化工儀表必備的自動(dòng)化知識

第一話(huà)題：儀表常用的基本概念

一、測量、測量誤差、直接測量和間接測量。

１．什么是測量誤差？    答：測量值與真實(shí)值之間的差值，叫測量誤差.２．什么是直接測量和間接測量？答：直接測量是指被測參數直接以一定的標準量比較出來(lái)。間接測量是將直接測量到的數據代入一定的公式，計算出所要求的被測參數值。３．什么是測量？答：是將被測參數信號形式進(jìn)行轉換和傳送，并將其與相應測量單位進(jìn)行比較的過(guò)程，叫測量。

二、儀表誤差、變差、靈敏度和靈敏限。

1、什么是儀表的允許誤差，儀表的精度及精度等級？

答：允許誤差指儀表在規定的正常情況下允許的百分比誤差的最大值。儀表的精度指允許誤差去掉百分號（％）后的值。精度等級是國家統一規定，劃分的一系列標準百分比的值。２、什么是儀表的變差？

答：指在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對某一參數進(jìn)行正反行程測量時(shí)，二者之間的差值。

３、什么是儀表的靈敏度和靈敏限？

答：靈敏度是用來(lái)表達測量?jì)x表對被測參數變化的靈敏程度。靈敏度由儀表測量指示值的變化量和引起此變化的被測參數的變化量之比表示。

靈敏限是指引起儀表指示值發(fā)生可見(jiàn)變化的被測參數的最小變化量。

４、什么是測量系統的動(dòng)態(tài)誤差？

答：是指測量系統中被測參數信息處于變動(dòng)狀態(tài)下儀表指示值與被測參數實(shí)際值之間的差異。

三、壓力、工程大氣壓、物理大氣壓、表壓力、絕對壓力。

1、什么是壓力？    

答：壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力

２、什么是工程大氣壓？

答：工程大氣壓是工業(yè)上常用的單位，即１ＫＧ垂直而均勻地作用在１平方厘米的面積上所產(chǎn)生的壓力，以kgf/cm2    表示。

３、什么是物理大氣壓？

答：物理大氣壓等于水銀密度為１３．５９５１克／米３，和重力加速度為９８０．６６５厘米/秒²時(shí)，高度為７６０ｍｍ的汞柱作用在底面上所產(chǎn)生的力。

四、壓電效應、壓磁效應、壓電阻效應。

１、什么是壓電效應？當某些晶體受壓發(fā)生機械變形時(shí)，在其相對的兩個(gè)面上產(chǎn)異性電荷，這種沒(méi)有外電場(chǎng)存在，由于變形而引起的電現象叫壓電效應。

2、什么是壓磁效應？當鐵磁物質(zhì)受壓后，不僅材料內部的機械應力隨壓力變化，而且材料的導磁系數也隨之發(fā)生變化，這種現象稱(chēng)壓磁效應。

３、什么是壓電阻效應？當半導體晶體受壓時(shí)，會(huì )暫時(shí)改變晶體結構的對稱(chēng)性，從而改變了半導體的導電機構，表現為其電阻率的變化，這一效應稱(chēng)壓電阻效應。

五、模擬顯示儀表、數字顯示儀表、圖像顯示儀表。

1、模擬顯示儀表：是以指針（記錄筆）的偏轉角或位移量來(lái)模擬顯示被測參數的連續變化，他的缺點(diǎn)是傳動(dòng)機構多，精度低，速度慢。

模擬顯示儀表有：動(dòng)圈顯示儀表、自協(xié)平衡式顯示儀表、自動(dòng)平衡式顯示儀表。

2、數字顯示儀表：直接從數字形式顯示出被測參數值，精度高，速度快。

3、圖像顯示儀表：用屏幕的方法直接用圖形、字符、曲線(xiàn)以及數字等方式進(jìn)行顯示。

第二單元、常用儀表的測量工作原理及操作

一、熱電阻測量原理及操作。

原理：利用熱敏電阻在一定溫度范圍內，電阻值與溫度值存在線(xiàn)性關(guān)系的測溫原理。常見(jiàn)的熱電阻有：鉑電阻、銅電阻、錳電阻、碳電阻。操作：熱電阻在測量傳送電阻信號時(shí)，采用的三線(xiàn)制，這是為了在傳送時(shí)，減少因導線(xiàn)的阻值而引起的測量誤差。在檢查其阻值時(shí)，要注意哪兩根線(xiàn)為公用線(xiàn)。二、熱偶測量原理及操作。
原理：兩塊不同的金屬一頭連接在一起，另兩頭之間就有電勢差并且在一定的范圍內其電勢差與溫度存在線(xiàn)性關(guān)系。操作：采用兩線(xiàn)制，檢查時(shí)，檢測其阻值應很小。三、壓力變送器測量原理及操作。原理：薄膜金屬應變測量元件。操作：在連線(xiàn)時(shí)，注意接線(xiàn)的正負極。在使用時(shí)應緩慢地打開(kāi)手閥，避免對膜盒的瞬間沖擊，檢查儀表接口有無(wú)泄露，以免引起測量誤差。在拆下時(shí)，應先關(guān)閉手閥，在確定手閥已關(guān)閉的情況下，緩慢地卸表，邊卸邊晃動(dòng)變送器，以便放出剩余氣體。四、差壓式液位計的工作原理。
原理：充硅油的測量盒的膜片經(jīng)兩個(gè)偶合管腳聯(lián)合，差壓經(jīng)操作棒造成一種引起扭曲桿變形的力，扭曲桿被放在薄膜式應變電阻被排列成為一惠斯登電橋以將壓差轉換為一均衡的電壓信號。電子放大器將測量室的信號轉換為二線(xiàn)制4--20mA DC輸出信號并且可提供惠斯登電橋。操作：在連線(xiàn)時(shí)，注意接線(xiàn)的正負極。在使用時(shí)，應先打開(kāi)變送器的平衡閥，關(guān)閉高低壓室的手閥，打開(kāi)高低壓室引壓管線(xiàn)上的手閥，緩慢地打開(kāi)高低壓室的手閥，然后關(guān)閉平衡手閥即可。
第三單元、自動(dòng)控制系統的基本概念
一、調節對象、被調參數、調節參數、調節通道。1．什么是調節對象？ 答：在生產(chǎn)過(guò)程中被控制的設備或機器。2．什么是被調參數？答：指調節對象中的應保持在預定化幅度內并把它進(jìn)行調節的參數。3．什么是調節參數？  答：指作用于調節對象并使被調參數趨于穩定的參數。4．什么是干擾？      答：是指破壞系統平衡狀態(tài)而引起被調參數變化的外界因素。5．什么是干擾通道？答：是由干擾產(chǎn)生點(diǎn)到被調參數之間的所有環(huán)節稱(chēng)為干擾通道。
二、調節規律、變送器、調節器、執行器。1、什么是調節規律？
答：指調節器的輸出信號與輸入信號之間隨時(shí)間變化的規律。在研究調節器的調節規律時(shí)，將調節器從系統中斷開(kāi)，單獨研究調節器的輸出信號與輸入信號的關(guān)系。在分析調節器的調節規律時(shí)，通常在調節器的輸入端加入一個(gè)階躍信號，即突然出現某一偏偏差時(shí)，輸出信號隨階躍輸入信號的變化規律。調節器的調節規律實(shí)際上表征調節器的動(dòng)態(tài)特性，可以用傳遞函數的形式來(lái)描述。調節器的基本調節規律是比例（P）、積分（I）、微分（D）及其組合。2、什么是變送器？答：變送器在自動(dòng)檢測和調節系統中的作用，是將各種工藝參數，如壓力、差壓、溫度、流量、液位、成分等物理量變換成相應的統一標準信號，再傳送到指示記錄儀、運算器和調節器，供指示、記錄、調節。按照被測參數分類(lèi)，變送器主要有：差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。構成：通常由輸入轉換部分、放大器和反饋部分組成。輸入轉換部分包括敏感元件，他的作用是感測被測參數，并把被測參數轉換成某一中間模擬量。中間量可以是電壓、電流、位移和作用力等物理量。反饋部分把變送器的輸出信號轉換成反饋信號。放大器把中間模擬量和反饋量的差值放大，并轉換成標準輸出信號。3、什么是調節器？答：調節器通常是對輸入信號與給定信號之偏差進(jìn)行PID運算，并把運算結果以統一信號送到執行器，實(shí)現自動(dòng)調節。調節器必須有檢測偏差和進(jìn)行PID運算的兩個(gè)關(guān)鍵部分。偏差檢測電路一般稱(chēng)為輸入電路。偏差信號通常采用電壓形式，所以輸入信號和給定信號在輸入電路內都以電壓形式進(jìn)行比較。如果輸入信號是電流，必須通過(guò)一個(gè)精密電阻轉換成相應的電壓。輸入電路同時(shí)還必須具備內外給定電路的切換開(kāi)關(guān)，正-反作用切換開(kāi)關(guān)和偏差指示等部分。PID運算電路是調節器產(chǎn)生調節作用的關(guān)鍵部分，它包括放大器和PID反饋電路兩部分。4、什么是執行器？答：執行器在自動(dòng)調節系統中的作用是接受來(lái)自調節單元的控制信號，使調節閥的開(kāi)度產(chǎn)生相應的變化。從而達到調節流量的目的。
三、反饋、正反饋、負反饋。1、反 饋：指把系統的輸出信號以一定的方式又引回到輸入端；2、正反饋：指加入的反饋信號使系統的輸入信號增加的反饋；3、負反饋：指加入的反饋信號使系統的輸入信號減少的反饋。
四、自動(dòng)調節系統的組成。答：自動(dòng)調節系統由調節對象，調節閥，測量變送，調節器四部分組成。
五、比例、積分、微分。1、比例調節規律（P）：是指其輸出信號與偏差量之間成比例關(guān)系。比例調節特性的優(yōu)點(diǎn)是反應速度快，調節作用能立即見(jiàn)效，即當有偏差信號輸入時(shí)，調節器的輸出立即與偏差成比例的變化。輸入的偏差信號越大，輸出的調節作用也越強，這就是比例調節器的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。2、積分調節規律（I）：其輸出信號與偏差信號的積分成正比。當偏差存在時(shí)，積分調節器的輸出信號將隨時(shí)間不斷增長(cháng)或減小，只有當輸入偏差等于零時(shí)，輸出信號才停止變化，而穩定在某一數值上。調節器的輸出信號變化的快慢與輸入偏差的大小和積分速度成正比，調節器的輸出變化方向由偏差的正負決定。3、微分調節規律（D）：是指其輸出信號與偏差信號的變化速度成正比。這種調節器使用在系統中，即使偏差很小，但只要出現變化趨勢，即可馬上進(jìn)行調節。故有“超前”調節之稱(chēng)。但他的輸出只能反映偏差信號的變化速度，不能反映偏差的大小，調節結果也不能消除偏差，所以不能單獨使用這種調節器。他必須常與比例或積分調節規律組合構成PD或PID調節器