过程参数检测及仪表第一章PPT文档格式.ppt

1、自动装置+被控过程过程参数测量仪表就是在过程控制系统中用于检测表征生产过程运行状况的重要参数的自动化装置或仪器，在系统中的作用相当于人工控制中的眼睛。这门课的主要任务就是介绍生产过程中五大参数的测量原理和技术，以及常用的测量装置。1、工业自动化中的应用、工业自动化中的应用 a）机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器 转转动动/移移动动位位置置传传感感器器、力力传传感感器器、视视觉觉传传感感器器、听听觉觉传传感感器器、接接近近距距离离传传感感器器、触触觉觉传传感感器器、热热觉觉传传感感器器、嗅觉传感器。嗅觉传感器。检测技术的工程应用检测技术的工程应用 在各种自动控制系统中，检测环节起着

2、在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官系统感官的作的作用，是其重要组成部分。用，是其重要组成部分。密密歇根大学的机械手装配模型歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗b）AGV自动送货车自动送货车 超声波测距传感器、判断超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器运动轨迹和红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置小车位置识别；条形识别；条形码传感器，码传感器，货品货品识别。识别。香港理工香港理工AGV模型模型c）生产加工过程监测生产加工过程监测 切削力传感器，加切削力传感器，加工噪声传感器，超工噪声传感器，超声波测距传感器、声

3、波测距传感器、红外接近开关传感红外接近开关传感器等。器等。密密歇根大学数字化工厂歇根大学数字化工厂2、流程工业设备运行状态监控、流程工业设备运行状态监控 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在小时在线监测系统。线监测系统。石化企业输石化企业输油管道、储油管道、储油罐等压力油罐等压力容器的破损容器的破损和泄露检测。和泄露检测。3、产品质量测量、产品质量测量 在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时

4、，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。必须对其性能质量进行测量和出厂检验。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量汽车扭距测量机床加工精度测量机床加工精度测量4、楼宇控制与安全防护、楼宇控制与安全防护 为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在作环境，并能保证

5、系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。度监测、电梯运行状况。图示为某公司楼宇自动化系图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、统。电源管理、安全监测、照明控制、空调安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水控制、停车管理、水/废水管废水管理和电梯监控。理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器5、家庭与办公自动化、家庭与办公自动化 在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量

6、。了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器传感器，透光率光传感器（洗净度洗净度）液位传感器，电液位传感器，电阻传感器阻传感器（衣物烘干检测衣物烘干检测）。指纹传感器指纹传感器透光率传感器透光率传感器温湿度传感器温湿度传感器温度传感器温度传感器5、其他应用、其他应用航天航天农业农业交通交通医学医学鼠标鼠标:光电位移传感器光电位移传感器摄象头摄象头:CCD传感器传感器声位笔声位笔:超声波传感器超声波传感器麦克风麦克风:电容传声器电容传声器声卡声卡:A/D卡卡+D/A

7、卡卡软驱软驱:速度速度,位置伺服位置伺服6、PC机中的测试技术应用机中的测试技术应用 第一章第一章检测技术与检测仪表检测技术与检测仪表检测技术的基本概念：检测技术的基本概念：检测系统的提出检测系统的提出检测仪表的概念：检测仪表的概念：检测仪表的组成；仪表的分类；仪表的性能评价指标；测量误差的理论基础测量误差的理论基础本章内容 检测（检测（DetectionDetection）定义：定义：利用各种物理、化学效应，选择合适的利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装方法与装置置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与查与测量测量的方法，赋予定性或

8、定量的方法，赋予定性或定量结果结果的过程称为检的过程称为检测技术。测技术。检测技术是进行各种科学实验研究和生产过检测技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的程参数测量必不可少的手段，起着人的感官感官的作用。的作用。检测的目的是获取信息以此作为生产判断和决策的依检测的目的是获取信息以此作为生产判断和决策的依据，能正确指导生产和实现生产过程自动化；据，能正确指导生产和实现生产过程自动化；例：曹冲称象例：曹冲称象方法：比较法；方法：装置：船、石头、小秤；检查检查、测量测量，从而得到：，从而得到：定性定性、定量定量的结果。的结果。检测的两个过程：1）用敏感元件（电子技术、数

9、字技术）将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，实质为能量形式的一次或多次转换；2）通过显示或其他形式被人们所认识，实质为比较简单的测试系统可以只简单的测试系统可以只有一个模块，如玻璃管有一个模块，如玻璃管温度计。它直接将被温温度计。它直接将被温度变化转化液面示值。度变化转化液面示值。没有电量转换和分析电没有电量转换和分析电路，很简单，但精度底，路，很简单，但精度底，无法实现测量自动化。无法实现测量自动化。敏感元件信号变换传输处理显示装置非线性 运算检测仪表组成检测仪表组成：检测环节检测环节:是检出元件或传感器，直接感受被测变量，并是检出元件或传感器，直接感受被测变量，并将它变换成适于测量的信

10、号形式。将它变换成适于测量的信号形式。转换放大环节转换放大环节:对信号进行转换、放大等处理，并传送对信号进行转换、放大等处理，并传送给显示部分进行给显示部分进行 指示或记录。指示或记录。显示部分显示部分:就地指示型仪表、单元组合型仪表、数字式显示仪表就地指示型仪表、单元组合型仪表、数字式显示仪表 由若干个检测仪表实现一个或多个参数的测量敏感元件1敏感元件2敏感元件n.信号变换处理显示装置检测系统组成检测系统组成：天然气脱硫的过程天然气脱硫的过程 其中其中PC的作用是实现对天然气压力的调节，的作用是实现对天然气压力的调节，对对于实现压力调节的单参数控制子系统于实现压力调节的单参数控制子系统PC，

11、结构框结构框图如图图如图1-2所示：所示：压力参数检测，实压力参数检测，实现检测信号转换和现检测信号转换和传输传输实现被控实现被控量控制量控制实现调节规实现调节规律计算律计算 能将温度转换为电压的传感器能将温度转换为电压的传感器热电偶热电偶为提高测量精度和为提高测量精度和自动化程度，以便自动化程度，以便于和其它环节一起于和其它环节一起构成自动化装置，构成自动化装置，通常先将被测物理通常先将被测物理量转换为电量，再量转换为电量，再对电信号进行处理对电信号进行处理和输出。如图所示和输出。如图所示的声级计。的声级计。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显目前常用的

12、显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等示、图象显示及记录仪等 模拟显示的模拟显示的特点特点：直观直观光柱也光柱也属于模拟显示属于模拟显示光柱显示的特点：光柱显示的特点：一目了然一目了然数字式仪表数字式仪表数字式仪表数字式仪表的特点：的特点：准确，但最准确，但最后一位经常后一位经常跳动不止。跳动不止。热敏电阻热敏电阻 LED亮度高、耐振动；亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高，耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。但不利于夜间观察。LED、LCD的特点：带背光板的带背光板的LCD可以在夜间观看可以在夜间观看 图像显示图像显示 特点特点能显示复杂的能显示复杂的图形和曲线，图形和曲线，

13、但价格昂贵。但价格昂贵。图像显示（续）图像显示（续）带带RS-232接口的万用表及图像显示接口的万用表及图像显示特点特点 能在能在计算机中计算机中存储测量存储测量到的波形到的波形及数据，及数据，可随时重可随时重放，价格放，价格适中。适中。记录仪记录仪 主要用来主要用来记录被检记录被检测对象的测对象的动态变化动态变化过程。过程。无纸记录仪无纸记录仪主要用来记主要用来记录和存储被录和存储被检测对象的检测对象的动态变化过动态变化过程。程。数据处理装置数据处理装置数据处理数据处理装置装置主要主要是指计算是指计算机，将复机，将复杂的系统杂的系统用到频谱用到频谱分析仪。分析仪。检测仪表的分类按参数分类按参

14、数分类按响应形式分类按响应形式分类按使用的能源分类按使用的能源分类按信号的输出形式分类按应用的领域场所分类按仪表结构分类检测仪表的基本技术性能指标检测仪表的基本技术性能指标精度等级精度等级 1.51.50.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0精度等级符号精度等级符号 仪表的精确度是描述仪表测量结果准确程度的指标；工业仪表即以最大引用误差值的大小来划分精度等级，并规定用最大引用误差去掉百分号（）后的数字系列化后表示精度等级。国家规定电工仪表精度等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七级。例1 有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0100和100300，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2，试确定这两台仪表的精度等级。解解 这两台仪表的最大引用误差分别为这两台仪表的最大引用误差分别为一台仪表的精度等级为一台仪表的精度等级为2.52.5级，而另一台仪表的精度等级为级，而另一台仪表的精度等级为1 1级。级。例例2 2 某台测温仪表的工作范围为某台测温仪表的工作范围为05000500，工艺要求测温时测量误差不超过工艺要求测温时测量误差不超过44，试问，试问如何选择仪表的精度等