仪器仪表基础知识资料

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1、仪器仪表基础知识 仪表基础知识仪表分类检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（很少见）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随着微处理机的蓬勃好燕尾服，根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。 显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多

2、点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。 调节仪表可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。 这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均

3、不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压检测仪表，若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。压力的解释： 1、 大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。 2、 差压（压差）：两个压力之间的相对差值。 3、 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。 绝对压力是相对零压力而言的压力。 4、 表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个正

4、值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压0。 5、 负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压0。 6、 静态压力：一般理解为“不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值”。 7、 动态压力：和“静态压力”相对应，“随时间快速变化的压力，即动压是指单位体积的流体所具有的动能大小。”通常用1/22计算。式中流体密度；v流体运动速度。” HART协议和现场总线技术有哪些异同？ HART和现场总线技术都可以实现对现场设备的状态、参数等进行远程访问。同时，两

5、种技术都支持在一条总线上连接多台设备的联网方式。HART和现场总线都采用设备描述，实现设备的互操作和综合运用。所以，它们之间有一定的相似之处。 它们之间的不同有以下四点： 1）现场总线采用真正的全数字通信，而HART是以FSK方式叠加在原有的420mA模拟信号上的，因此可以直接联入现有的DCS系统中而不需要重新组态； 2）现场总线多采用多点连接，HART协议一般仅在做监测运用的时候才会采用多点连接方式； 3）用现场总线组成的控制系统中，设备间可以直接进行通信，而不需要经过主机干预； 4）现场总线设备相对HART设备而言，可以提供更多的诊断信息。 所以现场总线设备适用于高速的网络控制系统中，而H

6、ART设备的优越性则体现在与现有模拟系统的兼容上。 智能压力/差压变送器较模拟变送器有什么优越性？ 智能化仪表的优越性主要有： 对仪表制造过程简化调校过程、补偿传感器缺陷（如线性化、环境因素补偿等）、提高仪表性能、降低制造成本、可形成多参数复合仪表。 对仪表安装调试过程简化安装调试过程（如对线、清零）、降低安装调试成本。 对仪表运行过程提高测量质量、有利于进行软测量、便于仪表的维护校验和资产管理（需要系统和设备管理软件的支持）。 压力/差压变送器有哪些选型原则？ 在压力/差压变送器的选用上主要依据：以被测介质的性质指标为准，以节约资金、便于安装和维护为参考。如被测介质为高黏度易结晶强腐蚀的场合

7、，必须选用隔离型变送器。 在选型时要考虑它的介质对膜盒金属的腐蚀，一定要选好膜盒材质，变送器的膜盒材质有普通不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢、钽膜盒材质等。 在选型时要考虑被测介质的温度，如果温度高一般为200400，要选用高温型，否则硅油会产生汽化膨胀，使测量不准。 在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必须与应用场合相符合。从选用变送器测量范围上来说，一般变送器都具有一定的量程可调范围，最好将使用的量程范围设在它量程的1/43/4段，这样精度会有保证，对于微差压变送器来说更是重要。实践中有些应用场合（液位测量）需要对变送器的测量范围迁移，根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量

8、，迁移有正迁移和负迁移之分。 为何变送器输出固定在20.8mA？如何解决？ 变送器输出固定在20.8mA，表示当前主过程变量大于传感器的设定量程上限，仪表处于输出饱和状态。可以进行以下几项检查： 1）检查设定的传感器量程上限或传感器极限量程是否大于或等于当前被测信号，确定所选的传感器型号和设定量程的正确性； 2）检查导压管是否存在泄漏或堵塞，如果使用引压阀，检查阀门是否完全打开； 3）确认引入的被测信号是稳定的输入量；如果被测量是液体，确认不存在残留气体；如果被测量事干燥气体，确认不存在液体； 4）检查传感器法兰测是否存在沉淀，法兰是否有被腐蚀现象； 5）如果是远传法兰型变送器，检查两个被测信

9、号间是否存在位差，计算由位差所引起的差压是否大于传感器量程； 6）检查供电电源是否在12V24VDC之间； 7）利用手持操作器对仪表进行自检和参数读取，检验是否智能电子部件故障或未经初始化。 变送器的维护工作主要包括以下几个方面： 1) 巡回检查： 仪表指示情况，仪表示值有无异常； 气动变送器气源压力是否正常； 电动变送器电源电压是否正常； 环境温度、湿度、清洁状况；仪表和工艺接口、导压管和阀门之间有无泄漏、腐蚀。 2) 定期维护： 定期检查零点，定期进行校验； 定期进行排污、排凝、放空； 定期对易堵介质的导压管进行吹扫，定期灌隔离液。 3) 设备大检查： 检查仪表使用质量，达到准确、灵敏，指

10、示误差、静压误差符合要求，零位正确； 仪表零部件完整无缺，无严重锈垢、损坏，铭牌清晰无误，紧固件不得松动，接插件接触良好，端子接线牢固；技术资料齐全、准确、符合管理要求。 质量流量控制器的工作压差范围是个什么概念? 质量流量控制器(MFC)中设置有一个气体流量调节阀门，阀门能使通过控制器的流量从零调节到测量的满量程，在工作的过程当中，控制器的入口和出口之间会产生一个气压降，即压差。MFC的工作压差范围通常为0.10.3MPa，若压差低于最低值(0.1 MPa)，有可能控制达不到满量程值;若高于最高值(0.3MPa)，有可能关闭时流量不能小于2%F.S。用户使用MFC时，无论用户工作的反应室是真

11、空还是高压，应做到使MFC进出气两端的压差保持在所要求压差范围之内，并且要求气压要相对稳定。 电磁流量计常见故障现象有： （1）无流量信号；（2）输出晃动；（3）零点不稳；（4）流量测量值与实际值不符；（5）输山信号超满度值5类。 经常采用的检查手段或方法及其检查内容有哪些？ （1）通用常规仪器检查 （2）替代法 利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性，以替代法判别故障所在位置。 （3）信号踪迹法 用模拟信号器替代传感器，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试电磁流量转换器。 检查首先从显示仪表工作是否正常开始，逆流量信号传送的方向进行。用模拟信号器测试转换器，以判断故障发生在

12、转换器及其后位仪表还足在转换器的上位传感器发生的。若足转换器故障，如有条件可方便地借用转换器或转换器内线路板作替代法调试；若是传感器故障需要试调换时，因必须停止运行，关闭管道系统，因涉及面广，常不易办到。特别是大口径流量传感器，试换工程量大，通常只有在作完其他各项检查，最后才下决心，卸下管道检查传感器测量管内部状况或调换。 使用超声波流量计应注意哪些问题？ （1）根据介质、流量及工作场地的不同，选择合适的流量计型式； （2）根据不同型式的超声波流量计以合理的方式安装换能器； （3）定期维护，经常检查流量计工作状态、显示器的连接； （4）定期校准流量计。 我厂污水排放测量用的是电磁流量计，流量计

13、安装前经过了检定，可计量数据一直和其他流量计指示的量值不一致，原因何在？ 极有可能是安装位置不对。若流量计装于系统的最高处，管道中的气泡会严重影响计量精度；或流量计装在流体向下流动的垂直管道上，有可能产生非满管流。建议将流量计装在系统位置较低的水平管道上或向上流动的垂直管道上，最好在系统中安装消气器或排气阀 什么是质量流量计？什么是质量流量控制器？ 质量流量计，即Mass Flow Meter（缩写为MFM）, 是一种精确测量气体流量的仪表，其测量值不因温度或压力的波动而失准，不需要温度压力补偿。 质量流量控制器, 即Mass Flow Controller（缩写为MFC）, 不但具有质量流量

14、计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，即用户可根据需要进行流量设定，MFC自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。简单地说,质量流量控制器就是一个稳流装置, 是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。 质量流量计/质量流量控制器的主要优点是什么？ (1)流量的测量和控制不因温度或压力的波动而失准。 对于多数流量测控系统而言，很难避免系统的压力波动及环境和介质的温度变化。对于普通的流量计，压力及温度的波动将导致较大的误差；对于质量流量计/质量流量控制器，则一般可以忽略不计。 (2)测量控制的自动化 质量流量计/质量流量控制器可以将

15、流量测量值以输出标准电信号输出。这样很容易实现对流量的数字显示累积流量自动计量数据自动记录计算机管理等。对质量流量控制器而言，还可以实现流量的自动控制。通常, 模拟的MFC/MFM输入输出信号为0+5V或420mA, 数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串行通讯口, 能非常方便地与计算机连接, 进行自动控制。 (3)精确地定量控制流量 质量流量控制器可以精确地控制气体的给定量，这对很多工艺过程的流量控制对于不同气体的比例控制等特别有用。 (4)适用范围宽 有很宽的工作压力范围，我们的产品可以从真空直到10MPa; 可以适用于多种气体介质（包括一些腐蚀性气体，如HCL）；有很宽的流量范围，我们的产品最小流量范围可达05 sccm，最大流量范围可达0200 slm。流量显示的分辨率可达满量程的0.1%, 流量控制范围是满量程的2100% (量程比为- 50:1), 因此在很多领域得到广泛应用。 雷达物位测量装置前景广阔 我国这些