2022年自动控制系统的分类、渡过程和品质指标.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 绪 论自动化技术在工业、农业、科技以及人们的日常生活中发挥着重要的作用；自动化 技术作为国家高科技的重要组成部分, 其水平高低已成为衡量国家科技实力和各个行业 现代化水平的重要标志；化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化简称 化工自动化 ；即在化工设 备上,配备一些自动扮装置,自动测量生产过程中的重要工艺参数,并与运算机（或自 动掌握装置）、执行机构相协作实现对生产过程的自动掌握；这种用自动扮装置来治理 化工生产过程叫 化工自动化 ；实现化工生产自动化目的（重要意义）1 加快生产速度,降低生产成本,提高产品产量和质量；2 减轻劳动强度,改善劳动条件,使工人从繁重的劳动中解脱出来；3 保证安全生产, 防止事故发生与扩大, 延长设备使用寿命, 提高设备利用才能；4 转变劳动方式,使工人逐步由体力劳动转向脑力劳动；组成一个完整的生产过程掌握系统一般有掌握器、执行器、被控过程（或被控对象）和测量变送器四个环节,其中掌握器、执行器和测量变送器都属于检测掌握外表；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一般认为自动掌握系统由检测掌握外表和被控过程（被控对象）两部分组成；大型化、现代化、多品种、精细化的过程生产系统生产自动化的进展过程可分为三个阶段；第一阶段 ：采 用一些自动检测外表检测主要工艺参数,其次阶段 ：采纳先进的自动检测外表和掌握系统第三阶段 ：开头采纳电子运算机掌握 ,生产过程掌握的进展由原先车间集中掌握转向工厂综合自动化进展（平面化管 理）,这是目前自动化进展的一个重要方向；实现化工生产过程自动化,一般要包括自动检测 、自动爱护 、自动操纵和自动掌握等方面的内容；自动检测系统 : 利用各种检测外表对主要工艺参数进行自动检测、指示或记录,“ 了 解” 生产进行的情形；1 自动信号和连锁爱护系统：是生产中的一种安全装置；自动信号和连锁爱护系统 : 对某此关键性参数设有自动信号联锁装置,当工艺参数 超过了答应范畴,系统自动地发出声光报警信号,以提示准时实行措施；自动操纵系统 : 依据预先规定的步骤自动地对生产设备或生产过程进行某种周期性的操作；自动开停车系统 ：依据预先规定的步骤,使生产过程自动投入运行或自动停车；自动掌握系统 : 对生产中某些关键性参数进行自动掌握,使它们在受到干扰的影响 而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的的数值范畴内；自动掌握系统是自动化生产的核心部分,（液位变送器 ）（掌握器 ）（执行器 ）自动掌握系统是在人工掌握的基础上产生和进展起来的,其主要装置包括测量元 件与变送器、自动掌握器、执行器,分别代替了人的眼、脑、手三个器官；1.自动掌握系统的组成（1） 被控对象 : 在自动掌握系统中,我们将需要掌握其工艺参数的生产设备或机 器；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2） 自动掌握装置 起掌握作用； 测量元件与变送器 检测工艺参数（或再转换成某一特定信号如电流、电压、气压信号） 自动掌握器 依据变送器送来的信号与工艺上要求的参数进行比较运算,并发 出信号到掌握阀； 执行器 ：依据掌握器送来的信号对阀门的开度进行调解；2.信号和变量 这个 信息就是信号 （电压、电流、压力、位移等等）也叫变量；指向方框的信号 U 表示施加到系统或环节上的独立变量,称为 输入变量 ,离开方 框的信号表示系统或环节送出的变量,称为 输出变量 设定值（给定值）：被控变量的目标值（预定值） ,称为 设定值 进水量 Q1 会引起水位变化,这种引起被控变量波动的外来因素,在自动掌握系统中称为 干扰（或扰动） 引起水位变化的出水量Q2,它是执行器掌握阀动作的结果,是掌握系统来以补偿干扰的作用,Q2 具有实现掌握作用的参数叫操纵变量,即 受掌握器操纵,用以使被控变量保持设定值（给定值）的物料量或能量,称为操纵变量；掌握阀输出的 q 的变化称为 掌握作用 ,掌握作用和干扰都是作用于对象的输入信号,它们对对象的作用方向是相反的；Q2 的流体叫 操纵介质 ,可以是流入对象的,也可以是对象流出的；故自动掌握系统是一个闭环系统；闭环系统 自动掌握系统的方块图中信号沿箭头方向前进 ,通过如干环节后 ,最终又返回到起始点；开环系统自动掌握系统的方块图中信号沿箭头方向前进,最终返回不到起始点；掌握系统的输出信号 被控变量 不反馈到系统的输入端,因而也不对掌握作用产生影响的系统,称为开环掌握系统；把系统 或环节 的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈；反馈信号的作用方向与设定信号相反,即偏差信号为两者之差,这种名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 反馈叫做负反馈；反之为正反馈；在闭环掌握系统中,把输出信号（被控变量）经过测量元件和变送器后,又返回到系统的输入端,与给定值进行比较,到系统的输入端的做法叫反馈；这种系统的输出信号直接或经过一些环节返回负反馈 反馈信号能使原先的信号减弱；与原先信号方向相反；正反馈 反馈信号能使原先信号加强；自动掌握系统掌握方法基本上是采纳负反馈的方法；自动掌握系统是具有被控变量负反馈的闭环系统,§ 1.3 自动掌握系统的分类1. 按被控参数 分类：温度、流量、压力、液位等掌握系统；2. 按掌握系统所处理的信号方式来分：有模拟掌握系统与数字掌握系统；模拟信号： 在时间上是连续变化的, 在任何瞬时都可以确定其数值的信号,可转换 为电信号；在生产过程中任何连续变化的物理量和物理量都属于模拟信号；数字信号： 以离散形式显现的不连续的信号,或减小；模拟信号和数字信号可以相互转换；数字量的增减只能一个一个单位增加4.按掌握器具有的 掌握规律 分类： 位式自动掌握系统、比例（ P）、比例积分 PI、比例微分 PD、比例积分微分 PID等掌握系统；5. 按掌握系统 的复杂程度 简洁掌握复杂掌握：匀称掌握、串级掌握、前馈掌握（1）定值掌握系统 ：被控变量的给定值恒定不变；定值掌握系统的基本任务是克服扰动对被控变量的影响,（2）随动掌握系统（自动跟踪系统） ：给定值是不断变化的且无规律,是随机变化的；随动掌握系统掌握的目的, 是使所掌握的工艺参数精确而快速地跟随给定值的变化而变化；（3）程序掌握系统（次序掌握系统）：工艺参数的给定值按肯定的规律变化,是已知名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的时间函数；即设定值按肯定的时间程序变化；9. 按信号种类 分类：气动掌握系统,电动掌握系统§ 1.4 自动掌握系统的过渡过程和品质指标在自动化领域内要讨论两种状态：静态和动态 ；这种被控变量不随时间变化的平稳状态称为系统的静态；动态 :被控变量随时间变化的不平稳状态称为系统的动态；系统从一个平稳态过渡到另一个平稳状态的整个过程叫系统的过渡过程；阶跃干扰,就是在某一瞬时,输入量突然阶跃式地加到系统上,并连续保持在这个幅度上 ,自动掌握系统的过渡过程实质上是掌握作用不断克服干扰作用影响的过程；衡量系统的掌握质量的依据是系统的过渡过程,在过渡过程中,被控变量是随时间变化的,不同的过渡过程,被控变量随时间的变化情形不一样1.非周期衰减过程 被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化,没有来回波动, 最终稳定在某一数值上； 2.衰减振荡过程 被控变量上下波动,但幅度逐步减小,最终稳固在某一数值上, 这种过渡过程形式叫衰减振荡过程；能使系统较快地稳固下来, 期望是这种过程；（1、2 都是衰减过程,称为稳固过程； ）3.等副振荡过程 被控变量在给定值邻近来回波动,且波动幅度保持不变, 永久不会稳固下来；属于不稳固过程,在要求 y 稳固的系统不采纳,调剂质量要求不高时用；4.发散振荡过程 被控变量来回波动, 且波动幅度越来越大, 即偏离给定值越来越远；在自动掌握系统应防止,以免显现危急事故；一. 掌握系统的品质指标（3、4 不稳固过程）衡量系统掌握的质量就是要依据过渡过程的品质指标；自动掌握系统在 阶跃干扰作用 下,一般都期望得到衰减振荡过程；最大偏差或超调量 ：最大偏差（动态偏差）是指在过渡过程中,被控参数偏离给定值的最大数值 A最大偏差表示系统瞬时偏离给定值的最大程度 ；偏离越大,偏离的时间越长,系统离开规定的工艺参数指标就越远,甚至会造成一波未平一波又起, 波峰叠加,使被控变量振荡加剧, 对稳固正常生产不利,名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有的甚至会超过危急极限造成事故,故要加以限制,越小越好；最大动态偏差或超调量是描述被控参数偏离给定值的最大程度；最大动态偏差是 反映掌握系统动态精确性的指标,也是衡量过渡过程稳固性的动态指标；衰减比 ：衰减比是相邻两个峰值的比,衰减比是表示振荡过程衰减的程度,是衡量过渡过程稳固性的动态指标；1. 余差 ：当过渡过程终了时, 被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫 做余差（ C）,或者说余差就是过渡过程终了时的残余偏差；有正有负；余差是衡量掌握系统静态稳固性的指标；小越好；被控参数越接近给定值越好, 亦即残差越2. 过渡时间：从干扰作用发生的时刻起 ,直到系统重新建立新的平稳时止 ,过渡过程所经受的时间叫做过渡时间或掌握时间 . 3. 振荡周期（或 频率） T：过渡过程两个相邻的同向波峰 或波谷 之间经受的时间叫振荡周期或工作周期 . 振荡周期的倒数称为振荡频率 . 频率=1/ 周期衰减比（反映被控变量振荡的程度） 、最大偏差、超调量 （稳固性）是表示系统的稳固性,过渡时间表示系统的快慢性能,余差表示系统静态特性的好坏,也反映了系统的精度；掌握系统的品质指标是过程掌握系统讨论的核心标准问题；自动掌握系统由两大部分组成: 工艺过程部分（被控过程）和自动扮装置部分；自动装置部分 ：实现自动掌握必备的自动化外表、设备；包括测量与变送装置、控 制器和执行器三部分；自动掌握系统是由 被控对象 、测量元件及变送器 、掌握器 和执行器 组成的,系统 的掌握质量与组成系统的每一个环节的特性和作用都有关系,特殊是被控对象的特性对 掌握质量的影响,往往是确定掌握方案的依据；干扰作用和掌握作用都可以看成对象的输入量,可以叫 输入变量 ；输出量 输出参数 :被控变量（被控参数） ；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1通道 ：由对象的输入变量至输出变量的信号联系称之为通道掌握通道 :掌握作用至输出变量的信号联系；是描述操纵变量与被控变量之间的关系；干扰通道 :干扰作用至输出变量的信号联系；是描述干扰与被控变量之间的关系；1 被控对象的特性 ：在给被控对象一个输入作用下,变化而变化,变化的快慢及最终变化的数值等；其输出变量是如何随着输入作用静态特性 ：给对象一个输入,当系统达到平稳状态时,输入变量与输出变量之间 的关系；动态特性 ：指系统在受到输入作用时,由一个平稳态向另一个平稳态过渡的整个 过程中,输出变量随输入作用的变化；静态数学模型描述的是对象在稳固时（静态）的输入与输出关系；动态数学模型描述的是在输入量转变以后输出量跟随变化的规律；动态数学模型是更精确的模型,静态数学模型是动态数学模型在对象达到平稳时 的特例；讨论对象的动态特性,就是要找出描述对象动态的数学模型；二. 建立对象数学模型的方法 对象特性的讨论一般 有两种方法（1） 机理分析法（亦称化工动态学的方法）对于简洁的对象或系统各环节的特性,依据系统工艺实际过程的数质量关系,分析运算输入量与输出量之间的关系；即可以通过分析过程的机理、 物料或能量平稳关系求得数学模型,即对象动态特性的微分方程式,这种方法称为机理分析法 ；（机理模型）对象特性的 机理分析法 的最基本关系是 物料平稳和能量平稳 ；在静态条件下,其关系是：单位时间流入对象的物料或能量 = 系统中流出的物料或能量在动态条件下,物料平稳和能量平稳的关系是：名师归纳总结 单位时间内进入系统的物料 单位时间内流出的物料 = 系统内物料贮存量的第 7 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 变化率（2）试验测定法（系统辨识）有些复杂系统的输入与输出之间的关系是比较难以通过运算来获得的,对象的微 分方程式很难建立, 也不简洁求解；所以, 另一种方法是通过试验测定,需要在实际系 统或试验系统中,通过一组输入来考察输出的跟随变化规律反映输入与输出关系的 体会曲线和体会函数关系； 对获得的数据进行科学处理而求得对象的微分方程式或传递 函数,这种方法称为 试验测定法 ；（体会模型）把两种方法结合起来,主要通过机理分析,得出模型的结构或函数形式,再通过试验测得输入输出数据确定其中的部分参数 三数学模型的表示方法： 参数估量 ,得到的模型称为混合模型；非参量模型：用曲线、图表表示的系统输入与输出量之间的关系；特点：简洁、形象、较易看出对象的特点；参量模型：用数学方程式表示的系统输入与输出量之间的关系；（参量指变量,即输入变量、输出变量）一. 一阶对象 所谓单容过程是指只有一个储蓄容量的被控过程；当单位时间内流入对象的物料不等于流出对象的物料时,表征对象物料蓄存量的 参数就要随时间而变化,而其关系就是微分方程；求出对象输出输入之间的微分方程,假如对象的动态方程是一阶微分方程；对象的特性, 即对象的输出量是如何随输入量变化而变化,在实际工作中常用三个K、T、；物理量来表示 一.放大系数 K K 在数值上等于对象受干扰作用,重新稳固后的输出变化量与输入变化量之比；物理意义 ：K在数值上等于对象的输出变化量与输入变化量之比,假如有肯定的输入变化量 Q1,通过对象就被放大了K倍,变为输出变化量 h；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 放大系数：达到稳固状态时,对象输出变化量 y 和输入变化量 x 之比；Ky（Kh ）xQ放大系数是描述对象静态特性的参数；对于对象掌握通道 放大系数 K0,一般期望 K0适当大一些, K0 越大,表示被控变量对 掌握作用有足够大的灵敏度,使掌握作用更为有效；对于对象干扰通道 的放大系数 Kf,就应愈小愈好, Kf 小表示干扰对被控变量的影响 小；二. 时间常数 T 时间常数 T:指当对象受到阶跃输入作用后,被控变量假如保持初始速度变化,达到新 的稳态值所需的时间；或当对象受到阶跃作用后,被控变量达到新的稳态值的 63.2%所 需时间；时间常数是反映 被控变量变化快慢的动态参数, T 越大,表示对象受到干扰作用后,被控变量变化得越慢,达到新稳态值时时间越长,惯性越大；对于干扰通道 的时间常数 Tf 越大,对 y 的影响也越迟缓,掌握越简洁；一滞后时间 有的对象在受到输入作用后（如一阶对象在受阶跃作用下）,输出变量立刻开头变化；而有的对象如二阶以上对象,在受到输入作用后,输出变量不能立刻而快速 地变化,对象的输出变化落后于输入的现象,称为对象的滞后；依据滞后性质不同可分为 传递滞后 和容量滞后1传递滞后 ：传递滞后又叫纯滞后（ 0）,对象受到输入作用时,其输出变量要经过一段时间才 开头变化,这种现象叫 传递滞后 ；滞后时间用 0 0 产生的缘由： 一般是由于介质的传输、 能量的传递、 信号的传送需要一段时间而 引起的,例如皮带输送机；另外,检测方案不合理,也可产生纯滞后,2. 容量滞后 h名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对象受到输入作用时,输出变量开头变化很慢,后来才逐步加快,再之后又逐步变慢直到达到稳固值,这种现象叫容量滞后 （或过渡滞后）；h滞后时间 是纯滞后时间 0和容量滞后 h的总和 ； 和 T 反映被控变量受到输入作用后的变化规律,也就是反映系统过渡过程中的变 化规律 ；滞后时间对对象的掌握通道是不利的, 假如存在于掌握参数方向, 使其不能准时地起掌握作用； 假如存在于被控参数测量方向,系统受到输入作用后,由于存在滞后,被 控参数不能立刻反映出来, 掌握器就不能准时觉察到偏差, 无论哪一种情形都使掌握作 用落后于被控参数的变化, 简洁引起超调,不利于掌握 ,所以在设计和安装掌握系统时,都应当尽量把滞后时间减小到最小；2. 阶跃反应曲线法 通过调剂量的一个阶跃变化查找对象的动态特性；优点：简洁易行；缺点：精度低；3. 周期脉冲法通过调剂量的周期变化（矩形波或正弦变化）,猎取对象的动、静态特性；优点：能反应条件波动时的结果；缺点：不能用于大滞后系统；用来测量化工生产过程中的压力、流量、物位、温度等参数的外表称为化工检测外表；传感器：用来将这些参数转换为肯定的便于传送的信号的外表叫传感器；变送器：将所测得的工艺参数检测出并转换为统一的标准信号,送往掌握器或显 示外表,就传感器就为变送器；一 测量过程与测量误差1测量过程 ：将被测参数与其相对应的测量单位进行比较的过程；由外表读得的被测值与被测量真值之间,总存在肯定的差距,这一差距称为测量 误差 测量误差通常用 肯定误差 和相对误差 两种方法表示；（1） 肯定误差 ：理论上是指外表指示值 XI 和被测量的真实值 Xt之间的差值；（2）相对误差 yrelative error：某一点的肯定误差 与它的真实值 xt（或 x0）之比；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 衡量外表优劣的性能指标1.精度等级2.指示变差（恒定度） 3.灵敏度和灵敏限4.辨论力 5.线性度 6.反应时间2.指示变差（恒定度）测量的正行程 ：被测参数由小变大；测量的反行程 ：被测参数由大变小；指示变差 ：指在相同的外界条件下, 使用同一外表对相同的被测参数值进行正（被 测参数由小到大）反（由大到小）测量时,得到的外表指示值是不相等的,正反行程指示值之差称为该外表在该读数点的指示变差；3灵敏度 S与灵敏限（也叫灵敏域）sensitivity 灵敏度 S: 灵敏度是反映外表对被测参数变化的灵敏程度；外表的指针线位移 或角位移 a 与引起这个线 （或角）位移的被测参数变化量 X 的比值 . SxS为外表灵敏度或转角 S在数值上等于单位被测参数变化量所引起的外表指针移动的距离S越高, X略微变化, a变化较大,越灵敏,越能观看微小的参数变化；灵敏限 : 能引起外表指针发生动作的被测参数的最小变化量；反应时间 所以外表的反应时间长短,实际上是反映了外表动态特性的好坏,是 用来 衡量外表能不能尽快反映出参数变化的品质指标 . 线性度；线性度用来 说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度 线性度 ：通常用实际测得的输入输出特性曲线（标定曲线）与理论拟合直线 之间的最大偏差与测量外表满量程输出范畴之比的百分数表示；f max f 100 % f越大,线性度越不好 ；外表量程 重复性表 示测量外表在测量被测参数时, 在被测参数按同一方向作全量程连续多次 变动时所得标定特性曲线不一样的程度；如标定的特性曲线一样, 重复性就好, 重复误 差小；名师归纳总结 第 11 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 重复性误差：用各测量点指示值的最大偏差 比的百分数来表示；常见的便于传输和显示的信号类型有： Zmax与测量外表满量程输出范畴之1 位移信号 2 压力信号 3 电信号 4 光信号二测量系统中信号的传递形式从传递信号的连续性的观点来看,在检测系统中传递信号的形式可以分为模拟信号、数字信号和开关信号；五.工业外表的分类按外表 使用的能源 分类1 气动外表 : 以压缩空气为能源,结构比较简洁、直观、牢靠；抗干扰才能强；价格低廉、 防火防爆；但是信号传递慢, 距离短, 不宜实现远距离大范畴的集中显示与 掌握,与运算机联用比较困难；2电动外表 : 以电能为能源,信号之间联系便利；适于远距离传送和集中掌握、便于与运算机联用,可防火防爆；但结构复杂,易受温度、湿度、电磁场、放射性等环 境影响；3液动外表 : 2 信息的获得、传递、反映、和处理的过程 分类: 1检测外表 ：作用是猎取信息,并进行适当转换；在生产过程中,主要用来检测某些工艺参数（如为温度、压力、流量、物位等）转换成电的信号（电压、电流、频率等）或气压信号；,并将被测参数的大小成比例地2显示外表 ：作用是将由检测外表获得的信息显示出来,包括各种模拟量、数字 量的指示仪、记录仪和积算器,以及工业电视、图像显示器等；3集中掌握装置 ：包括各种巡回检测仪、巡回掌握仪、程序掌握仪、数据处理机、电子运算机以及外表掌握盘和操作台等；4掌握外表 ：可以依据需要对输入信号进行各种运算（如放大、积分、微分等）；包括电动、气动掌握器以及用来代替模拟掌握外表的微处理机等；5执行器 ：能接受掌握外表的输出信号或直接来自操作人员的指令,对生产过程名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 进行操作或掌握；包括各种气动、电动、液动执行机构和掌握阀；按外表的组成形式 来分类 : 1 基地式外表 : 将测量、显示、掌握等各部分集中组装在一个壳体内,形成一个整体；适于现场就 地检测和掌握,不适合多种参数的集中显示与掌握,使使用受到限制；2单元组合式外表 : 将对参数的测量及其变送、 显示、掌握等各部分分别做成只能完成某一特定功能而 又能各自独立工作的单元外表, 这些单元之间通过统一的标准信号相互连联系起来； （检 测单元、变送、显示、掌握） ；这些单元可便利地任意组合成各种掌握系统,有用性和 敏捷性好；1压力 ：指匀称垂直的作用于单位面积上的力；力；压力可用公式表示为 ：pF S物理学上称为压强, 工业上称为压肯定压力： 以肯定零压力为准来表示的压力；表压 :p 表压 = p 肯定压力- p 大气压 真空度 被测压力低于大气压 :p 真空度 = p 大气压力 - p 肯定压力 2压力表的分类测压外表或真空度外表种类许多,依据其转换原理 不同,可分为四大类 : 液柱式压力计 ：依据 流体静力学原理 ,将被测压力转换成液柱高度进行测量；适合测量低压、负压、或压力差；按其结构形式不同,有斜管压力计等；pgh；U 型管压力计、单管压力计、优点：结构简洁,价格廉价,精度较高,在现场和试验室中使用；缺点：体积较大,读数不便利,只能目测,不能远传,而且测量结果会受毛细管作 用、密度、视差影响,玻璃管易破裂,测量范畴窄,测低压、负压,因而应用领域有一名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定的局限性；企业常用的是可变倾斜管微压计；主要用于试验室或工程试验上适用；（1）弹性式压力计 ： 将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量, 有弹簧管压力计、波纹管压力计、膜片式压力计等；在工业上应用相当广泛；结构简洁,价格廉价,测量范畴广,现场使用,修理便利,工业上应用广泛；（2） 电气式压力计：通过 机械和电气元件将被测压力转换成电量（电气信号,如电压、电流、频率等）进行测量,有电容式、电阻式、电感式、应变片式、霍尔片式；仍 有力平稳式压力变送器、电容式压力变送器等；多用于远传和集中掌握,适用范畴广,是一种有进展前景的压力表；（3） 活塞式压力计 ：依据 液体传送压力 的原理,将被测压力转换成活塞上所加平稳砝 码的重量进行测量；测量范畴大,精度高,答应误差可小到0.05%0.02%,但必需人工增减砝码,不能自动测量；结构复杂,价格较贵,常用检验工业压力表的标准外表,不适于现场适用；工业生产中最常用的是弹性式压力计和电气式压力计；二.弹性式压力计原理 ：是利用各种形式的弹性元件；在被测压力的作用下 ,弹性元件受压后产生弹性形变的原理而制成的压力外表 . 依据虎克定律,在弹性限度内,弹簧伸长或缩短的长度与受到的拉力或压力成正比；特点 : 结构简洁、使用牢靠、价格低廉、测量范畴广、有足够的精度,精度等级最高可达 0.1 级,测量几百 Pa几千 MPa,现场广泛使用,修理便利,如附加其他装置,如记录机构、电气转换装置、掌握元件等,可实现压力的记录、远传、信号报警、自动掌握等；在工业上是应用最广泛的一种测压外表；1.弹性元件：是弹性式压力计的测压敏锐元件,依据测量范畴及被测介质不同,所用的弹性元件的材料及外形也不一样；三电气式压力计电气式压力计是泛指各种能把压力 转换为 电信号 输出,然后测量电信号的压力表；特点 ：可以远距离传送信号,和运算机连用,精度高,结构复杂；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 这类外表品种许多,各有特点；由于可以远距离传送信号,可实现压力自动掌握 和报警,所以广泛用于掌握系统中；一般有 压力传感器 、测量电路 和信号处理装置 组成；压力传感器 把压力信号检测出来,并转换成电信号输出,如再进一步转换为 标准信号时,就又称为压力变送器； （信号处理装置 包括指示器、记录器、微处理 机等；应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、二. 压力计的选用及安装1 压力计的选用（1）外表类型的选用 ：电容式压力传感器 考虑： 1）满意工艺生产要求,例如是就地仍是远传、自动记录、报警、压力测量精度、被测压力高低；2）被测介质的物化性质,如粘度、腐蚀性、爆炸性等；3）现场环境条件（如高温高压、电磁场等）；1 确定外表的测量范畴 （被测量可按规定精度进行测量的范畴）2 精度等级 ：依据生产上所答应的最大测量误差来选1 定义流量 ：是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量,即瞬时流量；总流量 :某一段时间内流过管道流量的总和叫 量累计值；总流量 ,即流体在某一段时间内的流流量的 表示方法 ：单位时间内流过的流体以质量表示的称为质量流量 M以体积表示的称为 体积流量 Q. 两者的关系为名师归纳总结 Q总tMQ或总QM（ 表示流体密度）第 15 页,共 38 页MMdt（t 表示时间）tQdt或00- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 测量流体流量的外表叫 流量计 测量流体总量的外表叫 总量计 . 2 流量计的种类（1）速度式流量外表 以测量流体在管道内的速度作为测量依据来运算流量的外表；例如、靶式流量 计、堰式流量计等；（2）容积式流量计 以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来运算流量的外表；例如、 椭圆齿轮番量计 、活塞式流量计 等；（3）质量式流量计 流体的体积是流体温 度、压力和密度的函数；例如 惯性式质量流量计 、补偿质量流量计等 ；二.压差式流量计压差式流量计是基于流体的节流原理 ,利用流体流经节流装置时产生的压力差 而实现流量测量的；差压式流量计的 组成 : 节流装置将被测流量转换成压力差信号,包括节流件 （阻流件： 孔板、喷嘴、文丘里管）和取压装置（导压管） ；测压外表： 用来测量压差而显示流量,有 管差压计测出 P,运算 Q；差压计 和差压变送器；（例如用 U 型流体在管道中流淌时 ,在节流装置前后的管壁处 ,由于管道截面发生变化形成流束收缩,流淌速度增加,压力下降,因而在节流装置前后产生压力差,这种现象称为 节流现象3.差压式流量计的测量误差（1）造成测量误差的缘由被测流体工作状态节流装置安装不正确孔板入口边缘的磨损导压管安装不正确,或有堵塞、渗漏等现象差压计安装或使用不正确三转子流量计名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.特点 ：（1）适于小管径（ 50mm）小流量的测量（用其他标准节流装置测量误差大）（2）压力缺失小,反应快； （3）结构简洁,价格廉价；（4）精度受所测介质压力、温度、粘度影响比较大；差压式流量计是在截流面积不变的条件下,以压差变化来反映流量大小；转子流量计是以压降不变,利用截流面积的变化来测量流量的大小,是恒压降,变节流面积的流量测量方法；结构 ：由一个锥形管和一个转子组成,锥形管玻璃,可以看到转子的高度；4. 电远传式转子流量计 （转子高度信号电信号） （LZD）分两大部分：流量变送部分、电动显示部分 转子流量计适用范畴：适合测量较小的流量,如可测量气体或液体的流量（粘度大的液体除外）,比较适 合于试验室或仪器装置中的流量指示和监视；五椭圆齿轮番量计 容积式流量计） 4主要特点 由于椭圆齿轮番量计是直接依据固定的容积计量流体的,所以测量精度与流体的 流淌状态无关, 被测介质的粘度越大,齿轮间的泄漏量越小,测量误差越小,特殊适于 高粘度流体的测量；（1）最适用于高粘度流体的流量测量（2）所测流量不能太小（3）流体不能有固体颗粒,机械夹杂物,否就会引起齿轮磨损,以致损坏（4）使用温度有肯定范畴 1060之内；温度过高,会使齿轮发生卡死 测量精度高,只要加工精确,协作紧密,便可得到极高的精度, 一般可达 0.2%0.5%,故常作为标准表及精密测量之用；量程范畴大,使用寿命长, 压力缺失小,安装使用较便利,结构复杂,加工制造困难,成本较高；使用不当或过久,会发生泄漏现象,引起 较大测量误差；六.涡轮番量计是利用置于流体中的涡轮的转速与流体速度成比例的关系,通过测量涡名师归纳总结 第 17 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 轮的转速来间接测得通过管道的体积流量；1 特点 1 测量精度高,复现性和稳固性好,量程范畴宽,耐高压,反应快,可测脉动流 量（适于流量快速变化的流量测量） ；2 输出电频率信号,便于远传,不受干扰；3 被测介质不能带机械杂物,否就磨损涡轮且使精度降低；4 设备复杂,造价高,抗干扰才能小（受日光灯等干扰）,为保证流向稳固,在涡 轮前后要加直管道；由于涡轮高速转动,轴承易损,降低了长期运行的稳固性,影响使用寿命；4. 适用范畴 可用于测量气体、 液体流量,但要求被测介质干净, 不适用于对粘度大的液体流量,主要用于精度要求高、流量变化快的场合,仍用作标定其他流量计的标准外表；七电磁流量计 （速度式外表测量具有导电性的液体介质测酸、3. 特点碱、盐溶液,含有固体颗粒液体或纤维液体；（1）只能测量导电的液体,导电率必需大于水,最适合酸、碱、盐液体,不能测量油类或气体的流量； 在管道中不设任何节流元件, 因此可以测量 各种高粘度的导电液体,特殊适合测量含有纤维和固体颗粒的流体 种腐蚀性液体 的流量；精读可达 0.5 级；在采纳防腐衬里的条件下, 可以测量各（2）其输出信号与流量之间的关系不受液体的物理性质（例如温度、压力、粘度等）变化和流淌状态的影响；对流量变化反应速度快,故可（3）压力缺失比较小,结构复杂,成本高；用来测量脉动流量 ；（4）要求环境要高,简洁受