过程参数检测及仪表

《过程检测及仪表》课程教学大纲

课程编号：29120025

课程类别：专业选修课程 授课对象：本科三年级 开课学期：第二学期 学 分：3学分 主讲教师：高育芳

指定教材：常健生，检测及转换技术（第三版），机械工业出版社，2001。 教学目的：本课程是为电气和自动化专业学生开设的一门专业基础课程。目的是让学生了解

和掌握工业控制系统中常用的传感器与检测仪表的原理和使用。掌握各种常用传感器和检测仪表的结构与基本工作原理。

第一章：检测及转换技术理论基础 课时：第1，2，3周，共9课时 教学内容

第一节 检测与转换技术基本概念； 一、检测与转换技术主要研究内容

了解检测的含义及工业检测涉及的内容；理解自动检测系统的组成。 二、传感器的定义及本课程主要任务

传感器是把非电量转换成电量的装置；本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。 三、检测技术的发展趋势（举例介绍）

当前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面：

1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性 2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域

《过程检测及仪表》课程教学大纲

课程编号：29120025

课程类别：专业选修课程 授课对象：本科三年级 开课学期：第二学期 学 分：3学分 主讲教师：高育芳

指定教材：常健生，检测及转换技术（第三版），机械工业出版社，2001。 教学目的：本课程是为电气和自动化专业学生开设的一门专业基础课程。目的是让学生了解

和掌握工业控制系统中常用的传感器与检测仪表的原理和使用。掌握各种常用传感器和检测仪表的结构与基本工作原理。

第一章：检测及转换技术理论基础 课时：第1，2，3周，共9课时 教学内容

第一节 检测与转换技术基本概念； 一、检测与转换技术主要研究内容

了解检测的含义及工业检测涉及的内容；理解自动检测系统的组成。 二、传感器的定义及本课程主要任务

传感器是把非电量转换成电量的装置；本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。 三、检测技术的发展趋势（举例介绍）

当前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面：

1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性 2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域

第一章 练习与思考

1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？

2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？

5．开环结构设表的灵敏度S??Si，相对误差?i?1n???ii?1n。请考虑图1—4所示闭环

??f结构仪表的灵敏度S1（Sf为反馈通道的灵敏度），而相对误差?Sf（?f为

反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。

提示：闭环结构仪表的灵敏度S?yx；闭环结构仪表的相对误差??dSS。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况：

（1）各环节精度相差不多；

（2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？

7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？

9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：

试求检测过程中可能出现的最大误差？

10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻Rx的绝对误差和相对误差。设电源E和检

（五）流量测量 按不同的测量原理，流量仪表可分为容积式、速度式和质量式三类 按测量对象分为封闭管道流量计和明渠流量计两类。按测量方法和结构分类将流量计分成差压式流量计、容积式流量计、浮子流量计、叶轮式流量计、电磁流量计、流体振荡流量计、超声波流量计、质量流量计、插入式流量计、明渠流量计和其它流量计（包括激光流量计，靶式流量计、冲量流量计和标记法流量计等）11大类。

流量计特性曲线是描述随流量变化流量计性能变化的曲线，主要有两种不同的表示形式：一种是表示流量计的某种特性（通常是流量系数或仪表系数，也有的是某一与流量有关的输出量）与流量q或雷诺数Re的关系；另一种是表示流量计测量误差随流量q或雷诺数Re变化的关系，这种特性曲线一般称为流量计的误差特性曲线。

流量计的流量系数表示通过流量计的实际流量与理论流量的比值，一般是通过实验确定。 流量计的仪表系数表示通过流量计的单位体积流量所对应的信号脉冲数。

流量计的重复性表示用该流量计连续多次测量同一流量时给出相同结果的能力。

流量计的线性度是表示在整个流量范围上的特性曲线偏离最佳拟合直线的程度。 流体流经节流元件时，因为节流元件很短，其与外界

过程检测技术及仪表课程设计

目录

第1章 绪论..................................................... - 1 - 1.1 题目设计背景................................................ - 1 - 1.2 实验装置.................................................... - 2 - 1.3 检测和控制的参数............................................ - 4 - 第2章 测量装置选择与误差分析................................... - 5 -

2.1流体进出口温度 ....................................... - 5 - 2.1.1热电阻原理 ......................................... - 5 - 2.1.2 WZC-200热电阻结构图 ............................... - 6 - 2.1.3产品参数 .........

过程检测与控制仪表日常维护

一、 保温伴热

检查仪表保温伴热，是仪表工日常维护工作的内容之一，它关系到节约能源， 防止仪表冻坏，保证仪表测量系统正常运行，是仪表维护不可忽视的一项工作。

这项工作的地区性、季节性比较强。冬天，仪表工巡回检查应观察仪表保温状况， 检查安装在工艺设备与管线上的仪表，如椭圆齿轮流量计、电磁流量计、旋涡流量 计（涡街流量计）、涡轮流量计、质量流量计、法兰式差压变送器、浮筒液位计和 调节阀阀等保温状况，观察保温材料有否脱落，有否被雨水打湿造成保温材料不起 作用。个别仪表需要保温伴热时，要检查伴热情况，发现后要及时处理。还要检查差压变送器和压力变送器导压管线保温情况，检查保温箱保温情况。差压 变送器和压力变送器导压管内物料由于处在静止状态，有时除保温以外尚需伴热， 伴热有电伴热和蒸汽伴热。对于电伴热应检查电源电压，保证正常运行。蒸汽伴热 是化工企业最常见的伴热形式。对于蒸汽伴热，由于冬天气温变化很大，温差可达 20℃左右，仪表工应根据气温变化调节伴热蒸汽流量。蒸汽流量大小可通过观察伴 热蒸汽管疏水器排汽状况决定，疏水器连续排汽说明蒸汽流量过大，很长时间不排 汽说明蒸汽流量太小。蒸汽流量调节裕度是很大的，因为蒸汽伴热是为了保证导压

过程装备控制技术 习题及参考答案

第一章 控制系统的基本概念

1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？

答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有：

被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；

给定值（或设定值）ys——对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值ym——由检测原件得到的被控变量的实际值；

操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；

干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；

偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=ym - ys 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自

过程装备控制技术 习题及参考答案

第一章 控制系统的基本概念

1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？

答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有：

被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；

给定值（或设定值）ys——对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值ym——由检测原件得到的被控变量的实际值；

操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；

干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；

偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=ym - ys 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自

1 RG Micrologger2 地面数据采集系统主机

（1）技术要求

Micrologger2具有可携带式，配有笔记本用的USB接口，双Dsp(数据信号处理)处理器和内置钻孔视频支架，轻便，尺寸和小笔记本相当，组装有功能强大的打印器。

① 测井：支持所有RG探头，照相机和众多第三方和数字和模拟探头；USB接口可与绝大部分PC纲进行高速连接；与大部分绞车和速度计兼容，电缆可深达2000m；遥控SMART绞车的速度和方向；实时的资料显示和打印，支持Windows TM打印机，数据以LAS或RG格式输出；模块化设计易于野外工作时进行维修。

② 摄像：支持RG，Laval,Hytec,CCV和其它第三方的摄影机；有数字化记录成PC（MPEG）或VCR选项；可以提高电源功率使得照明功率达到150w；用同一个绞车和电缆可以完成测井工作和摄像；通过PC机可以完全控制它的闪光，聚焦，光圈和方向；深度和文本说明同时兼有；抓取和打印单帧图像。

③ 成像：支持数字光学井中电视（DOPTV）和高分辨率声学井中电视（HRAT）探头。 （2）技术参数

尺寸：284mm(宽)×240mm(长)×56mm（高） 重量：2.8kg 电源：12VDC

2 RG电视测

3 过程控制参数检测与变送

3.1 过程参数检测与变送概述

在工业生产中，为了正确地指导生产，确保生产过程安全、稳定，使生产过程实现最优化，必须及时、准确的掌握描述生产过程特性的各种参数。因此，要想对过程参数实行有效的控制，首先要对他们进行有效的检测，而如何实现有效的检测，则由检测仪表来完成。

检测仪表是过程控制系统的重要组成部分，它可以实现对温度、压力、流量、物位等过程参数的实时、可靠检测。检测仪表的检测精度直接影响系统的控制精度，而检测仪表的基本特性和各项性能指标又是衡量检测精度的基本要素。因此，掌握检测仪表的基本特性和构成原理，分析和计算检测仪表的性能指标等是正确使用检测仪表，更好地完成检测任务的重要前提。

3.1.1 基本概念

过程参数检测仪表通常由敏感元件和变送单元组成，如图3-1所示，敏感元件直接感受被测参数变化，并将其转换为相应的物理量提供给变送单元，经变送单元转化为标准信号输出。

图3-1 过程参数检测仪表结构

敏感元件，也称传感器，是与人的感觉器官相对应的元件，按照国家标准GB7665-1987的规定，定义传感器为“能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件与转换元件组成”。它利用