化工儀表必備的自動化知識

第一話題：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。

１．什麼是測量誤差？    答：測量值與真實值之間的差值，叫測量誤差.２．什麼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标準量比較出來。間接測量是将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。３．什麼是測量？答：是将被測參數信号形式進行轉換和傳送，并将其與相應測量單位進行比較的過程，叫測量。

二、儀表誤差、變差、靈敏度和靈敏限。

1、什麼是儀表的允許誤差，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号（％）後的值。精度等級是國家統一規定，劃分的一系列标準百分比的值。２、什麼是儀表的變差？

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行正反行程測量時，二者之間的差值。

３、什麼是儀表的靈敏度和靈敏限？

答：靈敏度是用來表達測量儀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生可見變化的被測參數的最小變化量。

４、什麼是測量系統的動态誤差？

答：是指測量系統中被測參數信息處于變動狀态下儀表指示值與被測參數實際值之間的差異。

三、壓力、工程大氣壓、物理大氣壓、表壓力、絕對壓力。

1、什麼是壓力？    

答：壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力

２、什麼是工程大氣壓？

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

３、什麼是物理大氣壓？

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，高度為７６０ｍｍ的汞柱作用在底面上所産生的力。

四、壓電效應、壓磁效應、壓電阻效應。

１、什麼是壓電效應？當某些晶體受壓發生機械變形時，在其相對的兩個面上産異性電荷，這種沒有外電場存在，由于變形而引起的電現象叫壓電效應。

2、什麼是壓磁效應？當鐵磁物質受壓後，不僅材料内部的機械應力随壓力變化，而且材料的導磁系數也随之發生變化，這種現象稱壓磁效應。

３、什麼是壓電阻效應？當半導體晶體受壓時，會暫時改變晶體結構的對稱性，從而改變了半導體的導電機構，表現為其電阻率的變化，這一效應稱壓電阻效應。

五、模拟顯示儀表、數字顯示儀表、圖像顯示儀表。

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

模拟顯示儀表有：動圈顯示儀表、自協平衡式顯示儀表、自動平衡式顯示儀表。

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、曲線以及數字等方式進行顯示。

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範圍内，電阻值與溫度值存在線性關系的測溫原理。常見的熱電阻有：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号時，采用的三線制，這是為了在傳送時，減少因導線的阻值而引起的測量誤差。在檢查其阻值時，要注意哪兩根線為公用線。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範圍内其電勢差與溫度存在線性關系。操作：采用兩線制，檢查時，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：在連線時，注意接線的正負極。在使用時應緩慢地打開手閥，避免對膜盒的瞬間沖擊，檢查儀表接口有無洩露，以免引起測量誤差。在拆下時，應先關閉手閥，在确定手閥已關閉的情況下，緩慢地卸表，邊卸邊晃動變送器，以便放出剩餘氣體。四、差壓式液位計的工作原理。
原理：充矽油的測量盒的膜片經兩個偶合管腳聯合，差壓經操作棒造成一種引起扭曲杆變形的力，扭曲杆被放在薄膜式應變電阻被排列成為一惠斯登電橋以将壓差轉換為一均衡的電壓信号。電子放大器将測量室的信号轉換為二線制4--20mA DC輸出信号并且可提供惠斯登電橋。操作：在連線時，注意接線的正負極。在使用時，應先打開變送器的平衡閥，關閉高低壓室的手閥，打開高低壓室引壓管線上的手閥，緩慢地打開高低壓室的手閥，然後關閉平衡手閥即可。
第三單元、自動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。1．什麼是調節對象？ 答：在生産過程中被控制的設備或機器。2．什麼是被調參數？答：指調節對象中的應保持在預定化幅度内并把它進行調節的參數。3．什麼是調節參數？  答：指作用于調節對象并使被調參數趨于穩定的參數。4．什麼是幹擾？      答：是指破壞系統平衡狀态而引起被調參數變化的外界因素。5．什麼是幹擾通道？答：是由幹擾産生點到被調參數之間的所有環節稱為幹擾通道。
二、調節規律、變送器、調節器、執行器。1、什麼是調節規律？
答：指調節器的輸出信号與輸入信号之間随時間變化的規律。在研究調節器的調節規律時，将調節器從系統中斷開，單獨研究調節器的輸出信号與輸入信号的關系。在分析調節器的調節規律時，通常在調節器的輸入端加入一個階躍信号，即突然出現某一偏偏差時，輸出信号随階躍輸入信号的變化規律。調節器的調節規律實際上表征調節器的動态特性，可以用傳遞函數的形式來描述。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、什麼是變送器？答：變送器在自動檢測和調節系統中的作用，是将各種工藝參數，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标準信号，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，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拟量。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号轉換成反饋信号。放大器把中間模拟量和反饋量的差值放大，并轉換成标準輸出信号。3、什麼是調節器？答：調節器通常是對輸入信号與給定信号之偏差進行PID運算，并把運算結果以統一信号送到執行器，實現自動調節。調節器必須有檢測偏差和進行PID運算的兩個關鍵部分。偏差檢測電路一般稱為輸入電路。偏差信号通常采用電壓形式，所以輸入信号和給定信号在輸入電路内都以電壓形式進行比較。如果輸入信号是電流，必須通過一個精密電阻轉換成相應的電壓。輸入電路同時還必須具備内外給定電路的切換開關，正-反作用切換開關和偏差指示等部分。PID運算電路是調節器産生調節作用的關鍵部分，它包括放大器和PID反饋電路兩部分。4、什麼是執行器？答：執行器在自動調節系統中的作用是接受來自調節單元的控制信号，使調節閥的開度産生相應的變化。從而達到調節流量的目的。
三、反饋、正反饋、負反饋。1、反 饋：指把系統的輸出信号以一定的方式又引回到輸入端；2、正反饋：指加入的反饋信号使系統的輸入信号增加的反饋；3、負反饋：指加入的反饋信号使系統的輸入信号減少的反饋。
四、自動調節系統的組成。答：自動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）：是指其輸出信号與偏差量之間成比例關系。比例調節特性的優點是反應速度快，調節作用能立即見效，即當有偏差信号輸入時，調節器的輸出立即與偏差成比例的變化。輸入的偏差信号越大，輸出的調節作用也越強，這就是比例調節器的一個顯著特點。2、積分調節規律（I）：其輸出信号與偏差信号的積分成正比。當偏差存在時，積分調節器的輸出信号将随時間不斷增長或減小，隻有當輸入偏差等于零時，輸出信号才停止變化，而穩定在某一數值上。調節器的輸出信号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）：是指其輸出信号與偏差信号的變化速度成正比。這種調節器使用在系統中，即使偏差很小，但隻要出現變化趨勢，即可馬上進行調節。故有“超前”調節之稱。但他的輸出隻能反映偏差信号的變化速度，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