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电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表基础知识讲座电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识各种测量仪表的工作原理仪表控制原理及复杂回路介绍电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识各种测量仪表的工作原理工作原理部分四、温度测量仪表的工作原理一、压力测量仪表的工作原理二、流量测量仪表的工作原理三、物位测量仪表的工作原理电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识一、压力测量仪表的工作原理工作原理部分压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，法定计量单位是帕斯卡（Pa）。1Pa=1N/m2=1Kg/m*S21、压力、绝对压力、大气压、表压和真空度如果被测流体的绝对压力地狱大气压，则压力表所测得的压力为负压，其值称为真空度。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为绝对压力。测量流体压力用的压力表上的读数叫表压，它是流体绝对压力与该处大气压力的差值。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分2、绝压、大气压、表压、真空度之间的相互关系如下图：0绝对零压P11P2P2绝压P2表压P1负压(真空度)P1绝压大气压P电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分3、压力变送器工作原理压力变送器是以电为能源，它利用变送器膜盒上的应变片作为转换元件，将被测压力转换成应变片电阻值的变化，然后经过桥式电路得到毫伏级的电量输出，供显示仪表显示被测压力或经放大电路转换成统一标准信号后，再传送到DCS等显示。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识孔板是标准节流装置中最为简单的一种，也最便宜，制作加工好后无须标定就可投入使用。但在相同的差压下，其压损也最大。若是测量腐蚀性或磨蚀性流体，由于入口边缘的变形，流量系数会发生变化，体现在孔板上比较明显。工作原理部分二、流量测量仪表工作原理1、孔板+差变流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量流体通过孔板内孔后，会产生前后差压。差压变送器就是通过这个前后差压的变化来计算出流量的变化。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分基本的流量计算方程式为：Q=0.01252aℇd*dSQRT（∆P/ρ1）Q：工作状态下的体积流量a：流量系数ℇ：流体膨胀系数d：工作状态下的节流孔直径ρ1：工作状态下的流体密度一般情况下，标准孔板只测量口径50mm以上，300mm以下的管道流量。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分孔板取压要求：气体：一般要求变送器安装位置高于取压点液体：一般要求变送器安装位置低于取压点差压变送器的检测元件采用膜盒组件，在使用的差压即使差压超过范围时，即单向过载，膜盒不容易损坏。膜盒内充满硅油，除用于传递压力之外，还有阻尼作用，使仪表输出平稳。范围内，具有很好的灵敏度和线性，测量范围广，静压误差小。差压变送器的正、负压室膜盒可能存在有效面积不相等或长期使用出现变形，在同样的压力下，会产生一个附加的测量力，造成零位偏移。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分2、1工作原理电磁流量计由变送器和转换器两部分组成，两者之间用连接线（励磁线、信号线）相互连接。变送器是基于电磁感应定律工作的。NSvBEx2、电磁流量计电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分Ex=Bdv*10⁻⁴B：磁感应强度d：两电极间距离v：被测介质平均流速被测介质流量Q与d、v有关Q=Π/4d*d*v则Q=Ex/KK：为一常数如上图，被测介质垂直与磁励线方向流动，因而在介质流动和磁力线都垂直的方向产生一感应电势Ex。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分采用电磁流量计，要求测量介质温度不能太高，一般不超过120℃，压力不超过1.6MPa，流速不得低于0.3m/s；被测介质必须是导电介质，不能用于气体、蒸汽、石油制品等非导电性流体。被测介质不能含气泡。电磁流量计是一段光滑的管道，无活动及阻流部件，基本上无压力损失；流量计输出与流量成线性关系，可测量2.5mm的管道；合理选材可以测量腐蚀性的介质；安装要求比较低（前5D，后3D）；精度高。2、2选型优点2、3适用缺点电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分3、质量流量计质量流量计是通过激励线圈使管子产生振动，流动的液体在振动管子内产生科氏力，由于测量管进出测所受的力方向相反，所以管子会产生扭曲，在通过电磁检测器或光电检测器，将测量管的扭曲转变成电信号，以进入变送器进一步处理。质量流量计一般分三个部分：①传感器；②变送器；③显示器3.1工作原理电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分3.2质量流量计优点①、能够直接测量质量流量，不受温度、压力、粘度、密度等因素影响，测量精度高。②、没有可动部件，虽然检测管有振动，但振幅很小，不会对测量产生影响③、管道内无障碍物，便于清洗。④、除一般介质外，还可测量高粘度的流体、浆液，并可测气体⑤、安装时不需要前后直管段⑥、还可以获得介质密度信号电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分4、超声波流量计4.2探头安装方式超声波在流体中的传播速度，顺流方向和逆流方向是不一样的，其传播的时间差和流体的流速成正比。所以只要测出了超声波在两个方向上传播的时间差，便可以知道流体的流速，再乘上管道截面积，便可得流体流量。超声波流量计传感器可以安装在管道外侧，可以不与介质接触；也可以安装在管道内。前者安装时不需将管道截断，不需开孔，比较方便，但由于管道的不确定性，测量精度较差。4.1工作原理电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识（6）经济性。工作原理部分5、流量仪表选型需要考虑因素（1）被测流体的种类（气体、液体、粉尘）、操作条件（压力、温度）、流动工况（层流、脉动流）、物理性质（密度、粘度、腐蚀性）；（2）仪表功能；（3）流量范围；（4）流体的测量精度要求；（5）现场安装和使用条件；电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识三、物位测量仪表工作原理部分1、浮筒式液位计浮筒随着液位高低，浮力出现相应变化，影响扭力管所受的力矩，通过电子元器件反映出来。2、浮球式液位计浮球液位计实际上是一种杠杆系统，杠杆的一端连浮球，另一端连平衡锤；随着液位的高低，浮球所受的浮力是不变的，只是它的位置随液位的变化而变化。如果介质密度有变化，浮球没入介质中部分体积会有变化，体现在液位上也会有一定的偏差。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识3、超声波液位计工作原理部分超声波液位计是应用回声测距法的原理制成的一种仪表。声波从发射至接收到反射回波的时间间隔与物位高度成正比。超声波液位计无可动部件，结构简单；它不受光线、粉尘、湿度、粘度的影响，与介电常数、电导率等参数无关；可以液体、粉尘、固体等，范围比较广。由于为不接触测量仪表，适用于腐蚀性、有毒等介质测量。超声波液位计缺点是不耐高温，声速受介质温度和压力的影响。另外，相对造价比较高电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识四、温度仪表工作原理部分1、热电偶热电偶是由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成。焊接的一端称为热电偶的热端(测量端或工作端)，和导线连接的一端称为热电偶的冷端(自由端)。组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端插入需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备的外面，如果两端所处的温度不同(譬如，热端温度为t，冷瑞温度为to)，则在热电偶回路中便会产生热电势E。该热电势E与热电偶两端的温度t和to均E有关。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分在单支温度显示时，热偶或热阻指示值的准确性基本无法直观确认，基本上可以通过相连或相关的温度进行参考，或者根据操作经验值进行判断。仪表人员一般在进行准确性判断时，最简单有效的方法是拿同类型的热偶或热阻在同一测温点进行比对。2、热电阻电阻温度计是借金属丝的电阻随温度的变化而变化的原理制成。热电阻温度计广泛用来测量中、低温(一般为500℃以下)。它的特点是准确度高，在测量中、低温时，它的输出信号比热电偶要大得多，灵敏度高，同样可实现远传、自动记录和多点测量。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识工作原理部分状态监测系统一般由固定安装在转轴附近的传感器（探头）、前置器和状态监视仪三部分组成。五、旋转机械状态检测系统所谓旋转机械状态检测，是指用各种仪器或仪表，对反映旋转机械运行状态的参数进行测量和监视，从而了解其运行状态。目前长期监测的状态参数主要有：轴的径向振动值，轴向位移值、转速等。状态监测中采用的传感器分为接触式和非接触式传感器两种。目前使用比较广泛的是非接触式传感器，主要是采用电涡流式趋近传感器。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制原理及复杂回路举例仪表控制原理电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识一、控制原理仪表控制原理1、简单控制系统。简单控制系统是指单闭环控制，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。冷物料热物料蒸汽TCTT上图就是一个单回路控制。图中控制器接受检测元件及变送器来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制原理控制系统方块图如下：控制器拭行器换热器测量变送TspT扰动调节器的正反作用：如果将调节器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么，当偏差增加时，其输出也增加的调节器称为“正作用”调节器；反之，调节器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用”调节器。调节阀的正反作用：阀的正反作用由它的气开、气关形式来确定。气开阀为“正作用”，气关阀为“反作用”。1、1正反作用电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制原理一般而言，选择调节器的正、反作用目的是使调节器、调节阀、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。首先由操纵变量对被控变量的影响来确定对象的作用方向，然后由工艺安全角度来确定调节阀的气开、气关形式，最后由对象、调节阀、调节器三个环节组合后为负来确定调节器的正、反作用。比例调节依据“偏差”大小来动作，它的输出与输入偏差的大小成比例。比例调节及时、有力，但有余差。它用比例度δ来表示其作用的强弱，δ越小，放大倍数Kc愈强，调节作用愈强。比例作用太强时，会引起振荡。1、2PID调节电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制原理积分调节依据“偏差是否存在”来动作，它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时，积分作用才会停止。其作用是消除余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调节时间。它用T来表示其作用的强弱，T愈小，积分作用愈强，但积分作用太强时，也会引起振荡。微分调节依据“偏差变化速度”来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其效果是阻止被控变量的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调节过程偏差减少，时间缩短，余差也减小（但不能消除）。它用Td来表示其作用的强弱，Td愈大，作用愈强，但Td太大，也会引起振荡。电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制原理2、串级控制串级控制系统是由其结构上的特征而得名。它是由主、副两个调节器串接工作的。主调节器的输出作为副调节器的给定值，副调节器的输出去操纵调节阀，以实现对主变量的定值控制。典型方块图如下：主调节器拭行器副对象副测量变送给定值扰动1副调节器主对象主测量变送扰动2串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求比较高，一般不允许有余差，所以主调节器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后比较大时，也可以引入适当的微分作用。2.1串级控制简述电液执行机构液压控制原理技术讲义测量仪表基础知识仪表控制部分串级控制系统对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量不断跟随主调节器的输出变化而变化，所以，副调节器一般采用比例控制规律