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第一章 检测与控制基础 一、检测仪表的基本概念 1、检测仪表的基本概念 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方法赋予定性或定量结果的过程。 定性指通过测量能大致判断被测量的存在与否或在某个数量范围内。 定量指用一定精度等级的测量仪器对被测量进行测量并取得比较精确的数据。 一、检测仪表的基本概念 检测仪表：在生产过程中，完成工艺参数检测处理的仪表。 检测系统：用各种检测仪表对生产过程中各种工艺变量自动、连续地进行测量、显示或记录以供操作者观察或自动监督生产情况的系统称为自动检测系统。 一、检测仪表的基本概念 2、自动检测系统的构成 自动检测系统中主要的自动化装置为传感器、显示器、及数据处理装置。 一、检测仪表的基本概念 传感器：用来感受被测量并按照一定的规律转换的成可用输出信号的器件或装置。传感器的基本功能就是检测，所以也叫检测仪表。 显示器：也叫二次仪表，自动监测系统显示或输出被测量数值的装置。 数据处理装置：用来对测量数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换、相关分析等。 自动检测系统还有一个连接输入、输出各个环节的通道，即传输通道。 一、检测仪表的基本概念 3、检测仪表的构成 检测仪表一般包括敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分。 （1）敏感元件（检测元件）： 概念：直接感受被测量的元件。 作用：对被测量做出响应，把它转换成合适的物理量。 （2）传感元件（转换元件）：将敏感元件的输出信号转化成相应参数。 （3）测量电路：将传感元件输出的参数转换成易于处理电压、电流等物理量。 并不是所有的传感器都有敏感元件和传感元件之分，有些传感器，敏感元件就是传感元件。 一、检测仪表的基本概念 4、检测仪表的分类 根据被测量种类来分： （1）过程量检测仪表，如温度、压力、物位、流量检测仪表。 （2）电工量检测仪表，如电压表 （3）机械量检测仪表：荷重传感器、加速度传感器、应变仪、位移检测仪 检测仪表也可以分为接触式和非接触式仪表，还可以分为标准仪表、实验室用仪表和工业用仪表 一、检测仪表的基本概念 5、非电量电测系统的组成 将各种非电物理量转换成电量，再用电测仪表进行测量的方法叫做非电量的电测量。 一、检测仪表的基本概念 （1）传感器：将某种非电量物理量从被测系统中取出，将它转化成电信号。 敏感元件将被测非电物理量变化成自身的位移、应变或转角，以便配合相应传感器将其转化成电量，实现非电量—电量转变。 传感元件将感受到的非电量直接变化成相应的电流、电压、电容等电物理量 （2）测量转化装置：把传感器送来的电信号变化成具有一定功率的电压或电流信号。 一、检测仪表的基本概念 （3）记录显示装置：将变换及测量装置送来的电压或电流信号不失真地记录和显示。 （4）数据处理装置：能将记录的信号按测量任务的要求进行计算、分析。 （5）实验激发装置：用于人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息激发出来以便测量。 二、控制装置的基本概念 自动控制系统由生产装置、检测变送器、控制器、执行器等环节组成。 二、控制装置的基本概念 1、控制装置的分类 控制装置按照使用能源来分液动控制仪表、气动控制仪表、电动控制仪表 气动控制仪表结构简单、性能稳定、安全可靠 电动控制仪表信号传输快、传输距离远、与计算机等现代技术工具连用。 二、控制装置的基本概念 2、电动控制装置的信号制与传输方式 （1）信号制：成套的仪表系列中，各个仪表的输入、输出之间采用统一的标准信号进行联络和传输。 （2）国际上自动信号标准：电动装置多采用 24V直流供电，现场传输信号为4—20mA DC，控制室联络信号为1—5V DC标准信号，信号电流与电压的转换电阻为250Ω。 二、控制装置的基本概念 电信号传输一般采用电流传送—电压接收的并联方式；进出控制室的传输信号为电流信号，该信号经过电阻转化成相应的电压信号。 二、控制装置的基本概念 （3）电流—电压传输并联方式 信号下限为4mA DC，容易识别断电、断线等故障。 采用并联式传输方式，仪表可以有公共接地点，便于各种仪表装置的配套使用。 仪表负载小，提高仪表的可靠性，现场变送器可以实现两线制。 采用24V直流电源，没有工频电源，省掉电源变压器，解决仪表发热问题。 三、测量与误差的基本概念 1、测量 （1）概念：利用某种仪表或设备，通过实验的方法确定被观察量的数量的认识过程。即测量过程就是把测量与同性质的标准进行比较。 三、测量与误差的基本概念 （2）测量的标准 理论真值：绝对真值或定义值。一般理论真值是不可量知的，随着科学技术进步，人们只能无限接近它。 指定真值：指的是由国际上约定或国家设立的各种尽可能维持不变的实物基准和标准器，指定它的数值作为参考标准。 实际真值：也叫相对真值。高级计量器的值可以认为是低级仪表的真值。