第一章绪论
1.1 课程设计目的
针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。
通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。
1.2课题介绍
本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。
1.3 实验背景知识
换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。
1.4 实验原理
1.4.1 检测方法
按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。
热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；
非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。
这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。
1.4.2 热阻法原理简介
表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf ， 污垢层平均厚度δf 和污垢热阻Rf 。这三者之间的关系由式表示：
（1-1）
图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻
通常测量污垢热阻的原理如下：
设传热过程是在热流密度q 为常数情况下进行的，图1a 为换热面两侧处 于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：
（1-2）
图1b 为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为：
（1-3） 忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为
（1-4）
于是两式相减得：
（1-5） 该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。
实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：
（
1-6）
f f f f f f m R δλλρ1==c w c c R R R U 21/1++=f
f w f f f R R R R R U 2211/1++++=f c f c R R R R 2211,==c f f f U U R R 1121-=+q
T T R R R R U b f s f f w c f /)(/1,121-=+++=
（1-7）
若在结垢过程中，q 、Tb 均得持不变，且同样假定
（1-8）
则两式相减有： （1-9） 这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。
1.5 实验装置
图1-2 多功能动态模拟实验装置外形图
如图所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授课题 组基于测量新技术—软测量技术开发的多功能实验装置。
本实验装置的模拟换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m ），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。
q
T T R R R U b c s c w c c /)(/1,121-=++=f
c R R 22=q
T T R c s f s f /)(,1,1-=
1-恒温槽体；2-试验管段；3-试验管入口压力；4-管段出口温度测点；
5-管壁温度测点；6-管段出口温度测点；7-试验管出口压力；8-流量测量；
9-集水箱；10-循环水泵；11-补水箱；12-电加热管
图1-3 实验装置流程图
1.6需要检测和控制的主要参数
(1) 温度：包括实验管流体进口（20~40℃）、出口温度（20~80 ℃），
实验管壁温（20~80 ℃）以及水浴温度（20~80 ℃）；
(2) 水位：补水箱上位安装，距地面2m，其水位要求测量并控制循环水
泵，以适应不同流速的需要，水位变动范围200mm~500mm；
(3) 流量：实验管内流体流量需要测量，管径Φ25mm，流量范围
0.5~4m3/h；
(4) 差压：由于结垢导致管内流动阻力增大，需要测量流动压降，范围
为0~50mm水柱。
第二章被测参数及仪表选用
2.1实验管进出口温度测量
2.1.1仪表的选择
由于实验装置的进出口管直径较小，采用体积较大的温度计会增加流动阻力，从而影响流速。而且由给定的参数可知，试验管流体进、出口的温度为20℃～ 40℃，温度范围小，此两处的温度比较低，测量不便，适合测量此段温度的主要有液体膨胀式、双金属、热电偶及热电阻等温度传感器，而我们的实验设备有上位机采集信息，所以最好选用热电偶或者热电阻。
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过 150 易被氧化。国内最常用的有 R0=10Ω、 R0=100Ω和 R0=1000 Ω等几种，它们的分度号分别为 Pt10、 Pt100、 Pt1000；铜电阻有 R0=50Ω和 R0=100 Ω两种，它们的分度号为 Cu50 和 Cu100。其中Pt100 和 Cu50 的应用最为广泛。
本设计中选用了 WZPK-233S|铠装 Pt100 热电阻。热电阻在环境温度为 15— 35°C，相对湿度不大于 80%，试验电压为 10—100V（直流）电极与外套管之间的绝缘电阻>100MΩ。
铠装热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。
2.1.2仪表的特点
铠装铂电阻作为一种温度传感器，它比装配式铂电阻直径小，易弯曲，适宜安装在管道狭窄和要求快速反应、微型化等特殊场合。其可对-200~600℃温度范围内的气体、液体介质和固体表面进行自动检测，并且可直接用铜导线和二次仪表相连接使用，由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节
器、扫描器、数据记录仪以及电脑提供精确的输入值。铠装电阻外保护管采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，因此它具有很强的抗污染和优良的机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。
图2-1 WZPK-233S铠装薄膜铂热电阻
2.1.3仪表的参数及结构
表2-1 铠装薄膜铂热电阻外径安装固定装置标准尺
安装固定装置标准尺
铠装薄膜热电阻外径(d)
6 5 4 3
D 直径60 直径50
D0 直径42 直径36
D1 直径24 直径20
d0 直径9 直径7
S 22 19
有表一可知，本次设计中的管径为 25mm,所以选用电阻外径为 4m、5m、6m 的热电阻都可以。
图2-2 热电阻测量端结构图
2.1.4测量注意事项
在使用过程中注意以下产生误差的可能性：
(1) 通电发热误差。由于电阻通电后会产生自升温现象，从而带来测量误
差。但可用传热条件好的温度计来尽可能减少。
(2) 热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。三线制接法可补偿连接导线的电阻引起的测量误差。
2.1.5误差分析
（1）分度误差。该误差取决于材料纯度和加工工艺。
（2）通电发热误差。由于通电后会产生自升温现象，从而带来测量误差，该误差无法消除，但可用规定最大电流＜6mA。
（3）线路电阻不同或变化引入的测量误差。可通过串联电位器调整，此外规定三线、四线接线方法也可以减小误差。
（4）附加热电动势。电阻丝与引线点处构成热偶，若节点温度不同将产生附加电动势，对于测量回路可能产生影响。可通过节点靠近，同温等方法减小或消除。
（5）热电阻安装时，其插入深度不小于热电阻保护管外径的8-10倍，尽可能使热电阻受热部分增长。热电阻尽可能垂直安装，以防在高温下弯曲变形。
（6）热电阻在使用中为了减小辐射热和热传导所产生的误差，应尽量使保护套管表面和被测介质温度接近，减小热电阻保护套管的黑色系数。
2.2实验管壁温度测量
实验管道在恒温水槽中，通过与水槽中的水进行热交换传热，壁温范围20~80 ℃。
2.2.1检测方法设计以及依据
由测量情形可知管壁温度用一般的热电偶和热电阻都不易测量，测温环境要求测温仪器可以附着在管壁表面，需要在测温点将水浴与管壁分开，面积又不能太大，否则影响换热。接触式测温中热电阻和热电偶比较适合，但热电偶冷端处理困难，且温差较小误差大。用光刻技术制作一个薄片热电阻外层加上隔热层贴在管壁温度侧点上，三组值同时测量取平均值，以达到精确测温效果。
2.2.2仪表种类选用以及设计依据
膜式铂电阻是近年来发达国家的一种铂热电阻新技术，这种新型热电阻是有外型尺寸小、灵敏度高、响应快、绝缘性能好、稳定性好、耐震耐腐蚀使用寿命长等优点，特别是pt500和Pt1000 Pt2000 高阻值热电阻，其分辨率相当于常规铂电阻pt100的5~10倍。
2.2.3测量注意事项以及误差分析
（1）水浴与管壁分开的面积太大，影响流体的流量及换热。所以温度计的体积应尽可能小。
（2）外界环境变化会影响管壁温度，故使外界环境温度保持稳定。
（3）固定螺纹或者固定法兰安装。
（4）由于热电阻与仪表之间一般都有一段较长的距离,因此两根连接导线的电阻随温度的变化,将同热电阻阻值的变化一起加在不平衡电桥的一个臂上,使测量产生较大的误差。为减小这一误差,一般在测温热电阻与仪表连接时,采用三线制接法。
2.3水浴温度测量
2.3.1检测方法设计以及依据
由实验装置要求分析，水槽内水浴温度是一个存在一定变化的物理量，而水浴温度又通过稳控器来实时监控。因此，测温仪表要求较高的灵敏性和精确度。其次，水浴温度的变化范围在20~80℃之间，属于低温范畴。
综合以上要求，我们采热电偶温度测量法。
2.3.2热电偶工作原理
热电偶温度计由三部分组成：1、热电偶（感温元件）；2、测量仪表；3、连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线及铜线）。
图2-3 最简单的热电偶测温系统
它是由两种不同材料的导体A和B焊接而成，焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称为工作端或热端，另一端与导线相连，称为冷端或自由端。两种不同成分的导体两端经焊接、形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫
参比端。当测量端和参比端存在温差时，就会在回路产生热电流，接上显示仪表，仪表上就批示出热电偶所产生的热电流，接上显示仪表，仪表上就批示同热电偶所产生的热电动势的温度值。
2.3.3 仪表种类选用以及依据
选用铜－镍铜热电偶，这是在低温下应用得很普遍的热电偶,测量温度范围(－200～＋200℃),稳定性好,低温时灵敏度高并且价格低廉。分度号为T。
图2-4 铜－镍铜热电偶测温器
2.3.4 测量注意事项及误差分析
（1）测温点的选择
热电偶的安装位置，即测温点的选择是最重要的。测温点的位置，对于工艺过程而言，一定要具有典型性、代表性，否则将失去测量意义。
（2）插入深度
热电偶插入被测场所时，沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之，由热传导而引起的误差，与插入深度有关。
2.4水位测量
2.4.1检测方法设计以及依据
实验装置补水箱内水为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。其介电常数与空气的差别很大。而电容式液位测量是利用被测对象物质的导电率，将液位变化转换成电容变化来进行测量的一种液位计。与其他液位传感器相比，电容液位测量具有灵敏性好、输出电压高、误差小、动态响应好、无自热现象、对恶劣环境的适用性强等优点。所以，我们采用此方法来测量补水箱内的水位。
此外，实验装置要求水位还可控制，以适应不同流速的需要。所以这里我们
把电容传感器输出的信号传递给一个单片机系统，并且通过一个显示装置（数码管或LCD）得以显示该水位。通过单片机对信号的分析运算，使得当补水箱内的水位超出水位变动范围（200~500mm）时，产生一个信号使得循环水泵开始工作以调节水位。
图2-5 补水箱水位测量及控制总体框图
2.4.2 仪表种类选用以及依据
常见的电容传感器测量电路有变压器电桥式、运算放大器式及脉冲宽度式等。这类仪表适用于腐蚀性液体、沉淀性液体以及其它化工工艺液体液面的连续测量与位式测量，或单一液面的液位测量。
经过比较分析，我们采用某生产厂家生产的UCD-628系列电容式液位计，其采用电容法测量原理，适用于电力、冶金、化工、食品、制药、污水处理、锅炉汽包等的液位测量。
该电容式液位计有以下特点：
（1）结构紧凑，体积小，安装维护简单，统一外形尺寸。
（2）多种信号输出形式，可用于不同系统配置。
（3）测水位范围0.1~2m。
（4）浸入液体的测量部分，只有一条四氟软线或四氟棒式探极作为传感，可靠性高。
（5）全密封铝合金外壳及不锈钢联接件。
（6）对高温压力容器与测量常温常压一样简单，且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力影响。
（7）完善的过流、过压、电源极性保护。
2.4.3测量注意事项
（1）电容式液位计应垂直安装，并固定以防止晃动引起的误差。
（2）应采用非隔离两线制、三线制或测量、输出、电源三端隔离四线制多
种电路结构方式。
（3）注意得使用高频电路。
2.5 流量测量
2.5.1仪表的选择
由于要对试验管内的液体流量进行测量，所要测量的管段的直径很小大约25ｍｍ左右，流量范围0.5~4m3/h，并且考虑到管内有污垢，水并不洁净，用接触法测量会导致测量仪器的表面结垢，影响测量的精度．因此考虑非接触式测量方法。电磁流量计是非常好的选择。在这里选用XJ-LDC系列分体式电磁流量计。
图2-6 XJ-LDC系列分体式电磁流量计
2.5.2 仪表的工作原理
分体式电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用CAN现场总线，属国内首创，技术达到国内领先水平。 XJ-LDC系列分体式电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相流，高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。
2.5.3 仪表的主要特点
仪表结构简单、可靠，无可动部件，工作寿命长。
无截流阻流部件，不存在压力损失和流体堵塞现象。
无机械惯性，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统。
测量精度不受被测介质的种类及其温度、粘度、密度、压力等物理量参数的影响。
采用聚四氟乙烯或橡胶材质衬里和Hc、Hb、316L、Ti等电极材料的不同组合可适应不同介质的需要。
备有管道式、插入式等多种流量计型号。
采用EEPROM存贮器，测量运算数据存贮保护安全可靠。
具备一体化和分离型两种型式。
2.5.4 仪表的技术指标
仪表精度：管道式0.5级、1.0级；插入式2.5级
测量介质：电导率大于5μS/cm的各种液体和液固两相流体。
流速范围：0.2～8m/s
工作压力：1.6MPa
环境温度：-40℃～+50℃
介质温度：聚四氟乙烯衬里≤180℃；橡胶材质衬里≤65℃。
2.5.5 误差分析
（1）当管道中有气泡时，会产生误差，所以应该保证流体流动稳定，无气泡。
（2）周围存在电磁干扰会是传感器产生误差，应注意避免电磁干扰。
2.6差压测量
2.6.1检测方法设计以及依据
首先，测量管道的管径较小使得我们不能采用安装体积较大的差压计，且实验装置给出的压降范围为0~50mm水柱（500Pa），它是一个很小的差压，用普通的差压计测量方法很难精确的测量，因此我们选用U型管差压计。
2.6.2仪表种类选用以及依据
针对差压范围0~50mm水柱，我们选用某厂家生产的C1系列注模压差计。它采用垂直+倾斜型的结构和低挥发红油。测量范围很广，在小读数时读数也很方
便，可以测量正压，负压和差压。
它的技术指标如下：
介质：空气和非易燃，兼容的气体。
外壳：白色ABS塑料
精度：满刻度的±3%
内部最大工作压力： 70 KPa
过压保护：溢流管可以缓解中等过压最大工作温度：85°C
表2-3 差压表的型号及范围
型号范围使用液体
C1-3 0-3英寸水柱红油
C1-80 0-80毫米水柱红油
C1-700PA 10-0-700PA 红油
图2-7 注模差压计
因此，我们选用C1-80型号的差压计。
2.6.3测量注意事项
1、红油压差表配有两根管，一根是白色，一根是红色的，红色的接“High”，白色的接“Low”。
2、红油压差表安装时的位置一定要在水平与垂直的方向上。
第三章心得体会
通过这次的课程设计，我发现了我的不足，尤其是在准备材料方面，有些仪表的选择不恰当，导致我浪费了很多时间和精力，可是我也收获了很多，通过查阅资料文献，更加熟悉了检测技术及仪表这门课程，也更加了解了学校开设这门课程的重要性。从中我学会了怎么找出自己的错误，以及怎么去高效地解决问题。
首先，我们要充分利用所学知识，在实践中进一步理解和掌握所学知识，真正达到学以致用的目的。不能盲目的查找资料，要首先对问题细心的考虑，真正理解设计任务，有了初步的设计思想后，再对所需求的资料进行查找，查找到资料后，先将资料上的知识弄懂学会，使其真正变成自己的知识后，再进行运用。
其次，在选用仪表时，要充分考虑和比较各个仪表之间在各个方面的优缺点，根据实际情况的要求进行选择。并且要熟悉仪器的性能，以求更准确的达到检测效果。
在本次课设过程中，我也通过各种途径增加了阅历、以及知识。充分利用网络、图书管以及课堂中所学的知识，将知识学以致用，并细心请教老师、同学，才会获得此次课设的成功。
参考文献
[1]孙灵芳等，一种新型在线冷却水动态模拟试验装置，仪器仪表学报，2002，
NO. 3 增刊；
[2]孙灵芳等，一种新型电子水处理器阻垢率的在线监测评价方法及装置，工业
水处理， 2000，NO.3；
[3]杨善让等，冷却水处理技术阻垢效果的评价方法研究与实施，《工业水处理》
2000.11增刊；
[4]杨善让等，换热设备污垢与对策，科学出版社，2003。
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
第一章绪论 1.1 课程设计目的 针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。 通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1.2课题介绍 本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 1.3 实验背景知识 换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。 1.4 实验原理 1.4.1 检测方法 按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。 热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种； 非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。 这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。
1.4.2 热阻法原理简介 表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示： （1-1） 图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻 通常测量污垢热阻的原理如下： 设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为： （1-2） 图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为： （1-3）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为 （1-4）于是两式相减得： （1-5）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。 实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有： （1-6） f f f f f f m Rδ λ λ ρ 1 = = c w c c R R R U 2 1 /1+ + = f f w f f f R R R R R U 2 2 1 1 /1+ + + + = f c f c R R R R 2 2 1 1 ,= = c f f f U U R R 1 1 2 1 - = + q T T R R R R U b f s f f w c f /) ( /1 ,1 2 1 - = + + + =
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
检测技术课程设计 一、课程设计的目的 综合应用已修课程所学知识，完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。它的作用如下： 获得工程师基本训练，培养学生综合运用所学理论和技术知识，解决工程实际问题的能力。 （1）提高学生查阅科技文献资料能力。 （2）开发学生的主观能动性与创造性。 （3）加深学生对课程内容的理解，拓展所学知识面。 （4）使学生初步建立正确的设计思想。掌握系统的设计方法和设计步骤。 二、课程设计时间 检测技术课程设计为1周。 三、课程设计的任务 以任务书的形式给出。 任务书的主要内容有： （1）给予的对象； （2）设计题目； （3）设计要求； （4）撰写的设计报告要求； （5）时间安排。 设计报告内容包括：目录，设计题目，前言，设计方案与设计工艺流程，各部分设计原理，设计计算及说明，器件、仪器设备的选择，设计图纸，参考文献，附录。设计图用专用计算机软件绘制，打印。 四、课程设计报告的一般格式 课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。 1、绪论 主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。 2、主体部分 （1）总体设计方案的设计
（2）软硬件电路的设计 （3）设计结果（实验数据等） （4）参考文献 2、结束语 阐述本次设计的收获与体会，课题进一步完善的建议与意见。致谢等。如有附录可放在结尾处。
设计题目一电机自动监控系统设计 一、电机控制系统描述 电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保证电机系统的正常运行，需要通过检测控制装置对它进行监控。重点监控的参数是电机 A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。 二、控制要求 上图为电机供电主电路。三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT，加到电机上，当接触器常开触点接通时，电机得电，运转。可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。正常接触器线圈得电，接触器主常开触点接通，异常接触器线圈断电，接触器主常开触点断开。 常规电机控制电路如图。 START STOP
检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法
和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示： （1-1）图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为： （1-2）图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为： （1-3）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为（1-4）于是两式相减得： （1-5）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：（1-6）（1-7）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定（1-8）则两式相减有： （1-9）这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。
《自动检测技术与应用》课程 课程设计题目参考 （可参考本教材有关章节内容和作业选择和实施）利用铂热电阻测控电烘箱温度 利用热敏电阻测量气体流速（流量） 煤气报警器的设计 酒后驾车测试仪的设计 利用温度传感器控制养鸡场的室内温度 磁电式转速表的设计 向日葵日生长量测量仪的设计 非磁性物体中混杂金属物的检测 多功能警棍的设计 自行车车速及累计公里数的设计 镀锌铁丝流水线“断线故障”报警 利用电容压力传感器测量水井水位 绝缘薄膜厚度测试仪的设计 种子含水量测试仪的设计 车床振动故障诊断 振动式粘度计的设计 超声波在钢材焊缝探伤中的应用 汽车倒车防碰雷达的设计 车库大门遥控开启装置的设计 盲人防撞导路棒的设计 机车轮毂探伤仪的设计 霍尔传感器在磁性材料探测中的应用 霍尔交直流钳型表的设计 工件直径、材质分选系统的设计 安全栅的设计 利用热电偶测控电烘箱温度 利用热力学法对可逆式水泵水轮机进行现场效率试验带材纠偏系统的设计 自来水流量测量仪的设计 手持式风速、风向仪的设计 带材卷取张力测控系统的设计 人体感应式接近开关的设计 水平仪的设计 汽车雨刷自动开关的设计 水龙头（或冲便器）自控电路的设计 冲床手指保护系统的设计 带材宽度在线检测系统的设计 路灯光控开关的设计 光电式转速表的设计
热释电红外防盗报警器的设计 车厢香烟烟雾自动排气装置的设计 盲人亮光方向仪的设计 流水线产品计数装箱系统的设计 光电式脉搏、血液粘度测试仪的设计 纸张白度的测量仪的设计 酒店大堂机器人迎宾小姐的测控电路设计 宾馆玻璃旋转门的自动起停、安全保护系统的设计 电子式自来水表的设计 模具的数字化逆向制造 人体身高和体重测量装置的设计 普通车床改造为专门用于车削螺栓的简易数控车床设计热电偶抗干扰放大器的设计 两线制仪表的电路设计 虚拟仪器在汽车试验中的应用 智能楼宇中的地下停车场监控系统的设计 小区围墙周边警界系统的设计 小区防盗系统的设计 酒店客房火灾报警系统的设计 酒店客房房门开启系统的设计 无害化蔬菜生产大棚的测控系统设计 学生食堂全自动煮饭机的测控电路设计
控制装置与仪表课程设计 欧阳家百（2021.03.07） 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制 对象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记 录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生 产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统 修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系 统或设备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 2.1．按控制方案设计流程图（附图2） 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
车牌识别系统的设计 一、摘要: 随这图形图像技术的发展，现在的车牌识别技术准确率越来越高，识别速度越来越快。无论何种形式的车牌识别系统，它们都是由触发、图像采集、图像识别模块、辅助光源和通信模块组成的。车牌识别系统涉及光学、电器、电子控制、数字图像处理、计算视觉、人工智能等多项技术。触发模块负责在车辆到达合适位置时，给出触发信号，控制抓拍。辅助光源提供辅助照明，保证系统在不同的光照条件下都能拍摄到高质量的图像。图像预处理程序对抓拍的图像进行处理，去除噪声，并进行参数调整。然后通过车牌定位、字符识别，最后将识别结果输出。 二、设计目的和意义: 设计目的： 1、让学生巩固理论课上所学的知识，理论联系实践。 2、锻炼学生的动手能力，激发学生的研究潜能，提高学生的协作精神。 设计意义： 车牌定位系统的目的在于正确获取整个图像中车牌的区域，并识别出车牌号。通过设计实现车牌识别系统，能够提高学生分析问题和解决问题的能力，还能培养一定的科研能力。 三、设计原理: 牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些牌照识别系统还具有通过视频图像判断车辆驶入视野的功能称之为视频车辆检测。一个完整的牌照识别系统应包括车辆检测、图像采集、牌照识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。牌照识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。 四、详细设计步骤:
目录 1设计目的 (2) 2题目介绍 (2) 3 背景意义 (2) 3.1实验装置简介 (2) 3.2研究污垢传热的理论知识 (3) 4参数检测与控制 (5) 4.1进出口温度水浴温度测量 (5) 4.1.1 仪表种类选用及依据 (5) 4.1.2 注意事项 (6) 4.1.3 可能误差 (6) 4.2 实验管壁温测量 (7) 4.2.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.2.2 可能误差 (7) 4.3 水位的测量 (7) 4.3.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.3.2 注意事项 (8) 4.3.3 可能误差 (8) 4.4 实验管内流体流量的测量 (8) 4.4.1仪表种类选用与依据 (8) 4.4.2 可能误差 (10) 4.5 差压测量 (10) 4.5.1仪表种类选用与依据 (10) 4.5.2 可能误差 (11) 5.参考文献 (12)
第1章绪论 1.1设计目的 针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 2题目介绍 本课设题目以一多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需检测参数的检测。设计检测方案，包括检测方法、仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 该实验装置上，需要检测和控制的参数主要有： 1、温度：包括实验管流体进口（20~40℃）、出口温度（20~80 ℃）， 2、实验管壁温（20~80 ℃）以及水浴温度（20~80 ℃） 3、水位：补水箱上位安装，距地面2m，其水位要求测量并控制，以适应不同流速的需要，水位变动范围200mm~500mm 4、流量：实验管内流体流量需要测量，管径Φ25mm，流量范围0.5~4m3/h 5、差压：由于结垢导致管内流动阻力增大，需要测量流动压降，范围为0~50mm 水柱 3 背景意义 3.1实验装置简介 如图3—1所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授为首的课题组基于测量新技术—软测量技术开发的多功能实验装置。 基于本实验装置，先后完成国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获奖，鉴定结论为国际领先。目前承担国家自然科学基金、973项目部分实验工作。
中南大学 《过程控制仪表》 课程设计报告 设计题目液位控制系统 指导老师 设计者 专业班级 设计日期 2011年6月 目录 第一章过程控制课程设计的目的和意义 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2课程设计的意义 (3) 1.3课程设计在教学计划中的地位和作用 (3) 第二章液位控制系统的设计任务 (3)
2.1设计内容及要求 (3) 2.2课程设计的要求 (4) 第三章实验内容及调试中遇到的具体问题和解决的办法 (4) 3.1实验目的 (4) 3.2实验内容 (5) 3.2.1流量单闭环控制系统 (5) 3.2.2流量比值控制系统 (6) 3.3实验调试中遇到的具体问题和解决办法 (7) 第四章液位控制系统总体设计方案 (9) 4.1液位控制系统在工业上的应用 (9) 4.2液位控制系统变送器以及开关阀的选择 (10) 4.3控制算法 (11) 4.4系统控制主机的选择 (11) 4.5系统的硬件设计（单纯的逻辑控制） (13) 4.5.1 水塔液位控制系统的主电路图 (13) 4.5.2 I/O接口的分配 (13) 4.5.3 水塔液位控制系统的I/O设备 (14) 4.5.2 控制系统硬件介绍 (14) 第五章系统软件设计 (16) 5.1系统软件设计1（单纯的逻辑控制） (16) 5.1.1水塔液位控制系统的程序流程图 (16) 5.1.2 水塔液位控制系统的工作过程 (17) 5.1.3 水塔液位控制系统的梯形图 (19) 5.2系统控制的程序 (20) 5.3 加入PID控制的指令的软件程序 (20) 5.3.1PID控制系统梯形图 (21) 5.3.2PID控制系统的指令： (24) 第六章收获、体会和建议 (25) 参考文献 (26) 第一章过程控制课程设计的目的和意义 1.1课程设计的目的 本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实
课程设计报告 物位检测学院 学科专业 姓名学号 指导教师 起止周次 提交日期
关键词：物位测量仪，原理，应用 简介：物位测量仪表按所使用的物理原理可分为直读式物位仪表、差压式物位仪表（包括压力式）、浮力式物位仪表、电测式（电阻式，电容式与电感式）物位仪表、超声式物位仪表、核辐射式物位仪表等。直读式物位仪表。从测量机构上可直接读出液位，玻璃管（或玻璃板）液位计就是利用连通器原理，用旁通玻璃管（或玻璃板）读数。根据测量要求，有透光式和反射式等型式。 浮力式物位仪表，利用液面上的浮子或沉浸在液体中浮筒（也称沉筒）受到浮力作用而工作。这类仪表分为两种：一种是在测量过程中浮力维持不变，如浮球液位计、浮标液位计，工作时浮标随液面高低变化，通过杠杆或钢丝绳等机构将浮标位移传递出去，再经电位器、数码盘等转换为模拟或数字信号；另一种是在测量过程中浮力发生变化，如浮筒式液位计，液位改变时浮筒在液体内浸没的程度不同，所受的浮力也不同，将浮力的变化量转换成差动变压器铁芯的位移，就可输出相应的电信号，供指示、记录、报警和调节之用，也可远距离传送。 在工业生产过程中测量液位、固体颗粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的仪表。一般测量液体液面位置的称为液位计，测量固体、粉料位置的称为料位计,测量液-液、液固相界面位置的称为相界面计。在工业生产过程中广泛应用物位测量仪表，测量锅炉水位的液位计就是一例。发电厂大容量锅炉水位是十分重要的工艺参数，水位过高、过低都会引起严重安全事故，因此要求准确地测量和控制锅炉水位。水塔的水位、油罐的油液位、煤仓的煤块堆积高度、化工生产的反应塔溶液液位等，都需要采用物位测量仪表测量。
目录 一、前言（课设目的及内容） (1) 1.1 课设目的 (1) 1.2 课设内容 (1) 二、测试计划及测试需求 (2) 2.1 测试原理分析 (2) 2.2 测试思想设计 (2) 2.3 测试计划设计 (3) 2.4 测试环境搭建 (4) 三、测试用例的设计 (5) 3.1 登陆测试用例设计 (5) 3.2 订票测试用例设计 (8) 四、测试过程 (9) 4.1 登陆测试过程 (9) 4.2 订票测试过程 (10) 五、测试结果分析 (16) 5.1 测试结果 (16) 5.2 测试结果分析 (20) 六、课设小结及心得体会 (23) 七、参考文献 (24)
一、前言（课设目的及内容） 1.1 课设目的 (1) 使学生能掌握网站功能测试的基本思路和方法，学会使用自动化测试工具QTP进行功能测试； (2) 培养学生分析、解决问题的能力； (3) 提高学生的科技论文写作能力。 1.2 课设内容 (1) 对默认环境和条件（要求详细记录环境条件）下，构造正确的输入进行正常功能需求的测试，使用常见的检查点测试，并将输入进行参数化； (2) 测试系统在异常环境下的功能需求变化，并对测试的结果进行分析和汇总； (3) 相应驱动的编写； (4) 在基本要求达到后，可对被测系统进行探索性测试。
二、测试计划及测试需求 2.1 测试原理分析 QTP主要采用的是使用GUI模拟人的操作。它在模拟人的操作时会记录操作的对象及所做的操作和顺序，然后在回放时按记录顺序操作这些对象。而在这个模拟的过程中，最重要的莫过于界面对象（控件）的识别。 首先，QTP会通过“用户名输入框”这个名字到对象库的对象名中查找； 然后通过找到的对象名，找到对象名映射的属性包； 接着QTP就会通过这个属性包来匹配页面上的控件的属性，如果在页面上找到一个唯一与此属性包匹配的控件，那QTP就会认为此控件为要找的控件； 最后QTP根据“WebEdit”来确定控件的类型，并调用QTP对于此类控件内置的操作方法“Set”把“**值”赋予了控件。 至于其他控件的识别和操作，基本原理和上面一样。 2.2 测试思想设计 根据测试原理的分析以及QTP测试的基本步骤可以设计如图2.2.1的测试思想流程图。该流程图使用Microsoft Visio 2003绘制。
精品文档 课程设计报告 光纤传感器原理、结构线路及其应用 学院: 信息工程与自动化 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 陈焰 2014年12月25日
目录 摘要 (1) 1. 光纤传感器概述 (1) 1.1光纤传感器研究背景 (1) 1.2研究的目的及意义 (2) 2. 原理 (3) 2.1光导纤维导光的基本原理 (3) 2.1.1 斯乃尔定理（Snell's Law） (3) 2.1.2 光纤结构 (4) 2.1.3 光纤导光原理及数值孔径NA (5) 2.2光纤传感器结构原理 (6) 2.3光纤传感器的分类 (7) 2.3.1 根据光纤在传感器中的作用 (8) 2.3.2 根据光受被测对象的调制形式 (9) 3. 光纤传感器的应用 (10) 3.1温度的检测 (10) 3.1.1 遮光式光纤温度计 (10) 3.1.2 透射型半导体光纤温度传感器 (11) 3.2压力的检测 (12) 3.2.1 采用弹性元件的光纤压力传感器 (12) 3.2.2 光弹性式光纤压力传感器 (14) 3.3液位的检测 (16) 3.3.1 球面光纤液位传感器 (16) 3.3.2 斜端面光纤液位传感器 (17) 3.3.3 单光纤液位传感器 (18) 3.4流量、流速的检测 (19) 3.4.1 光纤涡街流量计 (19) 3.4.2 光纤多普勒流速计 (20) 总结 (21) 参考文献： (22)
摘要 光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。近年来，传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 关键词:光纤传感器测量结构原理应用 1. 光纤传感器概述 1.1 光纤传感器研究背景 近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化，在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成，利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性，一个窄带的，投射或反射，滤光器或反射镜。 1978年加拿大通信研究中心的K O Hill及其合作者首次从接错光纤中观察到了光子诱导光栅。Hill的早期光纤是采用488nm可见光波长的氛离子激光器，通过增加或延长注入光纤芯中的光辐照时间而在纤芯中形成了光栅。后来Meltz 等人利用高强度紫外光源所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤芯中产生折射率调制或相位光栅。1989年第一支布拉格诺振波长位于通信波段的光纤光栅研制成功。 光纤传感就是将被测量的变化转化为光纤中传输光参数(如光强、波长、相位以及偏振态)的变化，通过测量光纤的输出光来确定被测量的大小。光纤传感技术在国际上是七十年代后期迅速发展起来的新技术。而光纤传感器就是随光纤通
控制仪表课程设计 说明书
摘要 煤气炉是工业生产中常见的加热设备，广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业，其温度控制系统常见的控制技术有PID 控制、模糊控制技术等，但由于煤气炉是一个时变的、大滞后的被控对象，且升温具有单向性，很难建立精确的数学模型。而PID 控制因其成熟、容易实现、并具有可消除稳态误差的优点，基本能够满足系统性能要求。 KMM可编程程序调节器是一种多输入/输出、多功能、多用途的数学式控制仪表。它与模拟式调节器相比，具有与模拟仪表兼容，运算，控制及通信功能丰富、通用性强、可靠性高，使用维护方便等优点，用KMM进行系统设计，只要根据控制流程图进行组态即可，经过各种运算模块的不同组态能够实现多种控制功能，如平、PID控制、前馈控制等，非常简便。用它进行控制，P、I、D参数调整方便，数字显示直观，适合于小规模生产装置的控制、显示和操作，也能够经过通信接口挂到数据通道同集散控制系统连接起来，实现中、大规模的分散控制、集中监视、操作和管理。 一总体方案设计 煤气炉是工业生产的重要装置之一，它的任务是经过煤气的燃烧，产生一个理想的温度，以供生产、生活之用。在产品的工艺加工过程中，温度对产品质量的影响很大，温度检测和控制很
重要。基于常见的单回路控制系统结构简单但控制精度较低的实际，本设计提出了基于KMM可编程控制器的串级控制系统。1、串级控制系统 1.1 串级控制系统的基本概念 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 主参数（主变量）：串级控制系统中起主导作用的那个被调节参数称为主参数。 副参数（副变量）：其给定值随主调节器的输出而变化，能提前反应主信号数字变化的中间参数称为副参数。
东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第1 次实验
实验名称：实验一、三、五、八、九 院（系）：自动化专业：自动化 ：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2013 年11月16日 评定成绩：审阅教师： 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零
拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验 在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。 表2-1 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 15.2 30.5 45.9 61.5 77.0 92.4 108.0 132.8 148.3 163.9 拟合方程为：0.834 4.1933 U W =?- 重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
课程设计报告湿度传感器及应用
摘要 在现代社会信息科技的不断迅速发展中，计算机技术、网络技术和传感器技术的高速更新，使得湿度的测量正朝着自动化、智能化、网络化发展。随着2011年物联网作为新兴产业列入国家发展战略，传感器技术作为物联网的最前端—感知层，在其发展中占了举足轻重的地位。而湿度作为日常生产、生活中最重要的参数之一，它的检测在各种环境，各个领域都对起了重要作用。 湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。它与人们的生产、生活密切相关。湿度的检测广泛应用于工业、农业、国防、科技、生活等各个领域。例如，集成电路的生产车间相对湿度低于30%时，容易产生静电感应而影响生产；粉尘大的车间由于湿度小产生静电易发生爆炸；纺织厂的湿度低于65～70%RH时会断线。它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。 测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温度补偿功能，选择铂电阻温度传感器采集环境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同相加法器实现加法运算，补偿环境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。 应用IH3605型温度传感器与集成运放设计测量湿度的电路，测量相对湿度(RH)的范围为0%~l00%，电路输出电压为0~10V。要求测量电路具有调零功能和温度补偿功能。使用环境温度为0℃~85℃。 本次设计的是湿度传感器，主要对湿度传感器的工作原理、组成结构加以论述，并对其测量原理图进行分析，进而使我们能够更深层的对湿度传感器进行理解；除此之外，在本次设计中也简要介绍了湿度传感器的相关特性以及参数如何选择，以便于用户能够正确选用相应的种类和型号。 另外，我又结合了实际案例对湿度传感器的应用技术和应用领域加以分析，并概括了其日后的发展趋势。 关键词：工作原理；组成结构；测量原理图；特性及参数选择；应用；发展趋势
东北石油大学课程设计 课程数字显示仪表课程设计 题目数字式压力表设计 学院电气信息工程学院 专业班级自动化12-1班 学生姓名杜亦明 学生学号120601140127 指导教师杨莉邵克勇 2013年8月1日
东北石油大学课程设计任务书 课程数字显示仪表课程设计 题目数字式压力表设计 专业自动化姓名杜亦明学号 120601140127 主要内容： 在面包板上安装一台用单片A/D转换器7107或7106组成的通用表头。配接压力传感器（应变片式、扩散硅式或其它类型压力传感器），制成数字压力显示仪表。 基本要求： 1、学习数字显示仪表原理。 2、设计、绘制电路连接图。 3、能够独立完成数字显示仪表表头的制作。 主要参考资料： [1] 沙占友.数字化测量技术与应用[M].北京：机械工业出版社,2004. [2] 井口征士.传感工程[M].北京：科学出版社.2005. [3] 杨邦文.应用电子小制作150例[M].北京：人民邮电出版社.2005. [4] 常健生.检测与转换技术[M].吉林：吉林工业大学出版社.2006. [5] 路勇.高文焕.电子电路实验及仿真[M].北京:清华大学出版社,2004. [6] 王松武.于鑫.电子创新设计[J].北京:国防工业出版社,2005. 完成期限 2014.7.21—2014.8.1 指导教师 专业负责人 2014年7月1日
目录 第1章数显仪表工作原理 (1) 1.1 数字式显示仪表原理 (1) 1.2 数字式显示仪表结构 (1) 1.3 数字仪表的主要技术指标 (2) 1.4 线性化问题 (3) 1.5 信号的标准化及标度变换 (3) 第2章数显仪表设计方案 (5) 2.1 ICL7107双积分A/D转换器 (5) 2.2 LED显示器 (8) 2.3 主要集成块、三极管 (9) 第3章数显仪表的制作与安装 (10) 3.1 测量电阻 (10) 3.2 测量电容 (10) 3.3数显部分的制作 (10) 3.4 电源部分的制作 (10) 第4章结论与体会 (13) 参考文献 (14)
第1章控制工艺流程分析 1.1 自主洗车控制过程描述 设计投币100元自助洗车机。 1．有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元或超过时，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起。7段数码管会显示投币金额（用BCD码），当投币超过100元时，可按退币按钮，这时7段数码管会退回零，表示找回余额（退币选作）。 洗车机动作流程。 1）．按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。 2）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。 3）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设 备开始动作——喷洒清洁剂。 4）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。 5）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。 6）．刷子洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，右移3s后，洗车机停止，刷子又开始洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。 7）．洗车机往左移3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移3 s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。 8）．洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。 9）．洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。 2．原点复位设计。 若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下[复位按钮]，则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。 3. 自助洗车机的长处
北方民族大学课程设计报告 院（部、中心）电气信息工程学院 姓名马贵书学号 专业测控技术与仪器班级测控技术与仪器101 同组人员马贵书马宝福韦芳南王思博 课程名称传感器与检测技术 设计题目名称噪音测量仪的设计 起止时间 成绩 指导教师签名盛洪江 北方民族大学教务处制
教师评语：
摘要 噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。 本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统组成，包括：噪声信号的转换、OP07C放大、TLC549转换、数据采集和显示系统的设计。外界噪声信号通过传声器转换成音频信号，电信号经过放大和TLC549变换输入到单片机进行处理，并转换成相应的噪声分贝值通过LED 显示，从而实现噪声的实时监测。 该系统具有实现简单，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。 关键词：传声器；OP07C运算放大器；TLC549转换器；单片机；LCD1062 引言 噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声通常是指那些难听的，令人厌烦的声音。噪音的波形是杂乱无章的。从环境保护的角度看，凡是影响人们正常学习，工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”，都统称为噪声。如机器的轰鸣声，各种交通工具的马达声、鸣笛声，人的嘈杂声及各种突发的声响等，均称为噪声。噪声污染属于感觉公害，它与人们的主观意愿有关，与人们的生活状态有关，因而它具有与其他公害不同的特点。 噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。 环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节，在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪，多为价格昂贵的进口专用设备，除卫生、计量等环保专业部门拥有外，无法作为民用品推广普及。本文介绍一种以89S52单片机为核心，采用TLC549转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。该仪器工作稳定、性能良好，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。