冶金过程控制技术(上)

第一章 自动检测技术基础

1.自动检测技术主要介绍工业过程控制中温度、压力、流量、物位、成分、机械量等的检测原理、方法与检测仪表。

2.检测：检测即测量，是为准确获取表征被测对象特征的某些参数的定量信息，利用专门的技术工具，运用适当的实验方法，将被测量与同种性质的标准量(即单位量)进行比较，确定被测量对标准量的倍数，找到被测量数值大小的过程。

3.检测的基本方法：①接触式与非接触式；②直接、间接与组合测量；③偏差式、零位式与微差式测量。

4.检测仪表的组成：被测对象、传感器、变送器、显示、记录装置。

5.传感器：其作用是感受被测量的变化并产生一个与被测量呈某种函数关系的输出信号。

6.变送器：其作用是将敏感元件输出信号变换成既保存原始信号全部信息又更易于处理、传输及测量的变量。

7.显示(记录)仪表：其将测量信息转变成人感官所能接受的形式，是实现人机对话的主要环节。

8.检测仪表的分类：①按被测参数性质分类：过程参数(温度、压力、流量、物位、成份)、电气参数(电能、电流、电压)与机械量(位移、速度、振动)检测仪表；②按使用性质分类：实用型、范型和标准型仪表；③按工作原理分类：模拟式、数字式和图像式仪表。

9.测量范围: ymin ～ ymax ，测量量程: yFS=ymax-ymin 。

10.准确度：准确度也称精确度，是指测量结果与实际值相一致的程度，是测量的一个基本特征。

11. Δmax —仪表所允许的误差界限，即最大绝对误差；yFS —仪表量程。

12.通常用准确度(精度)等级来表示仪表的准确度，其值为准确度去掉“±符号”及“%”后的数字再经过圆整取较大的约定值。（0.5、1.0、1.5、2.5）

13.线性度： Δm —最大偏差；yFS —仪表量程。 14. 变差产生的原因：检测装置中的弹性元件、机械传动中的间隙和内摩擦、磁性材料的磁滞。 15.检测仪表的主要性能指标：测量范围与量程、准确度与准确度等级、线性度、max FS

100%100%Δy =⨯=⨯仪表的允许误差准确度仪表的量程FS

100%m y δ∆=⨯线性度max FS Hmax FS

100% 100%y y y y -=⨯∆=⨯上行下行变差

变差、重复性、分辨力。

16.绝对误差Δ：被测量的测量值(x i)与真值(x o)之差，即Δ=x i- x o

17.相对误差：①实际相对误差：约定值为被测量的真值，δ实=Δ/x o×100%；

②给出值相对误差：约定值可选测量值、标称值、实验值、示值、刻度值等，δ给=Δ/x i×100%；

③引用误差：约定值为仪表量程yFS，δ引=Δ/yFS×100%，仪表的最大引用误差即为仪表的量程。

18.误差分类：①按误差出现规律分类：系统误差、随机误差和粗大误差；②按仪表工作条件分类：基本误差和附加误差。

第二章温度检测与仪表

1.温标：温度的数值表示称为温标。温标三要素：温度计、固定点和内插方程。

2.测温方法分类：①按测量方法可类：接触式和非接触式；②按工作原理分类：膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等；③按输出方式分类：自发电型、非电测型等；④按用途分类：基准温度计和工业温度计。

3.非接触式测温：通过热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。

4.热电偶温度计特点：结构简单，测量范围宽，准确度高，热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换。

5.热电效应：当两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果两个结合点处的温度不相等，则回路中就会有电流产生，即回路中会有电动势存在，这种现象叫做热电效应。

6.回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。

7.闭合回路总热电动势应为接触电势和温差电势的代数和。

8.①只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，且两端温度必须不同；②热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关，与热电偶丝的大小尺寸及沿程温度分布无关。

9.均质材料定律：由一种均质材料组成的闭合回路，不论沿材料长度方向各处温度如何分布，回路中均不产生热电势。

10.中间导体定律：在热电偶测温回路中插入第三种(或多种)导体，只要其两端温度相同，则热电偶回路的总热电势与串联的中间导体无关。（应用：金属熔体温度与金属表面温度测量）

11.中间温度定律：在热电偶测温回路中，测量端的温度为T，连接导线各端点的温度分别为T n和T0，如果A与A’、B与B’的热电性质相同，则总的热电动

势等于热电偶的热电动势E AB(T，T n)与连接导线的热电动势E A’B’(T n ,T0)的代数和，其中Tn为中间温度，即:

E ABB’A’(T,T n,T0)=E AB(T,T n)+ E A’B’(T n,T0)=E AB(T,T n)+ E AB(T n,T0)

12.热电偶结构:一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。

13.标准热电偶：①贵金属热电偶S、R、B；②廉价金属热电偶K、N、T、E、J。

14.铠装热电偶特点：热惰性小，反应快，机械强度高，挠性好，耐高温，耐强烈震动和耐冲击；适用场合：用于快速测温或热容量很小的物体的测温部位，还可用于高压设备上测温。

15.快速微型热电偶（消耗式热电偶）适用场合：高温熔体(钢水、铁液等金属熔体)的温度测量（快速铂铑热电偶、快速钨铼热电偶）。

16.薄膜式热电偶适用场合：壁面温度≤300℃的快速测量。

17.钨铼热电偶是最成功的难熔金属热电偶，可以测到2400—2800℃高温，但在高温下易氧化，只能用于真空和惰性气氛中。

18.冷端温度补偿的原因：①要尽量得到热电势E和被测温度t的单值函数关系；

②实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以t0=0℃为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原因，参比端温度t0往往不稳定，也不一定恰好等于0℃。

19.常用的冷端补偿方法：冰点法、计算法、冷端补偿器法、补偿导线法。

20.热电偶正向串联→提高仪表的灵敏度；热电偶反相串联→测量温度变化的速度；热电偶并联→测量温场的平均温度。

21.热电阻温度计：热电阻温度计是基于热电阻效应（电阻体阻值随温度变化而