过程参数的检测与变送.pptx
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1、本章要点本章要点1 1)了解参数检测的意义、检测仪表的基本构成及仪表的统一信号标准;)了解参数检测的意义、检测仪表的基本构成及仪表的统一信号标准;2 2)了解检测误差的概念、熟悉仪表的性能以及零点迁移与量程调整的确定与计算;)了解检测误差的概念、熟悉仪表的性能以及零点迁移与量程调整的确定与计算;3 3)熟悉变送器的构成原理、信号传输与接线方式;)熟悉变送器的构成原理、信号传输与接线方式;4 4)了解温度检测方法、熟悉温度变速器的工资原理、掌握其使用方法;)了解温度检测方法、熟悉温度变速器的工资原理、掌握其使用方法;5 5)掌握压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法,熟悉压力变送器的工掌
2、握压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法,熟悉压力变送器的工作原理及使用特点;作原理及使用特点;6 6)熟悉智能式变送器的特点及硬件构成;)熟悉智能式变送器的特点及硬件构成;第1页/共49页2.1 2.1 参数检测与变送参数检测与变送概述概述检测的重要意义2.1.1 检测仪表1.传感器国标GB7665-87规定:“能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。2.变送器将输出信号变成统一标准信号的传感器。统一标准信号即各仪表之间的通信协议:010mA、02V、20100kPa;420mA、15V数字信号。组成框图(图21)第2页/
3、共49页 2.1.2 2.1.2 检测误差检测误差检测误差检测误差 (3 3)相对误差)相对误差(或标称相对误差(或标称相对误差)1.1.检测误差的描述检测误差的描述 检测误差是指检测仪表的测量值与被测物理量的真值之间的检测误差是指检测仪表的测量值与被测物理量的真值之间的差值,它反映了仪表的检测精度差值,它反映了仪表的检测精度(1 1)真值)真值 即被测物理量的真实(或客观)取值。即被测物理量的真实(或客观)取值。在当前现行的在当前现行的检测体系中,是将检测体系中,是将“认定设备认定设备”的检测结果作为真值。的检测结果作为真值。(2)绝对误差 仪表的实测值与“真值”之差 记为记为绝对误差不能说
4、明检测精度绝对误差不能说明检测精度(4 4)引用误差)引用误差 记为记为(5 5)基本误差)基本误差使用标准使用标准:220V5220V5、(、(502502)HzHz、(、(205205)、656555通常,各国(或国际组织)将其法定计量机构的专用设备作为认定设备,它的检测精通常,各国(或国际组织)将其法定计量机构的专用设备作为认定设备,它的检测精度在这个国家(或国际组织)内被认为是最高的。显而易见,用这种方法确定的度在这个国家(或国际组织)内被认为是最高的。显而易见,用这种方法确定的“真真值值”称为称为“约定真值约定真值”。第3页/共49页(6 6 6 6)附加误差)附加误差)附加误差)附
5、加误差(温度附加、频率附加、电源电压附加)(温度附加、频率附加、电源电压附加)(温度附加、频率附加、电源电压附加)(温度附加、频率附加、电源电压附加)2.检测误差的规律性(1)系统误差 对同一被测参数进行多次重复测量时,按一定规律出现的误差。克服系统误差的办法:负反馈结构(2)随机误差或统计误差:统计计算、滤波消除(3)粗大误差(疏忽误差):剔除2.1.3 检测仪表的基本特性1.仪表的固有特性及性能指标(1)精确度及其等级1)不能用绝对误差或相对误差表示?2)用最大引用误差度量?(量程、最大绝对误差)度量办法:去掉最大引用误差中的“”和“”表示:0.001、0.005、0.02、0.05、0.
6、1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5。第4页/共49页(2)非线性误差图示(22)计算:(3)变差:正、反行程测量时的最大差值与量程之比的百分数计算:(4)灵敏度与分辨力 计算分辨力又称灵敏限:仪表输出能响应和分辨输入的最小变化量,数字显示仪表变化一个二进制最低有效位时输入的最小变化量(5)漂移 时漂与温漂(6)动态误差第5页/共49页2.检测仪表的工作特性适应参数测量和系统运行的需要具有的输入/输出特性(1)理想工作特性:(2)零点调整与迁移使输入下限值为零的过程称为零点调整,否则为零点迁移。第6页/共49页零点迁移前后的输入/输出特性(3)量程调整量程是指与检测仪表规定的输出
7、范围相对应的输入范围量程调整是指在零点不变时将输出上限值与输入上限值相对应量程调整前后的输入/输出特性第7页/共49页实例 某测温仪表的量程为0500,输出信号为420mA,现欲测量2001000应如何调整?2.1.4 变送器的构成原理1.模拟式变送器的构成(图29)1)原理说明2)输入/输出关系理想线性特性第8页/共49页 2.数字式变送器的构成原理(基于CPU的硬件电路、系统程序和功能模块的软件)(1)数字式变送器的硬件构成(图210)(2)软件构成系统程序:硬件管理,其基本功能为模/数转换、数据通讯、自检;功能模块:组态功能。2.1.5 变送器的信号传输方式1.四线制和二线制方式(图21
8、1)二线制满足的条件:第9页/共49页2.HART(Highway Addressable Transduce)协议传输方式图212 模拟信号和基于频移键控(FSK)的叠加传输速率为1200bit/s第10页/共49页2.2 温度的检测与变送2.2.1温度检测方法一、接触式测温1、热电阻及其测温原理基于热阻效应,测温元件测温原理测温范围/主要特点热电偶热电效应01600测温范围广,测量精度高,便于远距离、多点、集中检测和自动控制,应用广泛;需进行冷端温度补偿,低温测量精度低。铂电阻热阻效应200600测温范围广,测量精度高,便于远距离、多点、集中检测和自动控制,应用广泛;不能测高温。铜电阻50
9、150半导体热敏电阻50150灵敏度高,体积小,结构简单,使用方便;互换性较差,测量范围有一定限制。常用测温元件1)金属热电阻的测温,计算:热电阻名称分度号0时阻值()测温范围()特点铜电阻Cu50500.0550150线性好,价格低,适用于无腐蚀性介质Cu1001000.1铂电阻Pt50500.003-200500精度高,价格贵,适用于中性和氧化性介质,但线性度差Pt1001000.006常用热电阻第11页/共49页工业常用热电阻的分度表附表A 附表A-1 铂热电阻(分度号Pt100)分度表(,)温度温度/00102030405060708090电阻值电阻值 2001000184960251
10、000561996065211921648008822433784273971803135537632313272332702683322806430010020030040050060070080010000138501758421202247042809031359345133755110390142291795121557250482842231680348223784810779146061831721912253902875331999351303814511167149821863222265257322908332318354373844011554153581904522617
11、26072294113263535742387341194015731194072296726411297393295136047390261232416104197692331726749300653326636350127071647620129236652708630391335793665213089168462048824013274223071533892369531347017216208452435927756310383420337252第12页/共49页附表A-2 铜热电阻(分度号Cu50)分度表(R0=50.00 0。004280)温度温度/001020304050607
12、08090 电阻值 0 050.0050.0047.8552.1445.7054.2843.5556.4241.4058.5639.2460.70-62.84-64.98-67.12-69.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13-2)半导体热敏电阻的测温计算:温度系数:温度变化1时电阻值的相对变化量。计算:负温度系数:NTC型;正温度系数:PTC型;临界:CRT型第13页/共49页热敏电阻的温度特性(图213)优点:温度系数大;缺点:互换性差,非线性严重,测温范围低:50300。适用于家电和汽车的测温。(2)热电阻的接线方式(图214)a)用于测量精度不高的场合
13、b)电桥平衡,与导线电阻无关C)用于高精度的温度测量,如用内阻很高的电子电位差计测量第14页/共49页NTC的应用设计电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品;冷暖设备、加热恒温电器;汽车电子温度测控电路;温度传感器、温度仪表;医疗电子设备、电子盥洗设备;手机电池及充电电器。PTC的应用设计用恒温加热PTC热敏电阻的恒温加热原理特性,可以设计应用在直发器、发夹、发夹板、离子烫、烫发、烫发板、陶瓷烫发板、发钳、卷发器、电热梳、负离子烫发器,恒温培养箱、电子保温瓶、保温箱、保温杯、电烤箱、输液宝、医疗设备、家用电器、日用电器、小家电.等等。第15页/共49页流体式液体加热器应用设计这是一种
14、流体式液体加热器,液体从加热器内流过即被加热到需要的温度。用PTC元件作为发热源,具有升温速度快、恒温发热、功率自调整、热转换率高、抗水垢能力强、即使干烧也不损坏等特点。被广泛应用于家电行业各类电热器具中。第16页/共49页2.热电偶及其测温原理(500)(1)热电偶的测温原理:热电效应(图215)接触电势,温差电势。三点结论:1)电极材料相同,总电势为零;2)冷、热端温度相同,总电势为零;3)电极材料不同,温度相同,热电势不同。(2)热电势的检测与第三导体定律(图216)当,有第三导体定律:只要第三导体两接点温度相同,回路中热电势不变第17页/共49页(3)冷端延伸与等值替换原理为什么要延伸
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