仪表基础知识

自动控制系统一、基础知识1、控制系统的构成通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和执行器所构成，如下图所示：被控对象——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量——被控对象内要求保持数值的工艺参数。

操纵变量——受控制器操纵的，用于克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。

干扰——除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值——被控变量的预设值。

偏差——被控变量的设定值与实际值之差。

2、闭环自动控制与开环自动控制闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。

如下图：压力测量仪表2011年课件（童选萍）一、压力测量与压力单位1、什么是压力，它的法定计量单位是什么？压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa。

1Pa就是1牛顿（N）的力作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力，即1Pa=1N/m2=1kg.ms-2/m2=1kg/m.s21MPa=1000kPa=106Pa2、为什么液柱高度也可以表示压力？因为压力是单位面积上所受的力，即P=F/S式中F—作用力，N；S—面积，m2。

又因为F=hsρg式中ρ——液体密度，kg/m3；h——液柱高度，m；g——重力加速度，m/s2；所以P= hsρg/s= hρg （N/ m2）由上可知，压力等于液柱高度、液体密度和重力加速度的乘积。

液体的密度ρ在一定的温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度来表示。

3、写出其它压力单位与法定单位Pa（帕斯卡）之间的换算关系。

1毫米水柱（mmH2O）=9.806375Pa≈9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa≈1.333×102Pa1工程大气压（kgf/cm2）=9.80665×104≈9.81×104Pa1物理大气压（atm）=101325Pa≈1.0133×105Pa1巴（bar）=1000mbar=105Pa4、什么是绝对压力、大气压力、表压及真空度？它们的相互关系是怎样的？绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。

仪表基础知识仪表基础知识⼀、DCS----分布式控制系统1、什么是DCS？DCS是分布式控制系统的英⽂缩写（Distributed Control System），在国内⾃控⾏业⼜称之为集散控制系统。

2、DCS有什么特点？DCS是计算机技术、控制技术和⽹络技术⾼度结合的产物。

DCS通常采⽤若⼲个控制器（过程站）对⼀个⽣产过程中的众多控制点进⾏控制，各控制器间通过⽹络连接并可进⾏数据交换。

操作采⽤计算机操作站，通过⽹络与控制器连接，收集⽣产数据，传达操作指令。

因此，DCS的主要特点归结为⼀句话就是：分散控制集中管理。

3、DCS的结构是怎样的？上图是⼀个较为全⾯的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。

过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。

操作级包括：操作员站和⼯程师站，完成系统的操作和组态。

管理级主要是指⼯⼚管理信息系统（MIS系统），作为DCS更⾼层次的应⽤，⽬前国内纸⾏业应⽤到这⼀层的系统较少。

4、DCS的控制程序是由谁执⾏的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执⾏的。

5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是⼀个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、⽹络接⼝和I/O组成6、什么是DCS的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接⼝⽅便地与第三⽅系统或设备连接，并获取其信息的性能。

这种连接主要是通过⽹络实现的，采⽤通⽤的、开放的⽹络协议和标准的软件接⼝是DCS开放性的保障。

7、什么是系统冗余？在⼀些对系统可靠性要求很⾼的应⽤中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中⼀些关键模块或⽹络在设计上有⼀个或多个备份，当现在⼯作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件⾃动切换到备份上，从⽽保证了系统不间断⼯作。

通常设计的冗余⽅式包括：CPU冗余、⽹络冗余、电源冗余。

一、测量误差与仪表质量指标1、何谓测量误差？为什么会产生测量误差？测量值与真实值之间的差异就是测量误差。

人们进行测量的目的是要求得到被测量值的真实值，尽管真实值客观存在。

但是，在实际测量中，由于测量原理和方法、测量仪表（或设备）、测量环境及测量者本身都要受到许多主、客因素的影响，因而很难测量到被测量参数的“真实值”。

这就是为什么会产生测量误差的主要原因。

这种情况在测量中是普遍存在的。

2、按误差数值表示的方法，误差可分为：绝对误差、相对误差、引用误差。

按误差出现的规律，可分为：系统误差、随机误差、疏忽误差。

按仪表使用条件，可分为：基本误差、附加误差。

3、什么是绝对误差、相对误差、引用误差？绝对误差：是测量值与真实值之差。

相对误差：是绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示。

引用误差：绝对误差与量程之比，以百分数表示。

仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。

4、某一压力表刻度为0－100KPa，在50KPa处测量值为49.5KPa，求在50KPa处仪表示值的绝对误差、相对误差、引用误差？解：绝对误差＝50－49.5＝0.5KPa；相对误差＝（0.5/50）×100％＝1％引用误差＝（0.5/100）×100％＝0.5％5、什么是系统误差、偶然误差、疏忽误差？各有何特点，产生的原因是什么?系统误差：又称规律误差，其大小和符号均不改变或按一定规律变化。

其主要特点是容易消除或修正。

产生的原因主要是仪表本身的缺陷，使用仪表的方法不正确，观察者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。

偶然误差：又称随机误差，其出现完全是随机的。

其主要特点是不易发觉，不好分析，难于修正，但它服从与统计规律。

产生的原因很复杂，它是许多复杂因素微小变化的共同作用所致。

疏忽误差：又叫粗差，其主要特点是无规律可循，且明显地与事实不符。

产生这类误差的主要原因是观察者的失误或外界的偶然干扰。

6、系统误差的求解方法方法1：（公式法）δ总＝±（ΣCi2）1/2；Ci—系统中各单元仪表的最大引用误差；n---单元仪表数方法2：（系统联校法）即在一次元件端加入标准信号值，在二次表读取示值，计算引用误差，在各校验点中选取最大的引用误差，作为该测量系统的系统误差。

仪表基础必学知识点
1. 仪表的定义和分类：仪表是用来测量、检测和显示物理量的装置或
设备，根据其测量原理和功能可分为指示仪、记录仪、调节仪和控制
仪等。

2. 仪表的量程和量程范围：量程指的是仪表能够测量的最大和最小物
理量值，量程范围是指仪表能够保持正常测量精度的物理量范围。

3. 仪表的精度和分辨力：精度是指仪表测量结果与真实值之间的偏差
程度，分为绝对精度和相对精度；分辨力是指仪表能够区分出的最小
物理量变化。

4. 仪表的灵敏度和灵敏度范围：灵敏度是指仪表输出信号相对于输入
物理量变化的响应程度，灵敏度范围是指仪表能够保持正常测量精度
的物理量范围。

5. 仪表的零位和调零：零位是指仪表在无输入信号或初始状态下的输
出信号值，调零是指使仪表的零位与实际零位保持一致的操作。

6. 仪表的线性和非线性：线性是指仪表输出信号与输入物理量变化之
间呈现直线关系，非线性则相反。

7. 仪表的阻尼和过冲：阻尼是指仪表在测量中对信号的规律变化作出
的响应速度，过冲是指仪表在测量过程中信号瞬间超过真实值的现象。

8. 仪表的稳定性和可靠性：稳定性是指仪表在一段时间内输出信号的
波动程度，可靠性是指仪表在长期使用过程中的正常工作能力。

9. 仪表的安装和校验：仪表安装要符合一定的规范和标准，校验是指
通过特定方法检验仪表的准确性和可靠性。

10. 仪表的维护和保养：仪表在使用过程中需要进行定期维护和保养，例如清洁、校准、更换损坏部件等。