1、工艺参数的测量与信工艺参数的测量与信号转换号转换基 本 内 容123化工工艺参数测量的基础知识化工工艺参数测量的基础知识 认识显示仪表认识显示仪表自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器 检测系统中信号转换检测系统中信号转换安全防爆基本知识安全防爆基本知识1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1.1 1.1.1 测量的基本概念测量的基本概念 测量的过程：就是比较的过程。将被测参数与其测量的过程：就是比较的过程。将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。实现比较的工具就相应的测量单位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪表。是测量仪表。检测仪表的测量过程的实
2、质就是被测变量信号能检测仪表的测量过程的实质就是被测变量信号能量的不断量的不断变换和传递变换和传递，并与相应的测量单位进行比较，并与相应的测量单位进行比较的过程，而检测仪表就是实现这种比较的工具。的过程，而检测仪表就是实现这种比较的工具。（1 1）测量的定义）测量的定义仪表指仪表指针位移针位移炉温检测炉温检测 热电偶的热电效应热电偶的热电效应被测温度被测温度（热能）直流毫直流毫伏信号伏信号（电能）温度标尺温度标尺举例举例1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识（2 2）测量方法及分类）测量方法及分类
3、按比较方式按比较方式间接测量间接测量直接测量直接测量间接测量是指由多个仪表（或环节）所组成的间接测量是指由多个仪表（或环节）所组成的一个测量系统。它包含了被测变量的一个测量系统。它包含了被测变量的测量、变测量、变换、传输、显示、记录、和数据处理换、传输、显示、记录、和数据处理等过程。等过程。直接测量是指用事先标定好的测量仪表对某被直接测量是指用事先标定好的测量仪表对某被测变量测变量直接进行比较直接进行比较，从而得到测量结果的过，从而得到测量结果的过程。程。1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识（2 2）测量方法及分类）测量方法及分类按测量原理按测量原理零位法零位法
4、 偏差法偏差法 将被测量与标准量进行比较，二者的差值为零将被测量与标准量进行比较，二者的差值为零时，标准量得读数就是被测量的大小。时，标准量得读数就是被测量的大小。天平称天平称重和电子电位差计重和电子电位差计用测量仪表的指针相对于刻度初始点的位移用测量仪表的指针相对于刻度初始点的位移（偏差）来直接表示被测量得大小。（偏差）来直接表示被测量得大小。指针式仪指针式仪表表 微差法微差法 测量过程中将被测变量的大部分用标准信号去测量过程中将被测变量的大部分用标准信号去平衡，而剩余部分采用偏差法测量。平衡，而剩余部分采用偏差法测量。不平衡电不平衡电桥桥 1.1.2 1.1.2 测量误差测量误差定义定义仪
5、表测量值与被测参数的真实值之间的差距。仪表测量值与被测参数的真实值之间的差距。=-T=-T-测量值，即被测变量的仪表示值；测量值，即被测变量的仪表示值；T-T-真实值，在一定条件下，被测变量实际应有的数值。真实值，在一定条件下，被测变量实际应有的数值。（1 1）误差的概念）误差的概念真真实实值值计量学约定的真值计量学约定的真值标准仪器的相对真值标准仪器的相对真值理论真值理论真值1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识分类分类（按照（按照误差表误差表示方法）示方法）绝对绝对误差误差相对相对误差误差引用引用误差误差仪表
6、的测量值与被测量的真值之间的差值。仪表的测量值与被测量的真值之间的差值。即即=-T=-T。相对误差相对误差是指某点的绝对误差与该点标准表的读是指某点的绝对误差与该点标准表的读数之比，一般以百分数表示。数之比，一般以百分数表示。绝对误差与仪表量程比值得百分数称为引用误差绝对误差与仪表量程比值得百分数称为引用误差。1.1.2 1.1.2 测量误差测量误差（2 2）误差的分类）误差的分类0=100%xmaxmin100%=100%XXM引1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识分类分类（按照（按照误差出误差出现的规现的规律）律）系统系统误差误差随机随机误差误差疏忽疏忽误差误差在相
7、同条件下，对同一被测参数进行多次重复测量在相同条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，时，误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。按一定规律变化的误差称为系统误差。在相同条件下，对同一被测参数进行多次重复测量在相同条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号均以不可预定方式变化的误时，误差的大小和符号均以不可预定方式变化的误差称为随机误差。差称为随机误差。在一定的测量条件下，由于人为原因造成的、测量在一定的测量条件下，由于人为原因造成的、测量值明显偏离实际值所形成的误差称为疏忽误差。值明显偏离实际值所
8、形成的误差称为疏忽误差。1.1.2 1.1.2 测量误差测量误差（2 2）误差的分类）误差的分类1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1.3 1.1.3 检检 测测 仪仪 表表 概概 述述 检测是指利用各种物理和化学效应，将物质世界的有关信息通过检测是指利用各种物理和化学效应，将物质世界的有关信息通过测量的方法赋予定性或定量结果的过程。测量的方法赋予定性或定量结果的过程。在生产过程中，完成工艺参数检测处理的仪表，称为检测仪表。在生产过程中，完成工艺参数检测处理的仪表，称为检测仪表。用来将这些参数转换成一定的便于传送的信号（例如电信号或气用来将这些参数转换成一定的便于传
9、送的信号（例如电信号或气压信号）的仪表通常称为压信号）的仪表通常称为传感器传感器。当传感器的输出为单元组合仪表中规定的当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号标准信号时，通常称为时，通常称为变送器变送器。1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1.3 1.1.3 检检 测测 仪仪 表表 概概 述述（1 1）检测仪表的基本组成）检测仪表的基本组成被测变量检测传感部分显示部分转换传送部分图1-1 检测仪表系统的组成1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1.3 1.1.3 检检 测测 仪仪 表表 概概 述述（1 1）检测仪表的基本
10、组成）检测仪表的基本组成1)1)检测传感部分检测传感部分 一般直接与被测介质相关连，通过它感受被测变量的变化，并一般直接与被测介质相关连，通过它感受被测变量的变化，并变换成便于测量的相应的位移、电量或其他物理量。变换成便于测量的相应的位移、电量或其他物理量。2)2)转换传送部分转换传送部分 也称信号处理器，是把检测部分输出的信号进行放大、转换、也称信号处理器，是把检测部分输出的信号进行放大、转换、滤波、线性化处理，以推动后级显示器工作。滤波、线性化处理，以推动后级显示器工作。3)3)显示部分显示部分 将测量结果用指针、记录笔、数字值、文字符号（或图像）的将测量结果用指针、记录笔、数字值、文字符
11、号（或图像）的形式显示出来。形式显示出来。1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识温度检测仪表温度检测仪表膨胀式温度计、压力式温度计、热电阻温度计、膨胀式温度计、压力式温度计、热电阻温度计、热电偶温度计、辐射高温计热电偶温度计、辐射高温计按照检测的工艺变量的不同按照检测的工艺变量的不同压力检测仪表压力检测仪表弹性式压力计、电气式压力计弹性式压力计、电气式压力计流量检测仪表流量检测仪表节流式流量计、转子流量计、漩涡流量计、涡节流式流量计、转子流量计、漩涡流量计、涡轮流量计、电磁流量计轮流量计、电磁流量计物位检测仪表物位检测仪表差压式、浮力式、电容式、超声波、雷达式差压
12、式、浮力式、电容式、超声波、雷达式物性检测仪表物性检测仪表气相色谱仪、红外分析仪、气相色谱仪、红外分析仪、pHpH计、计、ORPORP检测仪检测仪（2 2）检测仪表的分类）检测仪表的分类1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识按照示值表达方式的不同按照示值表达方式的不同指示型指示型记录型记录型讯号型讯号型远传指示型远传指示型累积型累积型（2 2）检测仪表的分类）检测仪表的分类1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识按照精按照精确度等级和使用的场合确度等级和使用的场合实用仪表实用仪表范型仪表范型仪表标准仪表标准仪表现场现场实验室实验室标定室
13、标定室（2 2）检测仪表的分类）检测仪表的分类1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标1.1.量量 程程定定 义义表表 达达 式式量程是指仪表能接量程是指仪表能接受的输入信号范围受的输入信号范围y ym m=y=ymaxmax y yminmin 量程量程=上限值下限值上限值下限值例例 题题测量范围为测量范围为-50+1370，下限，下限值为值为-50，上限值为，上限值为+1370。求量程。求量程。1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识2.2.精确度精确度定定 义义表表 达达 式式仪表的精
14、确度（准确度）仪表的精确度（准确度）简称精度，反映了仪表测简称精度，反映了仪表测量值接近真值的准确程度。量值接近真值的准确程度。精度等级精度等级0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.350.35，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0max100%my=1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标某压力测量仪表的测量范围某压力测量仪表的测量范围0 010MPa10MPa，校验该表，校验该表时得到的最大绝对误差为时得到的最大绝对误差为 0.08MPa0.08MPa，试确定该仪表，试确定该仪表的精度等级。
15、的精度等级。某台测温仪表的测量范围某台测温仪表的测量范围0 010001000，根据工艺，根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过要求，温度指示值的误差不允许超过 77，试问应，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求?1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识2.2.精确度精确度判断表的等级判断表的等级选表问题选表问题1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识3.3.回回 差差定定 义义表表 达达 式式在相同使用条件下，同一在相同使用条件下，同一仪表对同一被测变量进行仪表对同一被测变量进行正、反行程
16、测量时（即被正、反行程测量时（即被测变量从小到大和从大到测变量从小到大和从大到小全行程范围变化），被小全行程范围变化），被测变量从不同方向到达同测变量从不同方向到达同一数值时，仪表指示值的一数值时，仪表指示值的最大差值称为该表的回差最大差值称为该表的回差或变差。或变差。maxX100%mXy 正反回差是反映仪表恒定度的指标。正常仪表的回差应小于其允许误差，回差是反映仪表恒定度的指标。正常仪表的回差应小于其允许误差，否则，应及时检修。否则，应及时检修。1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标4.4.灵敏度灵敏度定定 义义表表 达达 式式灵敏度是反映仪表对灵敏度是反映仪表对被测变量
17、变化灵敏程被测变量变化灵敏程度的指标。仪表的灵度的指标。仪表的灵敏限是指能够引起仪敏限是指能够引起仪表指针动作的被测参表指针动作的被测参数的最小变化量。数的最小变化量。100%SX1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标1.1 1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识5.5.分辨力分辨力与分辨率与分辨率分辨力分辨力分辨率分辨率分辨力是指仪表可能检测到分辨力是指仪表可能检测到的被测信号最小变化的能力，的被测信号最小变化的能力，也就是使仪表示值产生变化也就是使仪表示值产生变化的被测量的最小改变量。通的被测量的最小改变量。通常仪表分辨力的数值应不大常仪表分辨力的数
18、值应不大于仪表允许绝对误差的一半。于仪表允许绝对误差的一半。数字式仪表的分辨力是指仪数字式仪表的分辨力是指仪表在最低量程上最末一位数表在最低量程上最末一位数字改变一个字所表示的物理字改变一个字所表示的物理量。量。分辨率是分辨力与仪表分辨率是分辨力与仪表表量程之比的百分数。表量程之比的百分数。1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识6.6.反应时间反应时间定定 义义表表 达达 方方 式式表示仪表对被测量变表示仪表对被测量变化响应的快慢程度。化响应的快慢程度。当仪表的输入信号突然当仪表的输入信号突然变化一个数值（阶跃变变化
19、一个数值（阶跃变化）后，仪表的输出信化）后，仪表的输出信号（即示值）由开始变号（即示值）由开始变化到新稳态值的化到新稳态值的63.2%63.2%所用时间。也可称为仪所用时间。也可称为仪表的时间常数表的时间常数T Tm m。1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指标1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识7.7.线性度线性度定定 义义表表 达达 式式线性度反映了检测仪线性度反映了检测仪表输出量与输入量的表输出量与输入量的实际关系曲线偏离直实际关系曲线偏离直线的程度。线的程度。maxLX100%mXy 标定理论1.1.41.1.4检测环节的质量指标检测环节的质量指
20、标1.1 化工工艺参数检测的基础知识化工工艺参数检测的基础知识1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表显显 示示 仪仪 表表凡能将生产过程中各凡能将生产过程中各种参数进行指示、记种参数进行指示、记录或累积的仪表统称录或累积的仪表统称为显示仪表（或称为为显示仪表（或称为二次仪表）。二次仪表）。一般都装在控制室的仪表一般都装在控制室的仪表盘上；和各种测量元件或盘上；和各种测量元件或变送单元配套使用，连续变送单元配套使用，连续地显示或记录生产过程中地显示或记录生产过程中各参数的变化情况；又能各参数的变化情况；又能与控制单元配套使用，对与控制单元配套使用，对生产过程中的各参数进行生产过程中的各参数进行
21、自动控制和显示。自动控制和显示。1.2.1 1.2.1 显示仪表的概述显示仪表的概述显示仪表按照显示仪表按照能源类型来分能源类型来分电动电动显示仪表显示仪表气动气动显示仪表显示仪表液动液动显示仪表显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2 认识显示仪表显示仪表按照显示仪表按照显示方式来分显示方式来分模拟模拟显示仪表显示仪表数字数字显示仪表显示仪表图像图像显示仪表显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表 在化工生产中，温度、压力、流量、物位、成分等被测工艺参在化工生产中，温度、压力、流量、物位、成分等被测工艺参数经过检测元件
22、转换成与其相对应的物理量，或再经过变送器转换数经过检测元件转换成与其相对应的物理量，或再经过变送器转换成统一标准信号，最后由显示仪表的指针与刻度标尺相比较指示出成统一标准信号，最后由显示仪表的指针与刻度标尺相比较指示出被测工艺参数的数值；或由记录笔在有一定标度的坐标记录纸上画被测工艺参数的数值；或由记录笔在有一定标度的坐标记录纸上画出连续曲线，来显示被测工艺参数的值。这种显示方式通称为模拟出连续曲线，来显示被测工艺参数的值。这种显示方式通称为模拟式显示，相应的显示仪表，则称为模拟式显示仪表。模拟式显示仪式显示，相应的显示仪表，则称为模拟式显示仪表。模拟式显示仪表是表是以仪表的指针（或记录笔）的
23、线位移或角位移配合刻度盘的方以仪表的指针（或记录笔）的线位移或角位移配合刻度盘的方法来模拟显示被测参数连续变化的仪表。法来模拟显示被测参数连续变化的仪表。1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表自自动动平平衡衡式式显显示示仪仪表表图1-4 自动平衡式显示仪表 l 结构：结构：测量线路、测量线路、放大器、可逆电机、放大器、可逆电机、指示记录机构、传动结构、指示记录机构、传动结构、同步电机、稳压电源同步电机、稳压电源1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表自动平衡式显示仪表自动平衡式显示仪表特点：特点：可以对微弱的可以对微弱的信号进行准确、快速信号进行准确、快速的测量，测量精度高，的测
24、量，测量精度高，可以自动记录。可以自动记录。分类分类（测量线路）（测量线路）电电子子平平衡衡电电桥桥电电子子电电位位差差计计1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表1 1）电子电位差计）电子电位差计 电子电位差计是用来测量毫伏级电压信号的显示记录仪表。电子电位差计是用来测量毫伏级电压信号的显示记录仪表。可以和可以和热电偶热电偶配套使用测量温度，也可以测量其他能转换成电压配套使用测量温度，也可以测量其他能转换成电压信号的各种工艺参数。信号的各种工艺参数。
25、手动电位差计手动电位差计自动电子电位差计自动电子电位差计电子电位差计电子电位差计手动电位差计手动电位差计图1-5 电压补偿原理 R R 锰铜线绕电阻锰铜线绕电阻G G 检流计（灵敏度很高的电流计）检流计（灵敏度很高的电流计）Et Et 未知热电动势未知热电动势1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表电子电位差计电子电位差计自动电子电位差计自动电子电位差计图1-6 电子电位差计原理图 1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表电子电位差计电子电位差计自动电
26、子电位差计自动电子电位差计图1-7 自动电子电位差计测量电路原理图 测量桥路测量桥路1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表2 2）电子平衡电桥）电子平衡电桥 电子自动平衡电桥电子自动平衡电桥通常与通常与热电阻热电阻配用来测配用来测量、指示和记录温度，量、指示和记录温度，也可以与其他电阻型变也可以与其他电阻型变送器配用，测量、显示、送器配用，测量、显示、记录与之相对应的工艺记录与之相对应的工艺参数。参数。图1-8 平衡电桥测温原理图 电子平衡电桥电子平衡电桥图1-9 电子自动平衡电桥测量电路 1.2.2 1.2.2 模拟式显示仪表
27、模拟式显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.21.2.2声光式显示仪表声光式显示仪表 声光式显示仪表是以声光式显示仪表是以声音或光柱的变化声音或光柱的变化反映反映被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变化的仪表。应用最广泛的是反映被测参数超越极化的仪表。应用最广泛的是反映被测参数超越极限时，进行声光报警的限时，进行声光报警的闪光信号报警器闪光信号报警器。光柱式。光柱式显示仪表是以等离子柱、荧光光柱及发光二极管显示仪表是以等离子柱、荧光光柱及发光二极管（LEDLED）光柱的高低变化来模拟显示被测参数连续）光柱的高低变化来模拟显示被测参
28、数连续变化的显示仪表。这类仪表制造工艺简单、造价变化的显示仪表。这类仪表制造工艺简单、造价低、寿命长、可靠性高，显示直观、清晰，可取低、寿命长、可靠性高，显示直观、清晰，可取代常规模拟式显示仪表。目前大多与智能式数字代常规模拟式显示仪表。目前大多与智能式数字显示仪表配合，共同显示模拟量与数字量。显示仪表配合，共同显示模拟量与数字量。1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.31.2.3数字式显示仪表数字式显示仪表特点特点分类分类 清晰直观、读数清晰直观、读数方便、不会产生视差。方便、不会产生视差。线路简单、可靠线路简单、可靠性好、耐振性好。性好、耐振性好。有利于制造、调有利于制造、调试和
29、维修，降低生产试和维修，降低生产成本。成本。按输入信号的形式来分，有电按输入信号的形式来分，有电压型和频率型两类。压型和频率型两类。按被测信号的点数来分，可分按被测信号的点数来分，可分成单点和多点两种。成单点和多点两种。根据仪表所具有的功能，可分根据仪表所具有的功能，可分为数字显示仪、数字显示报警仪、为数字显示仪、数字显示报警仪、数字显示输出仪、数字显示记录数字显示输出仪、数字显示记录仪以及具有复合功能的数字显示仪以及具有复合功能的数字显示报警输出记录仪等。报警输出记录仪等。1.2.31.2.3数字式显示仪表数字式显示仪表分类分类1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.31.2.3数字
30、式显示仪表数字式显示仪表基本功能基本功能输入信号一般为电压、电流或频率脉冲输入信号一般为电压、电流或频率脉冲信号及开关信号等。信号及开关信号等。以以0 09 9数字形式及其单位符号显示被测数字形式及其单位符号显示被测参数的测量值。参数的测量值。可对被测参数自动测量和显示，可对被可对被测参数自动测量和显示，可对被测参数设定报警，当被测参数达到设定值时测参数设定报警，当被测参数达到设定值时可输出控制信号。可输出控制信号。1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.31.2.3数字式显示仪表数字式显示仪表基本组成基本组成1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2 1.2 认识显示仪表认识显示
31、仪表1.2.4 1.2.4 新型显示仪表新型显示仪表1.2.4 1.2.4 新型显示仪表新型显示仪表无无纸纸记记录录仪仪概概 述述以微处理器为核心，以微处理器为核心，采用全电子化设计，采用全电子化设计，直接将记录信号转化直接将记录信号转化成数字信号送至随机成数字信号送至随机存储器加以保存，采存储器加以保存，采用大屏幕液晶显示屏用大屏幕液晶显示屏（LCDLCD）或用）或用VGAVGA监视监视器显示和记录被测参器显示和记录被测参数。数。原原 理理 1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.4 1.2.4 新型显示仪表新型显示仪表无无纸纸记记录录仪仪特特 点点（1 1）无纸、无墨、无一切机械转
32、动部件，无需日常维护。精）无纸、无墨、无一切机械转动部件，无需日常维护。精度高，可靠性高，通用性好，功能强。度高，可靠性高，通用性好，功能强。（2 2）输入信号种类多，可以与热电偶、热电阻以及能产生标）输入信号种类多，可以与热电偶、热电阻以及能产生标准直流电流、电压信号的多种变送器配合使用。准直流电流、电压信号的多种变送器配合使用。（3 3）可显示趋势曲线、数据、报表、实时棒图等，并可实现）可显示趋势曲线、数据、报表、实时棒图等，并可实现单通道单通道/多通道曲线及棒图、数字等的选择显示和循环显示。多通道曲线及棒图、数字等的选择显示和循环显示。（4 4）对输入信号可以组态或编程，并能实现温压补偿
33、、流量）对输入信号可以组态或编程，并能实现温压补偿、流量积算和积算和PIDPID控制，带有报警功能。控制，带有报警功能。（5 5）有大容量的芯片可存放测量数据，并可用半导体存储器）有大容量的芯片可存放测量数据，并可用半导体存储器或软盘转存。或软盘转存。（6 6）存放的数据可以通过人机界面进行各种处理和分析，也）存放的数据可以通过人机界面进行各种处理和分析，也可在可在PCPC机上用专用软件进行分析处理，可靠性高，使用方便，机上用专用软件进行分析处理，可靠性高，使用方便，符合现代信息化要求。符合现代信息化要求。1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.2.4 1.2.4 新型显示仪表新型显示仪表
34、无无纸纸记记录录仪仪组组 成成1.2 1.2 认识显示仪表认识显示仪表1.3 1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器 过程参数检测过程参数检测 用专门的技术工具（仪表），依靠能量的变换、用专门的技术工具（仪表），依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。实验和计算找到被测量的值。（1 1）过程参数检测过程）过程参数检测过程检检 测测 过过 程程传感器传感器信息的获取信息的获取中间转换装置中间转换装置信号的放大、转换与传输信号的放大、转换与传输显示器、指示器或记录仪显示器、指示器或记录仪信号的显示与记录信号的显示与记录计算机、分析仪计算机、分析仪信号的处理与分析信号的处理与分析（1 1
35、）过程参数检测过程）过程参数检测过程1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器 对于一个检测系统来说，传感器和变送器可以是两个独立的对于一个检测系统来说，传感器和变送器可以是两个独立的环节，也可以是一个有机的整体。由于传感器所输出的信号种类环节，也可以是一个有机的整体。由于传感器所输出的信号种类很多，而且很多，而且信号往往十分微弱信号往往十分微弱。因此，除了部分单纯以显示为目。因此，除了部分单纯以显示为目的的检测系统以外，多数情况下需要利用变送器来把传感器的输的的检测系统以外，多数情况下需要利用变送器来把传感器的输出转换成遵循统一标准的模拟
36、量或者数字量输出信号，送到显示出转换成遵循统一标准的模拟量或者数字量输出信号，送到显示装置把被测变量显示出来，或者送到控制器对其实现控制。装置把被测变量显示出来，或者送到控制器对其实现控制。（2 2）变送器的基本特性和构成原理）变送器的基本特性和构成原理1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器（2 2）变送器的基本特性和构成原理）变送器的基本特性和构成原理变送器的理想输入输出特性如图变送器的理想输入输出特性如图1-171-17所示。所示。maxmax和和minmin分别为变送器测分别为变送器测量范围的上限值和下限值，即被测参量范围的上限值和下限值，即被测参数的上限值和下限值，图中数的上
37、限值和下限值，图中max=0max=0，maxmax和和minmin分别为变送器输出信号分别为变送器输出信号的上限值和下限值。对于模拟式变送的上限值和下限值。对于模拟式变送器，器，maxmax和和minmin即为统一标准信号即为统一标准信号的上限值和下限值；对于智能式变送的上限值和下限值；对于智能式变送器，器，maxmax和和minmin即为输出的数字信即为输出的数字信号范围的上限值和下限值。号范围的上限值和下限值。maxminminmaxminxy=yyyxx1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器（2 2）变送器的基本特性和构成原理）变送器的基本特性和构成原理1)1)模拟式变送器模
38、拟式变送器 模拟式变送器完全是由模拟式变送器完全是由模拟元模拟元器件器件构成，它将输入的各种被测参构成，它将输入的各种被测参数转换成统一标准信号，其性能也数转换成统一标准信号，其性能也完全取决于所采用的硬件。完全取决于所采用的硬件。1.3 自动检测过程及变送器自动检测过程及变送器（2 2）变送器的基本特性和构成原理）变送器的基本特性和构成原理2)2)智能式变送器智能式变送器智能式变送器是由智能式变送器是由微处微处理器（理器（CPUCPU）为核心构成为核心构成的硬件和由系统程序，功的硬件和由系统程序，功能模块构成软件两大部分能模块构成软件两大部分组成。组成。x检测元件检测元件A/DA/D转换转换
39、CPU通信电路通信电路数字信号数字信号x存储器图1-19 一般形式的智能式变送器的构成框图x检测元件检测元件CPUD/A 转换转换xA/D转换转换通信通信电路电路FSKFSK信号信号图1-20 采用HART协议通信方式的智能式变送器的构成框图存储器存储器1.4 检测系统中的信号转换被测参数类型被测参数类型热工量热工量机械量机械量物质的性质和成分量物质的性质和成分量电工量电工量温度、压力、物位、流量温度、压力、物位、流量位移、转速、振动位移、转速、振动浓度、组分含量、酸碱度浓度、组分含量、酸碱度电压、电流、功率、电阻电压、电流、功率、电阻1.4.1 1.4.1 检测系统中的常见信号类型检测系统中
40、的常见信号类型电气信号电气信号压力信号压力信号光信号光信号电压信号电压信号电流信号电流信号阻抗信号阻抗信号频率信号频率信号气压信号气压信号液压信号液压信号光通量信号光通量信号干涉条纹信号干涉条纹信号衍射条纹信号衍射条纹信号类类型型特特点点传送快、滞后小，传送快、滞后小，可以远距离传送，可以远距离传送，便于和计算机联接，便于和计算机联接，应用广泛应用广泛显示、记录、计显示、记录、计算、报警或自动算、报警或自动控制控制在高精度、非接触在高精度、非接触测量方面，光学检测量方面，光学检测技术正发挥着越测技术正发挥着越来越重要的作用。来越重要的作用。1.4 检测系统中的信号转换1.4.1 1.4.1 检
41、测系统中的常见信号类型检测系统中的常见信号类型123模拟信号模拟信号数字信号数字信号开关信号开关信号在时间上连续变化，在任何瞬时在时间上连续变化，在任何瞬时都可以确定其数值的信号；可以都可以确定其数值的信号；可以变换成电信号。变换成电信号。以离散形式出现的不连续信号，以以离散形式出现的不连续信号，以0 0和和1 1组合的代码序列来表示；窄脉组合的代码序列来表示；窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。冲和高低电平交替变化的电压信号。用两种状态或两个数值范围表示的用两种状态或两个数值范围表示的不连续信号；利用开关式传感器可不连续信号；利用开关式传感器可以将模拟信号变换成开关信号。以将模拟信号变换成开
42、关信号。1.4 检测系统中的信号转换1.4.2 1.4.2 检测系统中信号的传递形式检测系统中信号的传递形式 信号制式即信号制式即信号标准信号标准，是指成套仪表系列中，仪表之间采用，是指成套仪表系列中，仪表之间采用何种统一传输信号的何种统一传输信号的类型和数值类型和数值。1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（1 1）信号制式）信号制式气动仪表的信号标准气动仪表的信号标准电动仪表的信号标准电动仪表的信号标准其他信号传输标准其他信号传输标准国家标准国家标准GB777GB777化工自动化仪表用模拟气动信号化工自动化仪表用模拟气动信号国家标准
43、国家标准GB339GB339化工自动化仪表用模拟直流电流信号化工自动化仪表用模拟直流电流信号RS485RS485数字信号传输数字信号传输SmartSmart传输技术传输技术现场总线技术现场总线技术1.4 1.4 检测系统中的信号转换检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式下限上限20kPa(0.2kgf/cm2)100kPa(1kgf/cm2)表表 1 1 1 1 气动模拟信号的上下限气动模拟信号的上下限 1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（1 1）信号制式）信号制式序号电流信号负载电
44、阻1420mADC250-7502010mADC0-10000-3000表表 1 2 模拟直流电流信号及负载电阻模拟直流电流信号及负载电阻 1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（1 1）信号制式）信号制式 目前，世界各国都采用直流电流和直流电压信号作为仪表的统目前，世界各国都采用直流电流和直流电压信号作为仪表的统一模拟信号，这是因为直流信号与交流信号相比，具有如下优点。一模拟信号，这是因为直流信号与交流信号相比，具有如下优点。直流信号干扰小。直流信号干扰小。在信号传输过程中，直流信号不受交流感应的影在信号传输过程中，直流信号不受交流感
45、应的影响，易于解决仪表的抗干扰能力。响，易于解决仪表的抗干扰能力。接线简单。接线简单。直流信号不受传输线路的电感、电容和负载性质的影响，直流信号不受传输线路的电感、电容和负载性质的影响，不存在相位移问题，使接线简单化。不存在相位移问题，使接线简单化。获得基准电压容易。获得基准电压容易。便于便于A/D A/D 转换和现场仪表与数字控制仪表及装置配用。转换和现场仪表与数字控制仪表及装置配用。1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（1 1）信号制式）信号制式图 1-21电流信号传输时仪表之间的连接 串串联联直流电直流电流信号流信号1.4 检测
46、系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（2 2）电动仪表信号标准的使用）电动仪表信号标准的使用图 2-24 电压信号传输时仪表之间的连接 直流电直流电压信号压信号并并联联1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（2 2）电动仪表信号标准的使用）电动仪表信号标准的使用气动变送器气动变送器电动变送器电动变送器智能式变送器智能式变送器两根气动管线分别传送气源和输出信号两根气动管线分别传送气源和输出信号采用二线制或四线制传送电源和输出信号采用二线制或四线制传送电源和输出信号采用双向全数字量传输信号采用
47、双向全数字量传输信号1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（3 3）变送器信号传输方式）变送器信号传输方式四线制变送器四线制变送器1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（3 3）变送器信号传输方式）变送器信号传输方式二线制变送器二线制变送器1.4 检测系统中的信号转换1.4.3 1.4.3 信号制式及信号传输方式信号制式及信号传输方式（3 3）变送器信号传输方式）变送器信号传输方式控制系统仪表之间的典型连接方式控制系统仪表之间的典型连接方式1.5安全防爆基本知识1.5.1 1.5
48、.1 防爆仪表和安全防爆系统防爆仪表和安全防爆系统充油型（充油型（O O）、充气型（）、充气型（P P）、）、充沙型（充沙型（q q）、隔爆型（）、隔爆型（d d）、）、增安型（增安型（e e）、无火花型（）、无火花型（n n）传统的防爆仪表传统的防爆仪表安全火花安全火花 现在的防爆仪表现在的防爆仪表把可能产生危险火花的电把可能产生危险火花的电路从结构上与爆炸性气体路从结构上与爆炸性气体隔离开来。隔离开来。从电路设计开始就考虑防爆，从电路设计开始就考虑防爆，把电路在短路、断路及误操把电路在短路、断路及误操作等各种状态下可能发生的作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的火花都限制在爆炸性
49、气体的点火能量之下。点火能量之下。防防爆爆思思想想仪仪表表类类型型1.5安全防爆基本知识1.5.1 1.5.1 防爆仪表和安全防爆系统防爆仪表和安全防爆系统安全火花防爆系统安全火花防爆系统 关联设备(安全栅)本安型变送器控制器电源单元工频交流电本安型执行器危险场所(现场)危险场所(现场)安全场所(控制室)关联设备(安全栅)图1-25 安全火花防爆系统的基本构成1.5安全防爆基本知识1.5.2 1.5.2 安全栅安全栅 安全栅作为控制仪表和现场仪表的关联设备，本安回路的安全栅作为控制仪表和现场仪表的关联设备，本安回路的安全接口安全接口，它能在安全区和危险区之间，它能在安全区和危险区之间双向转递电
50、信号双向转递电信号，并可，并可限制因故障引起的安全区向危险区和能量转递限制因故障引起的安全区向危险区和能量转递。安全栅是一种。安全栅是一种安装在安装在安全场所安全场所的本质安全型防爆仪表的关联设备，当本安防的本质安全型防爆仪表的关联设备，当本安防爆系统的本安仪表发生故障时，安全栅能将串入到故障仪表的爆系统的本安仪表发生故障时，安全栅能将串入到故障仪表的能量限制在安全值以内，从而确保现场设备、人员和生产的安能量限制在安全值以内，从而确保现场设备、人员和生产的安全。全。1.5安全防爆基本知识1.5.2 1.5.2 安全栅安全栅u电阻式安全栅电阻式安全栅u齐纳式安全栅齐纳式安全栅u中继放大器式安全栅
