1、過(guò)程控制過(guò)程控制目錄目錄組成環(huán)組成環(huán)節(jié)節(jié)復(fù)雜控復(fù)雜控制系統(tǒng)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)測(cè)量與變測(cè)量與變送裝置送裝置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器執(zhí)行器過(guò)程控制過(guò)程控制系統(tǒng)系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容概述概述被控對(duì)象被控對(duì)象建模建模簡(jiǎn)單控制系簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和參統(tǒng)設(shè)計(jì)和參數(shù)整定數(shù)整定應(yīng)用實(shí)應(yīng)用實(shí)例例第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表章節(jié)目錄章節(jié)目錄第第1 1章緒論章緒論第第1 1章緒論章緒論第第1 1章緒論章緒論2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表1. 1. 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 檢測(cè)儀表的指示值檢測(cè)儀表的指示值X X與被測(cè)量真值與被測(cè)量真值X tX t之間存在的差值之間存在的差值稱

2、為絕對(duì)誤差稱為絕對(duì)誤差。表示為：。表示為： = X= XX X t t 由于真值是無(wú)法得到的理論值。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可用精由于真值是無(wú)法得到的理論值。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可用精確度較高的標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值確度較高的標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值X X0 0代替真值代替真值X X t t，表示為：，表示為： = X = XX X 0 0 儀表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差中最大的絕儀表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差中最大的絕對(duì)誤差稱為最大絕對(duì)誤差對(duì)誤差稱為最大絕對(duì)誤差maxmax。2基本誤差基本誤差 基本誤差是一種簡(jiǎn)化的相對(duì)誤差，又稱引用誤差或基本誤差是一種簡(jiǎn)化的相對(duì)誤差，又稱引用誤差或相對(duì)百分誤差。定義為：相

3、對(duì)百分誤差。定義為： max100%最大絕對(duì)誤差基本誤差儀表量程 而：儀表量程而：儀表量程 = = 測(cè)量上限測(cè)量下限測(cè)量上限測(cè)量下限儀表的基本誤差表明了儀表在規(guī)定的工作條件下測(cè)量?jī)x表的基本誤差表明了儀表在規(guī)定的工作條件下測(cè)量時(shí)，允許出現(xiàn)的最大誤差。時(shí)，允許出現(xiàn)的最大誤差。 2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表3精確度（精度）精確度（精度） 為了便于量值傳遞，國(guó)家規(guī)定了儀表的精確度（精度為了便于量值傳遞，國(guó)家規(guī)定了儀表的精確度（精度）等級(jí)系列。）等級(jí)系列。 如如0.5級(jí)，級(jí)，1.0級(jí)，級(jí)，1.5級(jí)等。級(jí)等。 儀表精度的確定方法：將儀表的基本誤

4、差去掉儀表精度的確定方法：將儀表的基本誤差去掉“”號(hào)號(hào)及及“”號(hào)，套入規(guī)定的儀表精度等級(jí)系列。號(hào)，套入規(guī)定的儀表精度等級(jí)系列。 例如某臺(tái)儀表的基本誤差為例如某臺(tái)儀表的基本誤差為1.0，則確認(rèn)該表的精，則確認(rèn)該表的精確度等級(jí)符合確度等級(jí)符合1.0級(jí)；如果某臺(tái)儀表的基本誤差為級(jí)；如果某臺(tái)儀表的基本誤差為1.3，則該表的精確度等級(jí)符合則該表的精確度等級(jí)符合1.5級(jí)。級(jí)。2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表 例例1：某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為：某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為 100700，校，校驗(yàn)該表時(shí)測(cè)得全量程內(nèi)最大絕對(duì)誤差為驗(yàn)該表時(shí)測(cè)得全量程內(nèi)最大絕對(duì)

5、誤差為5，試確定該，試確定該儀表的精度等級(jí)。儀表的精度等級(jí)。 解： 該儀表的基本誤差為：5100%0 625%700100 2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表例2 某臺(tái)測(cè)壓儀表的測(cè)壓范圍為 08MPa。根據(jù)工藝要求，測(cè)壓示值的誤差不允許超過(guò)0.05 MPa，問(wèn)應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？ 0 05MPa100%0 625%8MPa 解： 根據(jù)工藝要求，儀表的允許基本誤差為：2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第

6、2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表4、靈敏度和分辨率、靈敏度和分辨率 靈敏度表示指針式測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度靈敏度表示指針式測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度，常以儀表輸出（如指示裝置的直線位移或角位移）與引起，常以儀表輸出（如指示裝置的直線位移或角位移）與引起此位移的被測(cè)參數(shù)變化量之比表示：此位移的被測(cè)參數(shù)變化量之比表示：靈敏限表示指針式儀表在量程起靈敏限表示指針式儀表在量程起點(diǎn)處，能引起儀表指針動(dòng)作的最點(diǎn)處，能引起儀表指針動(dòng)作的最小被測(cè)參數(shù)變化值。小被測(cè)參數(shù)變化值。 對(duì)于數(shù)字式儀表，則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏對(duì)于數(shù)字式儀表，則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限。限。2.1 2.1

7、檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表分辨率表示儀表顯示值的精細(xì)程度。分辨率表示儀表顯示值的精細(xì)程度。分辨力是指儀表能夠顯示的、最小被測(cè)值。分辨力是指儀表能夠顯示的、最小被測(cè)值。 造成變差的原因造成變差的原因: 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間存在的間隙和摩擦力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間存在的間隙和摩擦力; 彈性元件彈性元件的彈性滯后等。的彈性滯后等。2.1 2.1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)第第2 2章檢測(cè)儀表章檢測(cè)儀表6、響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算：響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算：從輸入一個(gè)階躍信號(hào)開始，到儀表的輸出信號(hào)（即指示值）從輸入一個(gè)階躍信號(hào)開始，到儀表的輸出信號(hào)（即指示值）

8、變化到新穩(wěn)態(tài)值的變化到新穩(wěn)態(tài)值的95所用的時(shí)間。所用的時(shí)間。2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法接觸式測(cè)溫通過(guò)測(cè)溫元件與被測(cè)物體的接觸而感知物體的溫度。非接觸式測(cè)溫通過(guò)接受被測(cè)物體發(fā)出的熱輻射熱來(lái)感知溫度。接觸式測(cè)溫儀表有：1、膨脹式溫度計(jì)基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。液體膨脹式溫度計(jì)：利用液體（水銀、酒精）受熱時(shí)體積膨脹的特性測(cè)溫。 固體膨脹式溫度計(jì)：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲。 若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)指針在刻度盤上指示出相

9、應(yīng)溫度值。2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法雙金屬片常用來(lái)做溫度報(bào)警或控制 隨著溫度上升，雙金屬片逐漸彎曲，當(dāng)其觸點(diǎn)接觸到固定觸點(diǎn)時(shí)，報(bào)警燈和繼電器回路被接通。 調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)調(diào)整固定觸點(diǎn)的位置，以調(diào)整報(bào)警溫度。雙金屬片調(diào)節(jié)螺釘絕緣柱 如圖是一雙金屬溫控器。繼電器2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法原理: 封閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹，壓力增大。2、壓力式溫度計(jì)利用封閉容器中的介質(zhì)壓力隨溫度變化的現(xiàn)象來(lái)測(cè)溫。 用壓力表指示溫度。2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫度檢測(cè)方

10、法溫度檢測(cè)方法3 3、熱電偶溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì) 利用物體的熱電性質(zhì)測(cè)溫。4 4、熱電阻溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì) 利用金屬電阻值或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的性質(zhì)測(cè)溫。5 5、半導(dǎo)體溫度計(jì)、半導(dǎo)體溫度計(jì) 利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的特性，通過(guò)測(cè)量感溫器元件（結(jié)）電壓變化來(lái)測(cè)量溫度。 2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法非接觸式測(cè)溫的具體方法有：非接觸式測(cè)溫的具體方法有：1、 輻射式溫度計(jì) 通過(guò)測(cè)量物體熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。2、 紅外式溫度計(jì) 通過(guò)測(cè)量物體紅外波段熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。紅外線測(cè)溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.1溫

11、度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶2.2.2.1 2.2.2.1 熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理 將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱為熱電勢(shì)。t熱端t0冷端1、接觸電勢(shì) 當(dāng)不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，兩邊的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在接觸處產(chǎn)生接觸電勢(shì)。 其大小取決于兩種材料的種類和接觸點(diǎn)的溫度。tt02.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶2.2.2.1 2.2.2.1 熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理2、溫差電勢(shì) 對(duì)

12、于同一金屬A（或B），其兩端溫度不同，自由電子所具有的動(dòng)能不同，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)，稱為溫差電勢(shì)。 熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。但溫差電勢(shì)值遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常忽略不計(jì)。3、回路總電勢(shì)、回路總電勢(shì) 熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成，稱熱電勢(shì)。由熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成，稱熱電勢(shì)。由于溫差電勢(shì)很小，熱電勢(shì)基本由接觸電勢(shì)構(gòu)成：于溫差電勢(shì)很小，熱電勢(shì)基本由接觸電勢(shì)構(gòu)成： EAB （t，t0）= e AB （t）- e AB（t0） 對(duì)于確定的熱電偶，熱電勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān)。對(duì)于確定的熱電偶，熱電勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān)。當(dāng)冷端溫度固定時(shí)，當(dāng)冷端溫度固定

13、時(shí)， E（t，t0）是熱端溫度是熱端溫度 t 的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶2.2.2.1 2.2.2.1 熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理2.2.2.2 熱電偶的基本定律1 1、均質(zhì)導(dǎo)體定律、均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何，以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，其截面和長(zhǎng)度如何，以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。 因此，熱電偶必須因此，熱電偶必須由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或半由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或半

14、導(dǎo)體導(dǎo)體組成。但其截面和長(zhǎng)度不限。組成。但其截面和長(zhǎng)度不限。2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶2 2、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，只要中間在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。沒(méi)有影響。因?yàn)闊犭娕荚谑褂脮r(shí)，總要將熱電偶回路打開，接入測(cè)量?jī)x表，即插入第三種導(dǎo)體。 測(cè)量?jī)x表2.2.2.2 熱電偶的基本定律2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶有 EABC (t，t0

15、)=eAB(t)+ eBC(t0)+ eCA(t0) 當(dāng) t = t0 時(shí) 有 eAB(t0)+ eBC(t0)+ eCA(t0)= 0 即 eBC(t0)+e CA(t0)= e AB(t0) 則 EABC (t，t0)= e AB(t) e AB(t0)設(shè)將熱電偶AB一端打開，接入第三種導(dǎo)體C v 由此可知，只要接入第三種導(dǎo)體的兩個(gè)連接點(diǎn)溫度相等，只要接入第三種導(dǎo)體的兩個(gè)連接點(diǎn)溫度相等，它的接入對(duì)回路電勢(shì)毫無(wú)影響它的接入對(duì)回路電勢(shì)毫無(wú)影響。這一結(jié)論可以推廣至接入多種導(dǎo)體。ABCt 0t 0t 2.2.2.2 熱電偶的基本定律2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱

16、電偶熱電偶3、中間溫度定律 一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為t 、t0 時(shí)的熱電勢(shì)，等于兩支同溫度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為t 、ta和ta、t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即 E AB ( t ，to ) = E AB( t , 0 ) E AB( to , 0 ) 據(jù)此，只要給出冷端為0時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系EAB( t ,0 ) ，便可求出冷端任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)。=符合分度表要求ABt0t AB0t AB0t0 2.2.2.2 熱電偶的基本定律2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶 熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。2.2.2.3熱電偶的構(gòu)造2.22.2溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶普通型鎧裝型普通熱電偶2-1 某一標(biāo)尺為01000的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006008001000被校表讀數(shù)/02014026048061001求：1）該表最大絕對(duì)誤差；2）該表精度；3）如果工藝允許最大測(cè)量誤差為5，該表是否能用？2-2 一臺(tái)壓力表量程為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)有以下測(cè)量