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1、目录第一篇 过程测量仪表1第1章概述1一、仪表的分类2二、自动化仪表的发展概况2三、测量过程2四、测量误差及性能指标3第2章压力测量及变送5第一节概述5第二节弹性式压力计6第三节压力传感器与变送器8第四节压力仪表选用、安装与校验10第3章物位测量及变送14第一节概述14第二节浮力式液位计14第三节差压式液位计17第四节其它物位计19第4章流量测量及变送20第一节概述20第二节差压式流量计21第三节靶式流量计25第四节容积式流量计26第五节转子流量计28第5章温度测量及变送29第6章显示仪表29第一篇 过程测量仪表第1章 概述生产过程自动化基本概念在生产过程中，利用自动化仪表装置来检测、显示、控
2、制生产过程中的重要工艺参数，自动的维持生产过程的正常进行，当工艺参数受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动的调回到规定的参数范围内。生产过程自动化系统分为以下几类：自动检测系统、自动信号联锁保护系统、自动操作系统、自动调节系统。自动调节系统：温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统。人工控制过程、自动控制过程。如何替代人工调节，完成自动调节的功能。自动控制方框图：如果是人工控制，那么人应该通过眼睛观察液位是高于还是低于规定的液位，在根据大脑的分析得到是开大还是关小阀门，在发出指令通过手来执行关小还是开大阀门。如果是自动控制的系统，通过检测环节测量被测参数，通过测量变送器吧测量结果和给定值进
3、行比较，在比较环节把测量值Pv和给定值Sv进行比较，Dv=Sv-Pv,通过调节器来判断Dv是大于0还是小于0，得到MV值，把MV发送给执行器，执行器可以执行对调节阀的开闭，从而完成对调节对象的调节。四个方框分别代表控制系统的不同环节，它们的连接方式是信息流而不是物质流，信息的流动，是个理想的关系，箭头表示信息的流动方向。这里可以了解一下自动控制系统是如何实现的。这就是自动控制系统的方框图。一、 仪表的分类1. 安仪表工作所需能源分类：气动、电动、液动（仪表需要对它提供能源才能工作。）气动仪表通过提供压缩空气，通常是0.14MPa的压缩空气；通过膨胀来做功。液动通过液体液压的方式来提供动力。现在
4、主要是电动仪表。2. 按系统组成结构分：基地式仪表、单元组合式仪表、组件组装式仪表、分散综合控制系统。单元组合式：安装功能来分组，把不同功能的仪表连接起来，各个模块之间具有互换性，目前是一种比较主要的形式。组件组装式仪表：通过插卡的形式放在计算机的总线槽里面。综合控制系统：可以替换以前很多多个单台仪表组成的计算机控制系统，当前的主流。3. 按防爆能力分：普通型、隔爆型、安全火花型主要是使用在化工企业中，隔爆型：通过外壳和外界隔离。安全火花型：又叫本安型，本质安全型。二、 自动化仪表的发展概况基地式仪表阶段单元组合式仪表阶段很多现场仪表都是这样的方式。以微处理器为基本部分的控制装置阶段重点：测量
5、方法，测量仪表概念，测量误差，仪表的性能指标三、 测量过程1. 测量过程用一个已知量（单位）与被测量比较，收集信息的过程：A=g *Uxg：测量比值UX：测量单位测量过程就是一个信息的获取的过程。2. 测量方法a) 根据测量方式分：i. 直接测量测量直接得到结果的测量；ii. 间接测量不能直接得到测量结果，须经过一定运算。b) 根据接触方式分：i. 接触式测量：容易测得比较真实的测量值，往往需要测量元件放到介质里面，干扰介质，稍微影响测量结果。ii. 非接触式测量（辐射式等等）：由于距离原因可能不太准确。c) 根据平衡方式：i. 平衡式：指零式，比如天平，一般是指零的。ii. 非平衡式：偏差式
6、，比如通常情况下它是指令的有测量值变化时，他的指针是不指零的。3. 测量仪表a) 开环结构：i. 被测参数检测/变换传递放大显示/变送b) 闭环结构：稳定性，精确性高于开环结构。i. 增加反馈环节，提高仪表稳定性、测量精度。在显示/变送之前把信号通过处理反馈给检测/变换之前，进行分析控制。各有优缺点啦。四、 测量误差及性能指标1. 测量误差误差=测量值-真实值误差的分类：（按误差的本身性质分）系统误差：指测量结果的一种固定或者有规律的偏移。测量结果的整体的偏移，往往由于仪器或者使用方法习惯性的不当，或者仪器的固定的偏差；系统误差的克服：把测量结果减去测量偏差值就可以克服这个系统误差了。随机误差
7、：围绕着一定的范围在杂乱无章地变化的。平均值为0。外界偶然因素的干扰等等。疏忽误差：外界突然因素或者人操作的突然因素或者外界干扰，测量值远远偏离真实值，往往出现的情况较少。系统误差不可避免的。随机误差可以取平均值。疏忽误差不要放入最终的数据处理。用仪表仪器测量而得到的值。误差公理：任何测量过程都存在误差；那么真实的值从哪里来的？真实值：用标准值、理论值代替。用足够精度的值来代替，是相对的，相对于其他的仪器来说已经十分精确了；理论值从理论上的得到的值。2. 仪表性能指标：误差及误差计算a) 绝对误差a、相对误差ri. 绝对误差：a=x-x0，x：测量值，x0：真实值（标准值）。有正负号，有单位。
8、ii. 相对误差：r=（x-x0）/x0*100%b) 引用误差q允i. 测量绝对误差与测量仪表量程值百分比。Q=a max/L*100%L=l上-l下，仪表量程，上下分别表示仪表的测量上下限。c) 回差（变差）hH=（X上-X下）/L*100%X上：测量上行值。X下：测量下行值。注意：对同一个被测参数测量得到的不同结果。变差产生原因：传动机构间隙，弹性元件滞后。3. 精度精度等级a) 精度（精确度）是精密度（系统误差）和准确度（随机误差）的综合。b) 精度是反映仪表性能优劣的主要指标。c) 精度由qmax和h确定，仪表出厂要求Q允=qmax、q允=hQ允：仪表允许的引用误差最大值。Qmax：
9、仪表实际的最大引用误差，Q允：去掉正负号和%就是精度。精度等级：。0.4 0.5 1.0 1.5 2.5 。算出精度来之后，在根据国家规定的仪表的精度等级，来确定仪表的精度，比如如果q允=1.3，那么应该确定1.5的精度，因为这个仪表达不到1.0的等级，只能达到1.5的等级。数字越小那么精度越高。所以出厂的时候的精度应该定位1.5。4. 灵敏度、灵敏限及分辨率a) 灵敏度：S=b) 灵敏限：输入变化多少才允许输出开始变化。c) 分辨率：通常指数字式仪表，也就是说，显示的时候是以几位数字显示，最小数字是个位数1，单位如果是帕斯卡，那么它的分辨率就是1帕斯卡了。5. 其他指标：反应时间、可靠性a)
10、 例如：有一块压力表测量范围为0150Kpa，测量100Kpa这一点，测得上行值为98Kpa，下行值为101Kpa，其余各点误差均小于此点，问此压力表的qmax、h和精度格式多少？b) 解：qmax=-1.33%c) H=(98-101)/150*100%=-2.0%d) 精度智能定成2.5。第2章 压力测量及变送本章重点：压力的单位、表示方法，弹簧管压力表的结构及原理、选用、安装和校验，电容式差压变送器和智能式差压变送器的简单原理，变送器输出值的计算。第一节 概述一、 压力压力（压强）P=F/A标准单位：Pa、Kpa、Mpa工程单位：巴bar，毫米水柱mmH2O、毫米汞柱mmhg、标准大气压
11、ATM、工程大气压公斤等。二、 压力表示方法大气压：大气自重产生的压力；表压：以大气压作为它的基准；绝压：绝对真空作为基准。真空度：低于大气压的压力关系式：表压=绝对压力-大气压真空度=大气压-绝对压力三、 测压仪表分类a) 液柱式：比如U形管这里，我们测得的压力值属于表压力，因为它的基准是大气压力，我们如果不说明那么测量的就是表压，除非特殊说明那么一般测量的就是表压。b) 弹性元件式：弹簧管、膜片、膜盒、波纹管c) 电气式（压力电量（R、V、I、C）d) 活塞式（校验仪器），一般作为校验仪器来生产的。第二节 弹性式压力计一、 弹性元件弹性式压力计通过测量弹性元件受压后所产生的弹性变形（即位移
12、）来测量压力。常用的弹性元件：膜片、膜盒、波纹管、弹簧管。用到的最多的是弹簧管。膜片一般是圆形的上边有一些一圈一圈的波纹。膜盒比较复杂。压力作用在膜盒上。波纹管，下边有压力，上边有位移。270左右的单圈弹簧管，多圈弹簧管就是很多圈的弹簧管了。二、 弹簧管压力计a) 组成（结构）i. 弹簧管：截面是椭圆形的，扁平、中空，横截面为椭圆形，一端固定，一端为自由端，弧度为270，铜、合金铜、钢。长轴方向的弹力大于径向的弹力，椭圆的形状趋于变形成近圆形，自由端变化角度的=K*P，k弹性系数。作用：感受压力信号，并转换为位移信号。ii. 齿轮、杠杆传动机构：1. 作用：传递放大（一般两级放大），改变调整螺
13、钉8的位移，可调量程，（调放大倍数）。iii. 游丝：克服齿轮间的间隙，减少变差（说明变差产生原因）。iv. 指针及表盘：指示变差产生的原因：行程和回程的啮合齿轮的齿面不相同。2. 工作原理：压力弹簧管位移一级放大（扇形齿轮）二级放大（中心齿轮）指示第三节 压力传感器与变送器压力测量：就地指示：弹簧管压力表远传信号式：传感器式、变送器（气动、电动）传感器：能将飞变量被测参数按确定函数关系转换成电量的设备/器件。变送器：（1） 变送：将被测参数成比例转换成标准统一信号，并能将统一信号有限距离的远传。（2） 可调量程：把同一参数不同的测量范围转换为成比例的统一信号。a) 统一信号：一般来说是4-2
14、0mA DC 的直流电流信号。b) 有0-10 或者0-20 MPa的测量范围都转换为4-20mA 的直流信号。c) 一般来讲，传感器在前，传感器的信号传递给变送器，传感器测量参数，传送电量，变送器把电量成比例转换成4-20mA的标准直流电流信号。一、 压力传感器a) 压阻式、应变式、电容式、电感式、振动式。二、 气动压力（差压）变送器，QBCa) 利用杠杆、喷嘴-挡板机构，气动放大器、反馈机构、波纹管喷嘴-挡板机构，即将杠杆的位移转换成压力。b) 利用力矩平衡原理c) （P）P测F杠杆偏转挡板靠近喷嘴P背压P出指示（反馈）三、 电动差压变送器 DBCa) 将P测（P测）转化为电信号输出。b) 双杠杆电动单元组合三型DDZ-；c) 1151电容式压力变送器，试讲差压的变化转化为电容板的位移，从而使电容量发生变化，然后利用测量电路、运算放大电路转换成4-20mA的输出。电容式智能差压变送器是利用微处理器实现了自动调零，调量程、自诊断等功能的一种新型变送器。d) C=四、 变送器输出值的计算a) 变送器的统一信号：0.14MPai. QDZ气动变送器输出的统一信号为：0.020.1MPaii. DDZ电动差压变送器输出的统一信号为：010mA、420mAb) 输出值计算通用式：例如：一台DDZ-差压变送器，测量范围2.510MPa，当所测压力为5MPa时，
