、可燃气体及有毒气体报警器等。
自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料
1根本知识引论1、测量围、测量上、下限及量程测量围：仪器按照规定的精度进展测量的被测变量的围测量下限：测量围的最小值测量上限：测量围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值到达稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比灵敏度YU ∆=∆误差绝对误差：∆maxδ绝对误差 =示值－约定真值相对误差：δ相对误差〔%〕= 绝对误差/约定真值引用误差：maxδ引用误差〔%〕= 绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差〔%〕 = 最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差准确度仪表的准确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。
准确度划分为假设干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进展运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：二者严密相关，相辅相成，是控制系统的重要根底1.2 典型检测仪表控制系统的构造是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及根底，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现*些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比拟，并对由此产生的偏差进展比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。
热工测量仪表习题
第1章绪论思考题1．测量过程包含哪三要素2．什么是真值真值有几种类型3．一个完整的测量系统或测量装置由哪几部分所组成各部分有什么作用4．仪表的精度等级是如何规定的请列出常用的一些等级。
5．什么是检测装置的静态特性其主要技术指标有哪些6．什么是仪表的测量范围及上、下限和量程彼此有什么关系7．什么是仪表的变差造成仪表变差的因素有哪些合格的仪表对变差有什么要求8．有人想通过减小表盘标尺刻度分格间距的方法来提高仪表的精度等级，这种做法能否达到目的\9．用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级可否用一台精度等级为级，量程为0~25MPa的标准表来检验一台精度等级为级，量程为0~的压力表为什么习题1．某弹簧管压力表的测量范围为0~，精度等级为级。
校验时在某点出现的最大绝对误差为，问这块仪表是否合格为什么2．现有两台压力检测仪表甲和乙，其测量范围分别为0~100kPa和-80~0kPa，已知这两台仪表的最大绝对误差均为，试分别确定它们的精度等级。
3．某位移传感器，在输入位移变化1mm时，输出电压变化300mv。
求其灵敏度。
4．某压力表，量程范围为0～25MPa，精度等级为级，表的标尺总长度为270°，给出检定结果如下所示。
试求：（1）各示值的绝对误差；（2）仪表的基本误差，该仪表合格否（3）】（5.550℃、0℃～1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过％，问选用哪块表合适6. 有一台精度等级为级、测量范围为0～10MPa的压力表，其刻度标尺的最小分格应为多少格第2章测量误差分析与处理1.请分别从误差的数值表示方法、出现的规律、使用的条件和时间性将误差进行分类。
2.;3.何谓系统误差系统误差有何特点4.试举例说明系统误差可分为几类如何发现系统误差5.随机误差产生的原因是什么随机误差具有哪些性质6.为什么在对测量数据处理时应剔除异常值如何判断测量数据列中存在粗大误差7.对某一电压进行了多次精密测量，测量结果如下所示（单位为mV）：，，，，，，，，，，，，，，，，试写出测量结果表达式（置信概率为%）。
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲英文名称：Automatic Instruments and Process Control 课程编号：适用专业：自动化学时： 54 学分： 3课程类别：专业方向课课程性质：限选课一、课程的性质和目的《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。
本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
二、课程教学内容概述主要内容：1、自动化仪表的概念及其发展；2、DDZ仪表及其控制系统；3、自动化仪表的基本性能指标。
第一章检测仪表基本内容和要求：1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法；2、掌握热电偶的测温原理及其应用；3、掌握热电阻的测温原理及其应用；4、理解温度变送器的基本结构；5、了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理；6、理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理；7、理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。
8、理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用；9、理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理；10、了解成分分析仪表的基本概念。
教学重点：1、常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理及其应用。
2、分度表，分度号，热电偶的冷端延伸和冷端补偿，热电阻的三线制；3、差动电容压力变送器工作原理；4、差压流量计的流量公式；5、差压变送器的零点迁移原理。
第二章调节器基本内容和要求：1、重点掌握PID调节规律的原理及其应用；2、理解PID模拟电路的结构原理；了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识；3、理解数字PID算法基本表达式及其原理；4、简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
PID调节规律的原理及其应用；第三章集散控制系统和现场总线控制系统基本内容和要求：1、了解单回路可编程调节器的概念2、了解DCS系统的基本概念；3、理解DCS系统的结构特点及其组成；4、理解DCS控制站和操作站的功能；5、了解FCS系统的基本概念；第四章执行器和防爆栅基本要求1、熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念；2、熟悉调节器流量特性的定义及其应用；3、理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则；4、了解电动执行器及电气转换器的基本原理；5、简单了解工业控制系统防爆的基本概念。
成分分析仪表
By Champagne 有关成分分析仪表的文献阅读札记[内容提要]：成分分析仪表是自动化控制仪表的一个分支，它的出现主要源于石油、化工、冶金、电力、食品、制药、轻工等行业以及环境保护、生物工程领域的需要。
通过对与相关文献检索和阅读，这篇札记将从成分分析仪表的分类、原理、应用等方面进行汇总归纳，并进行理解性质的相关阐述。
[关键词]：成分分析仪表结构原理特性分类参数自动控制不同于温度、压力、液位、流量等物理量，在生产以及其它控制过程中，我们常常需要对物质成分组成这一过程变量进行检测、分析、控制。
这就是成分分析仪表的最主要的功能和应用。
具体而言，成分分析仪表是专门用来测定物质化学成分的一类仪器。
所谓物质的化学成分，是指一种化合物或混合物是由哪些种类的分子、原子或原子团组成，以及这些分子、原子或原子团的含量是多少，或者各种物质成分的比率是多少。
更具体的讲，成分分析一般包括两方面的内容：一是确定物质的化学组成，即物质是由哪些分子、原子或原子团组成，这是定性分析的内容；另一个是确定物质中各种成分的相对含量，这是定量分析的内容。
但是无论定性分析还是定量分析，都是利用物质所含的组分在物理或化学性能方面的差异进行的，如光学、声学、力学、电学、磁学等方面的差异，以便比较精确的测量这些组分的含量。
由此可见，成分分析仪表的工作原理具有更宽的选择范围，因而仪表的种类多，而且差别比较大。
成分分析仪表的分类主要按照应用场合的不同来划分，具体可分为实验分析仪表和过程分析仪表两类。
它们的区别是：过程分析仪表具有连续、可靠、精确的向操作人员或自动控制装置及时提供工艺过程质量信息的功能，在结构上具有能够自动地连续采样，对试样进行预处理、自动的进行分析、信号的处理和远距离传输以及抗干扰等装置或部件，其结构比实验室分析仪表复杂，但是精度相对较低。
虽然过程分析仪表只占成分分析仪表的少数，但是它们在生产过程中起到重要而且特殊的作用。
按照测量原理的不同，成分分析仪表可具体分为以下八类：（1）电化学式分析仪表：如电导式、电量式、电位式等；（2）热学式分析仪表：如热导式、热化学式、热谱式等；（3）磁学是分析仪表：如磁性氧量分析仪、核磁共振波谱仪等；（4）光学式分析仪表：如分析式光学分析仪、发热式光学分析仪等；（5）射线式分析仪表：如X射线分析仪、γ射线分析仪、同位素分析仪等；（6）色谱分析仪表：如气相色谱仪等；（7）电子光学和离子光学分析式仪表：如电子探针、质谱仪、离子探针等；（8）物质性测量仪表：如水分计、粘度计、湿度计、密度计、电导率测量仪等。
成分分析仪表
9.3 工业常用自动分析仪表
工业用自动分析仪表种类很多，我们仅介绍其中较 常用的热导式气体分析器、红外线气体分析器、氧化锆 氧分析器、气相色谱分析仪、酸度检测仪表和湿度检测 仪表。
9.3.1 热导式气体分析器
热导式气体分析器是一种使用最早的、应用较广的 物理式气体分析器，它是利用不同气体导热特性不同的原 理进行分析的。
本章将介绍几种常用的自动分析仪表。
9.2 自动分析仪表的基本组成
工业自动分析仪表的基本组成如图9-1所示。
图9- 1 工业自动分析仪表的基本组成
自动取样装置的作用是从生产设备中自动、连续、 快速的提取待分析样品。
预处理系统可以采用诸如冷却、加热、气化、减压、 过滤等方式对所采集的分析样品进行适当的处理，为分析 仪器提供符合技术要求的试样。
1. 工作原理
氧化锆氧分析器基于电化学分 析方法，利用氧化锆固体电解质原 理工作。由氧化锆固体电解质做成 氧化锆探测器（简称探头），直接 安装在烟道中，其输出为电压信号 ，便于信号传输与处理。
氧化锆对氧的检测是通过氧化 图9-2 氧浓差电池原理示意图 锆组成的氧浓差电池。图9-2为氧化 锆探头的工作原理图。
第9章 成分分析仪表
9.1 成分分析方法及分类 9.2 自动分析仪表的基本组成 9.3 工业常用自动分析仪表
9.1 成分分析方法及分类
成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析的仪表。 使用成分分析仪表可以了解生产过程中的原料、中间产品 及最终产品的性质及其含量。
9.1.1 成分分析方法
成分分析方法分为两种类型，一种是定期取样，通 过实验室测定的实验室人工分析方法；另一种是利用可 以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表进行 自动分析的方法。
气体成分分析仪表检测仪表-PPT
第六节 气体成分分析仪表
►单原子分子气体与无极性得双原子分子气体不吸收红外 线,而具有异核分子得大多数气体在某些特定得波长下对 红外线有强烈得吸收
►气体吸收了红外线辐射以后,温度升高使压力(体积)增加 ►气体对红外线得吸收遵循朗伯—比尔定律,即
I ►检测原理
▪ 在电池得负极: 2O2 O2 px 4e
▪ 电池反应:
O2 pR O2 px
▪ 浓差电势得大小可由能斯特公式决定:
E RT ln pR nF px
▪ pR为参比气体氧分压,一般用空气作参比气体,则pR ＝21000Pa(视地区环境不同)
第六节 气体成分分析仪表
►氧化锆探头与变送器
四、红外式气体分析仪
►气体对红外线得吸收
▪ 红外线就是指波长为0、76～1000μm范围内得电 磁波。既然它就是一种电磁波,因此它具有折射、 反射、散射、干涉与吸收等性质。红外线气体成 分检测主要就是利用红外线得吸收性质。归纳起 来具有以下特点:
►同种气体对红外线得吸收能力因红外线得波长不同而 不同。
▪ 下面我们以CO2红外线气体成分检测器得工作原 理。它就是双光束测量系统,灯丝通电后发出两束 强度几乎相等得红外线,波长一般在3～10μm,灯 丝一般采用镍铬合金丝。光路中装有切光片,可连 续遮段光源
▪ 为了简便起见,首先讨论一下切光片不动,并且没 有遮断光路得情况。一束红外线经过参比室,到达 检测器得左气室;另一束经过工作气室,到达检测
第六节 气体成分分析仪表
▪ 氧化钙固溶在氧化锆中,其中Ca＋2置换了Zr＋4得位 置,而在晶体中留下了氧离子空穴。空穴得多少与 掺杂量有关
▪ 如果在一块ZrO2电解质得两侧分别附上一个多孔 铂电极,若两侧气体得含氧量不同,则在两电极间 就会出现电势,该电势称为浓差电势
安全仪表规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为保障我国工业生产安全，防止事故发生，根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规，结合我国实际情况，制定本规定。
第二条本规定适用于我国境内所有涉及工业生产的安全仪表，包括压力表、液位计、温度计、流量计、测振仪、测速仪、测氧仪、测爆仪、测尘仪、测漏仪、测辐射仪、测声仪等。
第三条安全仪表的制造、销售、安装、使用、维护、检验和报废等环节，必须遵守本规定。
第四条安全仪表的制造、销售、安装、使用、维护、检验和报废等活动，应当遵循安全、可靠、经济、合理、便捷的原则。
第二章安全仪表的制造与销售第五条安全仪表的制造单位应当具备以下条件：（一）具备独立法人资格；（二）拥有符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准的生产设备；（三）具有专业技术人员和生产人员；（四）具备完善的质量管理体系和安全生产管理制度。
第六条安全仪表的销售单位应当具备以下条件：（一）具备独立法人资格；（二）具有合法的营业执照；（三）拥有符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准的产品；（四）具备完善的服务体系。
第七条安全仪表的制造单位应当对其产品进行严格的质量检验，确保产品符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准。
第八条安全仪表的销售单位应当对其销售的产品进行严格的质量检查，确保产品符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准。
第三章安全仪表的安装与使用第九条安全仪表的安装应当符合以下要求：（一）安装位置应当便于观察、操作和维护；（二）安装过程中应当保证仪表的准确性、可靠性；（三）安装完毕后，应当进行试运行和调试，确保仪表正常运行。
第十条安全仪表的使用应当符合以下要求：（一）操作人员应当经过专业培训，具备相应的操作技能；（二）使用过程中应当遵守操作规程，确保仪表正常运行；（三）定期对仪表进行检查、维护和保养，确保仪表的准确性、可靠性。
第四章安全仪表的维护与检验第十一条安全仪表的维护应当包括以下内容：（一）定期清洁仪表，保持仪表的清洁和整洁；（二）定期检查仪表的部件，及时更换损坏的部件；（三）定期检查仪表的传感器、执行器等关键部件，确保其正常工作。
第9章-成分分析仪表
第一节 氧化锆氧量计 二、氧化锆氧量计的工作原理
4 浓差电势的输出公式
正极：
O2＋4e →2O2 —
负极：
2O2 —→O2＋4e
能斯特公式：
p2 E RTln
p RTln2
nF
p1 p
nF 1
2 ——参比气样氧容积浓度； 1 ——待测气样氧容积浓度。
第一节 氧化锆氧量计 三、保证正确测量的条件
析仪等； ➢ （6）色谱分析仪器：如气相色谱仪等； ➢ （7）电子光学和离子光学式分析仪器：如电子探针、质谱仪、
离子探针等； ➢ （8）物性测量仪器：如水分计、粘度计、湿度计、密度计、电
导率测量仪等。
第九章 成分分析仪表
国别
美 国
项目
SO2 CO NOx O3 总烃 可吸入颗粒物
测定方法
自动监测仪器
5 为全面分析炉烟中各种成分，发展快速响应的自 动气相色谱仪受到重视。
6 取样点对分析正确性影响很大。
7 保证分析仪的快速响应性。
第一节 氧化锆氧量计 一、概述
氧化锆氧量计是最近二十年发展起来的一种新型烟 气氧含量分析测量仪表。 1）组成：传感器（锆头）和变送显示器 2）分类：按安装方式分为抽出式和直插式 3)应用：广泛应用在火力发电、采暖、炼油、化工、 轻纺、水泥等工业领域内。
➢ 热导式气体分析仪是使用最早的一种物理式气体分析 仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析 的。常用于分析混合气体中的、、、等组分的百分含 量。
➢ 原理： ➢ 各种气体都具有一定的导热能力，但是导热程度有
所不同，即各有不同的导热系数。经实验测定，气体 中氢和氦的导热能力最强，而二氧化碳和二氧化硫的 导热能力最弱。
❖被测气体的浓度不要太高。
过程仪表基础知识
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第二章、温度测量仪表
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失； 在冷却操作中移出热量。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
分析仪表介绍
第二节
一、基本知识
热导式气体分析器
在热传导过程中，不同物体的热传导率不同。对于彼此间无 相互作用的多组分混合气体，它的导热系数可近似地认为是 各组分导热系数的算术平均值，即 式中
• 显示仪表的电路较为复杂，从信号处理过程上来 看，确实可以将它作为一块独立仪表。因为它含 有接收（或检测）浓差电势的输入电路、将电势 信号处理成满足显示要求的转换放大电路以及输 出显示三大部组成。同其它显示仪表一样，仪表 中也含有用于对量程和测量零点的进行调整的量 程选择电路；转换放大部分在满足显示要求下， 可以对外输出标准信号，具有信号远传功能。近 年来在氧化锆分析仪的二次仪表中引入了CPU微 处理器，使氧化锆分析仪向着智能化发展，成为 测量氧含量的最为方便的检测工具。
分数为10-6～10-9数量级的氯、硫、磷化合物 ④分析速度快
一般分析可在几分到几十分内可以完成，某些快速分析1s内 可以分析数个组分。
二、基本知识 •气相色谱法（GC）是英国生物化学家 Martin A T P等人在研究液液分配色谱的基础上，于 1952年创立的一种极有效的分离方法，它可分 析和分离复杂的多组分混合物。目前由于使用 了高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处 理机，使得气相色谱法成为一种分析速度快、 灵敏度高、应用范围广的分析方法。
第四节 原子吸收分光光度计
一、原子吸收光谱法 原子吸收光谱法 又 称 原 子 吸 收 分 光 光 度 法，是基本正 蒸气中被测元素基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定 样品中被测元素含量的一种方法。 原子吸收光谱分析法的优点如下。① 检出限低，灵敏度高。
成分分析仪表分类
成分分析仪表分类
成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。
在现代工业生产过程中，必须对生产过程的原料、成品、半成品的化学成分、化学性质、黏度、浓度、密度、重度以及pH值等进行自动检测和自动控制，以达到优质高产、降低能源消耗和产品成本，保证安全生产和保护环境的目的。
成分分析仪表分类
成分分析的方法有两种类型，一种是定期采样并通过实验室测定的实验分析方法，另一种是利用仪表连续测定被测物质的含量或性质的自动分析方法。
成分分析仪表基于多种测量原理，在进行分析测量时，需要根据被测物质的物理或化学特性来选择适当的检测手段和仪表。
成分分析仪表按照测量原理来分，可以分为电化学式、热学式、光学式等。
按照使用场合来分，成分分析仪表又分为实验室分析仪表、过程分析仪表、自动分析仪表和在线分析仪表等。
过程分析仪表要求现场安装、自动采样、预处理、自动分析、信号处理以及远传，更适合生产过程的检测和控制，在过程控制中起着及其重要的作用。
自动分析仪表通常和试样预处理系统组成一个分析测量系统，以保证良好的环境适应性和高可靠性，其典型的基本组成图如图1所示。
图1典型分析仪表测量系统基本组成
自动采样装置从生产设备中自动快速地提取待分析的样品，预处理系统对该样品进行诸如冷却、加热、气化、减压和过滤等处理，为分析仪器提供符合技术要求的试样。
传感器是分析仪表的核心，不同原理的传感器将被测试样的信息转换为电信号输出，送信息处理系统进行数字信号处理，最后通过模拟、数字或屏幕图文的形式显示测量分析的结果。
整机自动控制系统用于控制各个部分的协调工作，使采样、处理和分析的全过程可以自动连续地进行。
自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案
1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系怎样？检测单元完毕对多种参数过程旳测量，并实现必要旳数据处理；仪表单元则是实现多种控制作用旳手段和条件，它将检测得到旳数据进行运算处理，并通过对应旳单元实现对被控变量旳调整。
关系：两者紧密有关，相辅相成，是控制系统旳重要基础1.2 经典检测仪表控制系统旳构造是怎样旳，各单元重要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调整单元—作用：被控对象：是控制系统旳关键检测单元：是控制系统实现控制调整作用旳及基础，它完毕对所有被控变量旳直接测量，也可实现某些参数旳间接测量。
变送单元：完毕对被测变量信号旳转换和传播，其转换成果须符合国际原则旳信号制式。
变：将多种参数转变成对应旳统一原则信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中旳参数变化被控对象旳过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时理解控制系统旳变化状况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调整单元：未来自变送器旳测量信号与给定信号相比较，并对由此产生旳偏差进行比例积分微分处理后，输出调整信号控制执行器旳动作，以实现对不一样被测或被控参数旳自动调整。
执行单元：是控制系统实行控制方略旳执行机构，它负责将调整器旳控制输出信号按执行构造旳需要产生对应旳信号，以驱动执行机构实现被控变量旳调整作用。
1.4 什么是仪表旳测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定旳精度进行测量旳被测变量旳范围。
上下限：测量范围旳最小值和最大值。
量程：用来表达仪表测量范围旳大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表旳敏捷度和辨别率？两者存在什么关系？敏捷度是仪表对被测参数变化旳敏捷程度。
辨别率是仪表输出能响应和辨别旳最小输入量，又称仪表敏捷限。
关系：辨别率是敏捷度旳一种反应，一般说仪器旳敏捷度高，则辨别率同样也高。
4 温度检测课后习题4.1国际实用温标旳作用是什么？它重要由哪几部分构成？答：作用：由其来统一各国之间旳温度计量。
分析仪表
第一节 概述分析仪器是用以测量物质（包括混合物和化合物）成分和含量及某些物理特性的一类仪器的总称。
用于实验室的称为实验室分析仪器，用于工业生产过程的称为过程在线自动分析仪表，亦秒为流程分析仪器。
在工业生产中，成分分析器为操作人员提供生产流程中的有用参数，或将这些对数送入计算机进行数据处理，以实现闭环控制或报警等。
利用成分分析仪表，可以了解生产过程中的原料、中间产品及成品的质量。
这种控制显然比控制其他参数（如温度、压力、流量等）要直接得多。
特别是与微机配合起来，将成分参数与其他参数综合进行分析处理，将更容易提高调节品质，达到优质、高产、低消耗的目标。
成分自动分析仪表利用各种物质的性质之间存在的差异，把所测得的成分或物质的性质转换成标准电信号怪便实现远送、指示、记录或控制。
一、过程分析仪表的组成一般的分析仪表主要由四部分组成，其原理框图如图2-1-1所示。
各部分功能如下。
1．采样、预处理及进样系统入分析器。
为了保证生产过程能连续自动地供给分析如果忽视这一点，往往会使仪器不能政党工作。
采样、图2-2-1 分析器组成原理框图预处理及进样系统一般由抽吸器、冷凝器、机械夹杂及化学杂质过滤器、干燥器、转化器、稳压器、稳定器和流量指示器等组成。
必须根据被分析的介质的物理化学性能进行选择。
2．分析器在分析器的功能是将被分析样品的成分量（或物性量）转换成可以测量的量。
随着科学技术的进步，分析器可以、采用各种非电量电测法中所使用的各种敏感元件，如光敏电阻、热敏电阻以及各种化学传感器等。
3．显示及数据处理系统用来指示、记录分析结果的数据，并将其转换成相应的电信号送入自控系统，以实现生产过程自动化。
目前很多分析仪器都配有微机，用来对数据进行处理或自动补偿，并对整个仪器的分析过程进行控制，组成智能分析仪器仪表。
4．电源对整个仪器提供稳定、可靠的电源。
二、取样与预处理系统安装在生产流程中的分析仪表是否能政党地工作，很大程度上取决于取样预处理系统性能的好坏。
成分分析仪表
小型化、专用化、简用化、家用化和个人化 落地式→ 台式→ 可移动式→ 便携式→ 袋装式→ 芯片实验室 芯片实验室（Lab on a chip, 在一个小芯片上实现采样、分离、 处理、反应、分析的微全分析μTAS 全过程）
微分析仪器：尺寸小、重量轻；试样量小，灵敏、高效、污染小…
各领域科技新成果、新发展已为此提供基础： 半导体激光器、高强度LED、光纤生化和化学传感器、
分析仪表（Analytical Instrument）
•
据统计，20世纪获诺贝尔奖的项目中有27项都是与分析仪器有关， 或者是借助分析仪器而取得的成就。在本世纪初又出现了“核磁成 像”技术奖。更有人断言 “每一次分析仪器的创新都推动了人类发 现自然的奥秘，解决长期存在的疑惑，进而推动了人类前进的步 伐”。 1992年诺贝尔化学奖得主R. R. Ernst说：“现代科学的进步越来 越依靠尖端仪器的发展”！
气相色谱仪1
气相色谱仪2
气相色谱仪3
气相色谱仪器
一、气相色谱流程
1-载气钢瓶；2-减压阀； 3-净化干燥管；4-针形阀； 5-流量计;6-压力表；7-进 气管；8-色谱柱 9-热导检 测器；10-放大器；11-温度 控制器；12-记录仪； 1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 2. 进样系统：进样器及气化室；
——气－固色谱中的固定相
原理 固定相是一种多孔、有较大比表面的吸附剂颗粒。试 样由载气带进柱子，即被吸附剂吸附。载气不断流过吸附剂时，已 被吸附的被测组分又被洗脱——脱附。脱附的组分随着载气前进时， 又可被前面的吸附剂吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表 面进行反复的吸附、脱附过程。由于被测物质中各组分的性质不同， 在吸附剂上吸附能力不同：较难被吸附的组分易被脱附，较快地移 向前面；易被吸附的组分移动较慢。经过一段时间，即通过一定量 的载气后，试样中各组分彼此分离而先后流出色谱柱。在气－固色 谱中，此法应用较多 所用吸附剂多为非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性 的硅胶，以及分子筛等。它们对各种气体吸附能力强弱不同，可根 据分析对象选用
第六章化工仪表及自动化-
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 控制器参数的工程整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
•又称单回路反馈控制系统； •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成； •利用反馈闭环进行控制的系统； •其组成方框图为：
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后（时间常数）
测量元件，特别是测温元件，存在热阻和热 容，自身具有一定的时间常数，因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大，上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用， 控制质量达不要求。
别组成控制系统时，则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中，塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度，势必造成相互干扰，使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正，则通常需要组成复杂控制系统，增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求：T0适当小些，使反应灵敏，控制及时、 减小稳定过渡时间，提高控制质量。
例如，对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同
成分分析仪表 ppt课件
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成分分析仪表概述
成分是指混合气体或液体中的各个组分。
成分检测的目的是要确定某一种或全部组分在混合气体(液体)中所占的 百分含量。
检测锅炉燃烧系统中烟道气中，O2,CO,CO2含量。
原理：利用被测样品中待测组分的某一物理或化学特性与其他组分有较 大差异而工作的。
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一、检测方法
电流
Q ' I Rn
2
11
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2 c1 (2 3 4 1 2
)
热平衡时，电阻丝所产生的热量Q’与通 过气体传导散失的热量Q相等，得：气室内半径
rc 电阻丝半径 I ln rn Rn Rn R0 [1 (tc )] 2 l
2
电阻变化Rn与λ 之间为单值关系，实现 了通过测量Rn大小计算出λ的大小。
成分参数的检测方法主要有化学式、物理式和 物理化学式等。其中化学式和物理式检测方法 是利用被测样品中待测组分的某一化学或物理 性质比其他组分有较大差别这一事实工作的。 氢气的导热系数比其他气体大得多，由此构成 的热导式检测方法可检测混合气体中的氢含量； 热导式检测技术 ----H2的导热系数比其他气体大很多。
6. 显示环节
7. 整机自动控制系统
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三、常用仪表的分类 1、按被测成分分 氧、氢、二氧化碳、盐、二氧化硅 2、按仪器的工作原理分
（1）电化学式分析仪器：如电导式、电量式、电位式等；
（2）热学式分析仪器：如热导式、热化学式、热谱式等； （3）磁学式分析仪器：磁性氧量分析仪，核磁共振波谱仪等；
混合气体的总热导率测定 ？
课程思政设计与实施方法的探索与应用
课程思政设计与实施方法的探索与应用白康，苏杰，李冰（华北电力大学自动化系，河北保定071003）摘要为促进专业课程中课程思政效果的有效落地，教师必须重视教学设计，而教学设计需同时实现传授知识、培养能力和塑造价值三维目标。
文章介绍了隐性教育潜隐性、渗透性、愉悦性和开放性的特点，并选取两门校级课程思政示范课的三个教学案例，对课程思政元素挖掘及整体教学设计的有效方法进行了阐述，最后对课程思政教学提出了几点建议。
关键词课程思政；隐性教育；教学设计中图分类号：G642文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2022.14.018BAI Kang,SU Jie,LI Bing(Department of Automation,North China Electric Power University,Baoding,Hebei071003) Abstract In order to realize the effective implementation of the course ideological and political effect in professional courses,we must pay attention to the teaching design,and the teaching design needs to realize the three-dimensional goal of imparting knowledge,cultivating ability and shaping value.It introduces the characteristics of latent, permeability,happy talk and openness in recessive education,selects three teaching cases of two ideological and political demonstration courses,expounds the effective methods of ideological and political element mining and the overall teaching design,and finally put forward several suggestions for ideological and political teaching.Keywords curriculum thinking and politics;hidden education;teaching design《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，“全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措”，课程思政现已成为高校教育教学改革的重中之重，如何设计实现专业课程思政的教育价值和效果，对每一位高校教师都是挑战。
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二、二氧化钛氧浓度传感器
半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体， 对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的 氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。 图2-26是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度 传感器结构图及测量转换电路。二氧化钛气敏电阻 与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。当氧气 含量减小时，RTiO2的阻值减小，Uo增大。 在图b中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt 起温 度补偿作用。当环境温度升高时，TiO2气敏电阻的 阻值会逐渐减小，只要Rt也以同样的比例减小，根 据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了测量误差。
家庭用煤气报警器
家庭用液化气 报警器
一氧化碳传感器
其他气体传感器 甲烷传感器
NH3传感器
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浓度传感器结构及测量转换电路
a）结构 b）测量转换
半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体， 电路 对氧气十分敏感。大时，氧原子进入二氧 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。
a）气敏烧结体 b）气敏电阻外形 c）基本测量转换电路 1—引脚 2—塑料底座 3—烧结体 4—不锈钢网罩 5—加热 电极 6—工作电极 7—加热回路电源 8—测量回路电源
气敏电阻外形
其他可燃性气体传感器
酒精传感器
酒精测试仪
呼气管
酒精传感器的选择性
气敏半导体的灵敏度特性曲线
观察右图这 些曲线，有何特 点？可以得出哪 些启示？请说明 非线性特性对浓 度超限报警是否 有利，为什么？
第六章 成份分析仪表 作用：在生产过程中，研究和检测 物质的化学组成、结构、物理性质以及 控制流程用的某些参数，以提高产品质 量，降低能耗。
第一节
气敏电阻
使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种 气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、 电压信号。 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和测量氧 气浓度的两大类。 一、还原性气体传感器 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升 高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、 酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。 测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等 金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其它添加剂，按 一定比例烧结而成的半导体器件。
MQN型气敏电阻结构及测量电路
MQN型气敏半导体器件是由塑料底座、电极引 线、不锈钢网罩、气敏烧结体以及包裹在烧结体中的 两组铂丝组成。一组铂丝为工作电极，另一组（下图 中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。 气敏电阻工作时必须加热到200300℃，其目的 是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏 电阻表面的污物（起清洁作用）。
图2-26 TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路
a）结构
b）测量转换电路
1－外壳（接地）2－安装螺栓 3－搭铁线 4－保护管 5—补偿电阻 6－陶瓷片 7－TiO2氧敏电阻 8－进气口 9－引脚
氧浓度传感器外形
可用于汽车尾气测量
汽车尾气分析
有毒气体传感器的使用