化工仪表必备的自动化知识

第一话题：仪表常用的基本概念

一、测量、测量误差、直接测量和间接测量。

１．什么是测量误差？    答：测量值与真实值之间的差值，叫测量误差.２．什么是直接测量和间接测量？答：直接测量是指被测参数直接以一定的标准量比较出来。间接测量是将直接测量到的数据代入一定的公式，计算出所要求的被测参数值。３．什么是测量？答：是将被测参数信号形式进行转换和传送，并将其与相应测量单位进行比较的过程，叫测量。

二、仪表误差、变差、灵敏度和灵敏限。

1、什么是仪表的允许误差，仪表的精度及精度等级？

答：允许误差指仪表在规定的正常情况下允许的百分比误差的最大值。仪表的精度指允许误差去掉百分号（％）后的值。精度等级是国家统一规定，划分的一系列标准百分比的值。２、什么是仪表的变差？

答：指在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对某一参数进行正反行程测量时，二者之间的差值。

３、什么是仪表的灵敏度和灵敏限？

答：灵敏度是用来表达测量仪表对被测参数变化的灵敏程度。灵敏度由仪表测量指示值的变化量和引起此变化的被测参数的变化量之比表示。

灵敏限是指引起仪表指示值发生可见变化的被测参数的最小变化量。

４、什么是测量系统的动态误差？

答：是指测量系统中被测参数信息处于变动状态下仪表指示值与被测参数实际值之间的差异。

三、压力、工程大气压、物理大气压、表压力、绝对压力。

1、什么是压力？    

答：压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力

２、什么是工程大气压？

答：工程大气压是工业上常用的单位，即１ＫＧ垂直而均匀地作用在１平方厘米的面积上所产生的压力，以kgf/cm2    表示。

３、什么是物理大气压？

答：物理大气压等于水银密度为１３．５９５１克／米３，和重力加速度为９８０．６６５厘米/秒²时，高度为７６０ｍｍ的汞柱作用在底面上所产生的力。

四、压电效应、压磁效应、压电阻效应。

１、什么是压电效应？当某些晶体受压发生机械变形时，在其相对的两个面上产异性电荷，这种没有外电场存在，由于变形而引起的电现象叫压电效应。

2、什么是压磁效应？当铁磁物质受压后，不仅材料内部的机械应力随压力变化，而且材料的导磁系数也随之发生变化，这种现象称压磁效应。

３、什么是压电阻效应？当半导体晶体受压时，会暂时改变晶体结构的对称性，从而改变了半导体的导电机构，表现为其电阻率的变化，这一效应称压电阻效应。

五、模拟显示仪表、数字显示仪表、图像显示仪表。

1、模拟显示仪表：是以指针（记录笔）的偏转角或位移量来模拟显示被测参数的连续变化，他的缺点是传动机构多，精度低，速度慢。

模拟显示仪表有：动圈显示仪表、自协平衡式显示仪表、自动平衡式显示仪表。

2、数字显示仪表：直接从数字形式显示出被测参数值，精度高，速度快。

3、图像显示仪表：用屏幕的方法直接用图形、字符、曲线以及数字等方式进行显示。

第二单元、常用仪表的测量工作原理及操作

一、热电阻测量原理及操作。

原理：利用热敏电阻在一定温度范围内，电阻值与温度值存在线性关系的测温原理。常见的热电阻有：铂电阻、铜电阻、锰电阻、碳电阻。操作：热电阻在测量传送电阻信号时，采用的三线制，这是为了在传送时，减少因导线的阻值而引起的测量误差。在检查其阻值时，要注意哪两根线为公用线。二、热偶测量原理及操作。
原理：两块不同的金属一头连接在一起，另两头之间就有电势差并且在一定的范围内其电势差与温度存在线性关系。操作：采用两线制，检查时，检测其阻值应很小。三、压力变送器测量原理及操作。原理：薄膜金属应变测量元件。操作：在连线时，注意接线的正负极。在使用时应缓慢地打开手阀，避免对膜盒的瞬间冲击，检查仪表接口有无泄露，以免引起测量误差。在拆下时，应先关闭手阀，在确定手阀已关闭的情况下，缓慢地卸表，边卸边晃动变送器，以便放出剩余气体。四、差压式液位计的工作原理。
原理：充硅油的测量盒的膜片经两个偶合管脚联合，差压经操作棒造成一种引起扭曲杆变形的力，扭曲杆被放在薄膜式应变电阻被排列成为一惠斯登电桥以将压差转换为一均衡的电压信号。电子放大器将测量室的信号转换为二线制4--20mA DC输出信号并且可提供惠斯登电桥。操作：在连线时，注意接线的正负极。在使用时，应先打开变送器的平衡阀，关闭高低压室的手阀，打开高低压室引压管线上的手阀，缓慢地打开高低压室的手阀，然后关闭平衡手阀即可。
第三单元、自动控制系统的基本概念
一、调节对象、被调参数、调节参数、调节通道。1．什么是调节对象？ 答：在生产过程中被控制的设备或机器。2．什么是被调参数？答：指调节对象中的应保持在预定化幅度内并把它进行调节的参数。3．什么是调节参数？  答：指作用于调节对象并使被调参数趋于稳定的参数。4．什么是干扰？      答：是指破坏系统平衡状态而引起被调参数变化的外界因素。5．什么是干扰通道？答：是由干扰产生点到被调参数之间的所有环节称为干扰通道。
二、调节规律、变送器、调节器、执行器。1、什么是调节规律？
答：指调节器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。在研究调节器的调节规律时，将调节器从系统中断开，单独研究调节器的输出信号与输入信号的关系。在分析调节器的调节规律时，通常在调节器的输入端加入一个阶跃信号，即突然出现某一偏偏差时，输出信号随阶跃输入信号的变化规律。调节器的调节规律实际上表征调节器的动态特性，可以用传递函数的形式来描述。调节器的基本调节规律是比例（P）、积分（I）、微分（D）及其组合。2、什么是变送器？答：变送器在自动检测和调节系统中的作用，是将各种工艺参数，如压力、差压、温度、流量、液位、成分等物理量变换成相应的统一标准信号，再传送到指示记录仪、运算器和调节器，供指示、记录、调节。按照被测参数分类，变送器主要有：差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量变送器等。构成：通常由输入转换部分、放大器和反馈部分组成。输入转换部分包括敏感元件，他的作用是感测被测参数，并把被测参数转换成某一中间模拟量。中间量可以是电压、电流、位移和作用力等物理量。反馈部分把变送器的输出信号转换成反馈信号。放大器把中间模拟量和反馈量的差值放大，并转换成标准输出信号。3、什么是调节器？答：调节器通常是对输入信号与给定信号之偏差进行PID运算，并把运算结果以统一信号送到执行器，实现自动调节。调节器必须有检测偏差和进行PID运算的两个关键部分。偏差检测电路一般称为输入电路。偏差信号通常采用电压形式，所以输入信号和给定信号在输入电路内都以电压形式进行比较。如果输入信号是电流，必须通过一个精密电阻转换成相应的电压。输入电路同时还必须具备内外给定电路的切换开关，正-反作用切换开关和偏差指示等部分。PID运算电路是调节器产生调节作用的关键部分，它包括放大器和PID反馈电路两部分。4、什么是执行器？答：执行器在自动调节系统中的作用是接受来自调节单元的控制信号，使调节阀的开度产生相应的变化。从而达到调节流量的目的。
三、反馈、正反馈、负反馈。1、反 馈：指把系统的输出信号以一定的方式又引回到输入端；2、正反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号增加的反馈；3、负反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号减少的反馈。
四、自动调节系统的组成。答：自动调节系统由调节对象，调节阀，测量变送，调节器四部分组成。
五、比例、积分、微分。1、比例调节规律（P）：是指其输出信号与偏差量之间成比例关系。比例调节特性的优点是反应速度快，调节作用能立即见效，即当有偏差信号输入时，调节器的输出立即与偏差成比例的变化。输入的偏差信号越大，输出的调节作用也越强，这就是比例调节器的一个显著特点。2、积分调节规律（I）：其输出信号与偏差信号的积分成正比。当偏差存在时，积分调节器的输出信号将随时间不断增长或减小，只有当输入偏差等于零时，输出信号才停止变化，而稳定在某一数值上。调节器的输出信号变化的快慢与输入偏差的大小和积分速度成正比，调节器的输出变化方向由偏差的正负决定。3、微分调节规律（D）：是指其输出信号与偏差信号的变化速度成正比。这种调节器使用在系统中，即使偏差很小，但只要出现变化趋势，即可马上进行调节。故有“超前”调节之称。但他的输出只能反映偏差信号的变化速度，不能反映偏差的大小，调节结果也不能消除偏差，所以不能单独使用这种调节器。他必须常与比例或积分调节规律组合构成PD或PID调节器