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过程控制与自动化仪表——压力检测仪表

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自动化仪表及过程控制

自动化仪表及过程控制

第一章绪论本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。

(P3) 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。

(P3)2.过程控制的重要性z进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。

过程控制是自动化技术的重要组成部分。

在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。

3.过程控制的发展概况z19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低。

z19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。

主要特点：检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控制系统结构------单输入、单输出系统；被控参数------温度、压力、流量和液位参数；控制目的------保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主要扰动；理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论，解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。

z19世纪60年代(综合自动化阶段)：过程控制发展的第二个阶段，工厂企业实现车间或大型装置的集中控制。

主要特点：检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；控制目的------提高控制质量或实现特殊要求；理论-----除经典控制理论，现代控制理论开始应用。

仪表基础知识温度和压力

仪表基础知识温度和压力
仪表基础知识温度和压力
第一单元：
温度测量仪表
仪表基础知识温度和压力
温度测量的基本概念
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只 能通过物体随温度变化的某些特性来间接测 量。
仪表基础知识温度和压力
第一章：温度测量仪表的分类 第二章：几种常用的温度检测元件 第三章：温度检测元件的选型规定
仪表基础知识温度和压力
仪控基础知识
仪表分类概述
通过对仪控基础知识的了解，可以掌握如下 知识：
1、工业生产中需要控制的主要参数。 2、主要现场检测仪表的工作原理和特点类概述
检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根 据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分 类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。按仪表组合形 式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按 仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随 着计算机系统的发展，根据仪表是否引入计算机系统又可以分 为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪 表和数字仪表。
按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。 A、普通型热电偶 普通型热电偶是应用最多的，主要用来测量气体、蒸汽
和液体等介质的温度。根据测温范围及环境的不同，所用的热电偶电 极和保护套管的材料也不同，但因使用条件基本类似，所以这类热电 偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰 连接两种。 B、铠装热电偶 铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料和金 属保护管三者结合，经拉制而成一个坚实的整体。 铠装热电偶有单支（双芯）和双支（四芯）之分，其测量端有露头型、 接壳型和绝缘型三种基本形式。
仪表基础知识温度和压力
热电偶冷端温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温 点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用 补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内， 连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延长热电 极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除 冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错。

过程控制与自动化仪表PPT

过程控制与自动化仪表PPT

图1-9 过渡过程品质指标示意图
假定自动控制系统在阶跃输入作用下，被控变量的 变化曲线如上图所示，这是属于衰减振荡的过渡过程
过程控制与自动化仪表
37
五种重要品质指标之一
1. 最大动态偏差或超调量
最大动态偏差是指在过渡过程中，被控变量偏 离稳态值的幅度。在衰减振荡过程中，最大偏差 就是第一个波的峰值。特别是对于一些有约束条 件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触 媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有 所限制。
发散震荡过程
X
过程控制与自动化仪表
34
预备知识
○、数学模型的基本概念 一、控制系统的运动微分方程 二、非线性数学模型的线性化
微分方程 传递函数 脉冲响应函数
三、拉氏变换和拉氏反变换 四、传递函数
五、系统方框图和信号流图
六、控制系统传递函数推导举例
11/19/2019 过程控制与自动化仪表
自动化仪表 与
过程控制
1
概念
自动化：机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没
有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、 信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
电力
过程控制 石油
煤炭
自动化钢铁运动控制Fra bibliotek冶金 化工
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
态，这种状态就是静态。
过程控制与自动化仪表
29
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统 重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环 节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。

化工仪表及教材自动化答案--7---压力检测及仪表

化工仪表及教材自动化答案--7---压力检测及仪表

工艺允许误差：
0.8 ×100% = 2% 40
所以选择测量范围为0 ～ 40 Mpa，精度等级为1.5级的
YX-150型电接点压力表。
回顾
1.液柱式压力计的原理 2.弹性式压力计、电接点信号压力表的原理★ 3.霍尔片式压力传感器的原理 4.应变片式压力传感器的原理★ 5.压阻式压力传感器的原理★ 6.力矩平衡式压力变送器的原理★ 7.电容式压力变送器的原理 8.压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等 级） ★
（1）结构 （2）差动变压器 （3）原理
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：具有杠杆传动 机构，尺寸较大。
• 0.5级，输出 4~20mADC，两线制
• 右图是DDZ-Ⅲ型电动力 矩平衡压力变送器示意图。
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：
• 1—测量膜片 • 2-轴封膜片 • 3-主杠杆 • 4-矢量机构 • 5-量程调整螺钉 • 6-连杆 • 7-副杠杆 • 8-检测片（衔铁） • 9-差动变压器 • 10-反馈动圈 • 11-放大器 • 12-调零弹簧 • 13-永久磁钢
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工 作。采用反馈力平衡的原理，反馈 力的平衡方式可以是弹性力平衡或 电磁力平衡等。
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工作。
p
Fi
F1
F2 位 移 Δx
U
I0=4~2 0 m A
测 量 膜 片 主 杠 杆 矢 量 机 构 副 杠 杆 差 动 变 压 器 检 测 放 大 器 （显 示 ）
位 移 动静极板
Δd
差动电容
大电路
4~2 0 m A D C
5.电容式压力变送器

[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表

[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表

第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

过程控制仪表的分类：●按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。

●按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。

[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。

基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。

目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。

[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。

使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。

特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。

它适用于各种企业的自动控制。

广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。

[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。

它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。

整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。

这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。

化工测量仪表

化工测量仪表

量范围广，构造简
单，使用方便，不
受大小和形状的限
制，外有保护套管，
用起来方便。
返回目5 录
【热电偶】
第一节 温度仪表分类
3、热电偶的类形
8种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 –20～1300℃ B ：铂铑30-铂铑6 300～1600 ℃ K ：镍铬-镍硅 -50～1000 ℃ J ：铁-康铜 -40～750 ℃ R ：铂铑13-铂 -0～1600 ℃ E ：镍铬-康铜 -40 ～1000 ℃ T ：铜-康铜 -40 ～350 ℃
压阻式压力传感器 1—基座；2—单晶硅片； 3—导环；4—螺母；5— 密封垫圈；6—等效电阻
26
第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计 电容式压力变送器
工作原理 先将压力的变化转换为电容量的变化，然后通过转换、 放大部分转换成标准电流信号输出。
1—中心感应膜片 (可 动电极)； 2—固定电 极； 3—测量侧； 4— 隔离膜片
化工检测仪表
化工仪表自动化培训
腾龙化学（漳浦）有限公司
1
一、 化工测量与仪表
检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多： • 根据能源分：气动、电动、液动、核能等 • 根据组合：基地式、单元式、综合控制 • 根据安装：现场、盘装、架装 • 根据是否可引入计算机：智能、非智能 • 根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表
23
第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计
组成
一般由压力传感器图、2-测5 电量气电式路压和力计信组号成处方理框图装置所组成。常用 的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
18
24
第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计 应变片式压力传感器

化工仪表及自动化课件

真空度是指大气压 大气压的绝对压力 表 真空度 表
ph = p0 − pa
负压 受 的压力 大气压力 表所指 的压力
是表压或
表压或 真空度。 真空度。
是 大气 压力的大
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。 除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
6
高 教 育 出 版 社
（2）常用压力检测仪表
高 教 育 出 版 社
—检测仪表—
化 工 仪 表 及 自 动 化
1 过程检测仪表
1
高 教 育 出 版 社
—检测仪表—
1 过程检测仪表
教学内容： 教学内容： 1.1 过程检测仪表的分类 1.2 压力、物位检测仪表 压力、 1.3 检测仪表 1.4 检测仪表 1.5
2
高 教 育 出 版 社
1 过程检测仪表
仪表的量程等级：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们10n倍。 1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们 以及它们10 仪表的量程等级： 这只是一 个一般经 验要求， 验要求， 不是绝对 的！！ 在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。 在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。
—检测仪表—
1.1.1 过程检测仪表的结构：相应的测量仪表由三部分组成如图所示：
被测 被测对象 变量 传感器
变送器
显示装置
测量的基本过程
又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量， 传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成 mA、 Hz、位移、 一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号， mV、 一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如mV、V、mA、 、Hz、位移、 力等等。 力等等。 由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱， 由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要经过变送环 20mA等标准统一的模拟量 节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0 10mA、 节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0～10mA、4～20mA等标准统一的模拟量 信号或者满足特定标准的数字量信号， 信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。 变送器。 有些时候，传感器可以不经过变送环节， 有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量显示出来。

气体动力(化工)专业知识17- 压力测量仪表的原理及连接方式的认知

主要用来测量微小压力、负压和压力值。
划 △ 补偿微压计 ·补偿微压计由一个可上下移动的容器和一个可上下微调静止的容器相连通，
用可动容器的位置变化补偿被测压力引起的静止容器中液位零点变化的液柱压力 计。用于测量非腐蚀性气体的微小压力，负压力及压力差，也可用来校准其它压 力计，可供实验室和计量单位使用。
划 △ 安装注意事项： ·必须保持玻璃管内壁及工作液的纯洁、纯净。不用时、应用纱布或其它遮
盖物遮住管口，以免影响测定准确 ·使用U型管压力计测量前必须注意压力计的最大量度大于或等于被测压力，
以防工作液冲出玻璃管
划 △ 斜管压力计 斜管压力计是一种变形单管压力计，将单管压力计制成斜管，以拉长液柱。
侧； ·压力取源部件的端部不应超出设备或管道的内壁； ·当检测带有灰尘、固体颗粒或沉淀物等浑浊物料的压力时，在垂直和倾斜的
设备和管道上，取源部件应倾斜向上安装，在水平管道上宜顺物料流束成锐角安装 ·当检测温度高于60℃的液体、蒸汽和可凝性气体压力时，就地安装的压力表
的取源部件应带有环形或U型冷凝弯； 在水平和倾斜的管道上安装压力取源部件时，取压点方位应符合下列规定： ·测量气体压力时，在管道的上半部； ·测量液体压力时，在管道的下半部与管道的水平中心线成0~45°夹角范围内 ·测量蒸汽压力时，在管道的上半部，以及下半部与管道水平中心线成0~45°
划 ·原理： 补偿微压计的工作原理：大容器和小容器在无压力作用时，两容器内液位相等，
通过反射镜中指针的实像与虚像尖端恰好接触。但当大小容器内有压差使小容器 液面下降时，指针实像与虚像脱离。转动丝杆使大容器上升，使之重新恰好接触， 大容器液位变化的高度可由标尺读出。 √ 液柱式压力计优缺点：结构简单，使用方便、灵敏度和精确度都高，常用于 校正其它压力计，缺点是反应慢，量程受液柱高度和液体密度限制，只用于测量 微小压力、真空度和差压等。

自动化仪表培训(全)


型铂电阻） 2、产的智能型温度变送器。主要安装在部分阀门后、
进出站等工艺管线上，用以测量油品温度值，温度变送器一般都是垂直安装在输油管 线上。此外，在现场还安装一个温变用于测量站内地温。 相关性能参数： 型号：SQ-PT-Z-80E-0205 精度：±0.1％ 量程±0.1℃ 量程：0----50℃； -10---30℃
对各种仪表按照测量对象的不同，进行分类介绍，并就各 类仪表的构成和工作原理作深入简出的讲解。各类测量仪 表依次为： 一、温度检测仪表
培训内容：
二、压力检测仪表
三、液位检测仪表 四、流量检测仪表
五、分析仪表
六、全线紧急停车按钮（ESD）的控制
培训内容：
将各类仪表按照现场仪表和远传仪表这两大类，就仪表的工作原、 内部组成、结构特点、在使用中的注意事项等几方面，进行逐一地 论述。
2、在测量范围内，回程误差应不大于允许误差绝对值。
3、轻敲位移，轻敲表壳后,指针示值变动量应不大允许误差绝对值的1/2。 4、外观：
（1） 压力表的零部件装配应牢固,无松动现象。
（2）压力表安全孔上应有防尘装置，当发现防尘橡胶盖脱落时要重新安好。 （3）压力表按其所测量介质不同,在压力表上应有下表中规定的色标,并注名特 殊介质 的名称.氧气表还必须标有红色“禁油”字样. （4）玻璃应无色透明,不应有妨碍读数的缺陷和损伤。 （5）分度盘应平整光洁,各标志应清晰可辨。 （6）巡检中发现压力表有渗漏情况，应关闭压力表根部阀，汇报处理。
温度检测中的现场仪表：

1、万向型双金属温度计 2、 平均温度计 2、全不锈钢耐震压力表 2、智能型防爆差压变送器
远传仪表： 1、 防爆型铂电阻

化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表


3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式 显示。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
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关键气动元件
a.喷嘴挡板机构
内 腔 喷嘴 挡板
当喷嘴没有阻碍时内腔压力近似为零。 当挡板靠近喷嘴时内腔压力逐渐上升。 当挡板接触喷嘴时内腔压力等于气源压力PS。
功能：距离检测
关键气动元件
b.气动放大器
功能：信号放大
P
PB
PB P0
PB
P0 K P K：由力臂长度确定的仪 表放大倍数
C4 VT1

C
D
VD

当d / 2时，VCD 0 当d / 2时，VCD与VAB同相 当d / 2时，VCD与VAB反相
1 f0 2 LABC4
力平衡式压力变送器
（2）稳定振荡幅 度的建立：
V AB
5 3
1 2
4
~ ~ 当VCD2 VCD1，则振荡幅度稳定不变 ； ~ ~ 当VCD VCD ，则会产生增幅或减幅 现象。
固态测压仪表
优点:响应速度快,没有可动部件,体积最小抗震性最好,可测局 部压力.缺点:测量精度不高.应用于有特殊要求的情况.
位移检测用铁芯
ROSEMENT 3051
电容式压力变送器结构
差压－电容传感原理
p pH pL
p f d
在变形量不大时可认为 d k1p
差压－电容检测原理
d k1p
k2 k2 CH d d d d CH k2 k2 CL d d d d C L
过程控制与自动化仪表
西安理工大学自动化与信息工程学院 信息与控制工程系
主讲教师：赵 跃
第三节 压力的检测与变送
一 压力的概念与单位 二 常用弹性测压元件 三 弹簧管压力表 四 力平衡式压力变送器 五 差压电容式压力变送器 六 固态测压仪表
压力的概念与单位
1 压力与压强
所谓压力是指，以垂直方向作用于一定物体上的力 f 。
CL CH k3 p CL CH
CL I~L CL CH I~ CH I~H CL CH I~ (a)
用交流电源u~ 激励并联电容 产生交流电流 I ~ L和I ~ H。
(b)
CL CH I~L I~H a b CL CH I~
电容检测电路
CL CH k3 p CL CH
f p 所谓压强是指, 作用于一定面积A上的压力 A
而工程技术中的“压力”意味着物理学中的压强。
2 绝对压力、相对压力与差压
绝对压力是指以真空为起点的压力 相对压力是指被测压力与大气压力之差 工程上也称为“表压” 工程中差压的概念不是相对压力而是两个被测压力之差
p p1 p2
3 常用压力单位
常用弹性测压元件
1 弹簧管（波登管）
常用弹性测压元件
2 波纹管
常用弹性测压元件
3 膜片与膜盒
膜片
膜盒
硅油 是一种膨胀系数小、化学性能稳定、不易气化和 凝固的液体。
弹簧管压力表
力动平衡式温度变送器
力平衡式压力变送器
1、气动力平衡
力平衡式压力变送器的主体是一个带支点的杠杆，变送器 根据杠杆平衡原理工作。
力平衡压力变送器结构
1）方块图
a
fi
Kq
Km
Mq
Mi
p
A

Mf
KA
I0
2）输入输出特性

Kf
kA I0 ( k m A P k q a) 1 k f kA
力平衡压力变送器结构
令k m A Pq k q a 0 Pq 零点迁移量
a
k m A Pq kq
CL CH I ~ L I ~ H CL CH I~
取 R1 R2 R3
VR1 VR 2 k3p VR 3
困难：有除法问题！
电容检测的实际线路
交流电源
差动放大
电路分析
1、传感器工作中Vr3是否恒定？
VR3 f (P, s, uq )
2、能否稳定Vr3？
Vr1 Vr 2 k3p Vr 3
2 1
反馈特性
放大特性 O
由图可知，只有 0点或Q点 才可能建立这种稳定状 态。 但稍加分析， 0点是不稳定 的，即当加上干扰， VCD由0 VCD1 VAB1 VCD2 VCD2 VCD1 Q点(稳定)
VAB3
VAB2
VAB1
6
tg 1 /
0
VCD1 VCD 2 VCD3 VCD 4
3
k2 k2 CH CL 1 2 2d k2 CH CL CH CL
4
3 CL CH 4 CL CH
d d
d k1p
CL CH d k1 p k3p CL CH d d
电容检测的实际线路
电容检测电路
k A km A 则I 0 ( P Pq ) k BP ( P Pq ) 1 kA k f
令 maxI 0 max I 0 min I 0 k BP (Pmax Pmin ) BDp k BP
P Pq
BDp max I 0
I0
差压电容式压力变送器
智能式真空计
智能式差压变送器1151
智能式差压变送器1151
HART（Highway Addressable Transduce) 协议传输方式
0.5mA
模拟信号
0.5mA 1200 Hz
“1”
2200 Hz
“0”
模拟信号和基于频移键控（FSK)的叠加 传输速率为1200bit/s
智能式差压变送器1151
智能式差压变送器1151
1) 传感器部分： 将差压→0～2.5V;供电电 压：5V,工作电流：0.8mA. 2) A/D转换：带有前置放大， 16位，具有自校准功能。 3）CPU:AT89S8252与MCS51兼容. 4）HART通信部分：二进制数字信号与FSK信号之间的转换
固态测压仪表
电阻应变式压力传感器 压阻效应式压力传感器 压电效应式压力传感器
1 2
3
k2 k2 CL CH 1 2 2d k2 CH CL CH CL
k2 k2 CH CL 1 2 2d k2 CH CL CH CL
4
差压－电容检测原理
k2 k2 CL CH 1 2 2d k2 CH CL CH CL
VCD
越大反馈放大倍数 越大, 而气隙越小。
力平衡式压力变送器
（3）位移检测放大器的特性
V AB
1 2 3
Q2
Q3
V AB
Q1
VCD
d
3 2 1 0
当 1 2 3 ，对应于 1 2 3 ,与放大特性交于 Q1 , Q2 , Q3 V VAB2 VAB3 。 ，振荡器将达到不同的稳定振荡幅度 AB1
力平衡式压力变送器
力平衡式压力变送器
将稳定输出 V AB 经 VD4 检波， R8，R4，C5 滤波后，由 VT2，VT3 接 成复合管通过 R3 进行强烈的电流负反馈，将检波电压转换为恒流
4 ~ 20mA DC 输出。
系统采用两项措施改变 测量的量程： 1 设置开关S调整VT1基极电流。 2 短接绕组线圈 N 2调节反馈力矩。
q KFx
小结
弹簧管压力表
优点:简单可靠而且廉价 缺点:精度不高,不容易转换成电信号 而且不能测差压.目前广泛应用与压力信号的就地指示.
力平衡式压力变送器
优点:测量精度较高 缺点:体积大结构复杂不易维护,目前以逐 渐被电容式压力变送器取代.
电容式压力变送器
优点:测量精度高,没有传动机构,因此结构紧凑、重量轻、体积 小、抗震性也好.缺点:价格贵,不能测超高频(几十K)波动压力, 是目前应用最广泛的信号远传压式力仪表.
电阻应变式压力传感器
金属电阻丝的阻值
l R s
电阻应变式压力传感器
金属电阻丝的阻值
硅压力传感器
压电效应式压力传感器
石英晶体是各向异性体，其物理性能与方向有关，将石 英晶体平行与光轴（Z轴）切成长方形的片，各面都与 轴平行。x轴是电轴，当石英晶体沿x轴受到压力(或拉 力)时，这两面上会出现大小相等而符号相反的电荷。
闭环反馈控制系统具有定值控制的功能。
3、反馈控制系统的魅力
电容检测的实际线路
反馈控制
反馈控制的魅力！
令Vr3 const ，则Vr1 Vr2 k ' P Vr1 Vr2 I 0 ( 4 ~ 20m A DC)
当Vr3 VR1 VT1 ( I be ) VT1 ( I c ) I ~ Vr3 Vr3 const
力平衡变送器原理
KA KM 1 K AKB
KA
K A足够大 K A K B 1
KA 1 KM K AKB KB
KB 结论：变送器的放大倍数只与 反馈增益有关，可以实 现精确的信号变换
电动力平衡式压力变送器
2、电动力平衡
力平衡式压力变送器
（1）位移传感器及其振荡电路
A B
最常用的压力单位
帕斯卡 简称“帕”即Pa表示1N(牛顿)力垂直而均匀地作用
于 1m2面积上形成的压力。
标准大气压（atm)指在纬度为45，温度为0时的平均大气压力。
1atm 1.01325 105 Pa 1105 Pa
工程大气压（at）指1kg质量在1cm2的面积上形成的压力。
1at 0.980665 105 Pa 1105 Pa