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业务培训备课笔记1.本文目的12.内容划分13.内容1常用测量：1温度1压力2流量3物位3速度4频率4湿度4含氧量4震动5扭矩5质量5常见要求5防护等级5防爆等级6执行器部分7最大力矩7行程速度7行程范围7修订说明修订人修订状态修订时间上一版本当前版本王超初稿第一次修正2011-1-31T1.0.001T1.1.001*修改说明颜色部分是本次的修正部分，主要是增加了一些说明。1.本文目的介绍关于工业自动化的部分小知识（不涉及过多公式与数据）目的在于科普。2.内容划分温度、压力、流量、物位、速度、频率、湿度、含氧量、震动、扭矩、质量、执行器部分介绍3.内容常用测量：温度热电偶：原理：不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。由于两种不同金属所含有的电子数不同，当两个导体的两个执着点存在温差时，就会发生高电位向低电位放点现象，因为在电路中形成电流，温度越大，电流越大，这种现象称为热电效应，也叫塞贝克效应。分度号正极负极测温范围（摄氏度）说明S90%铂10%铑100%铂1300瞬时1600准确，稳定，寿命长，测温范围宽R13%铑87%铂100铂1300瞬时1600国内难于推广，其性质几乎与S偶一样，多见于国外设备B30%铑70%铂6%铑94%铂1600瞬时1800不需要热补偿K90%镍nie10%铬97%镍3%硅1000瞬时1200灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜曲线好（但是在150摄氏度左右是K偶的居里点，此时温度电动势曲线会发生改变）N84.4%镍4.2%铬1.4%硅95.5%镍4.4%硅0.1镁1000瞬时1200K偶的改良版，（K偶在300-500摄氏度和800摄氏度左右电动势不稳定）E镍铬合金55%铜45%镍锰，钴，铁等元素800灵敏度很高J纯铁铜镍合金氧化环境750惰性及还原环境950不推荐使用于氧化环境T纯铜铜镍合金-200 室温不适用于高温环境热电偶保护套材质说明金属包括不锈钢等，主要是根据使用场合的腐蚀，震动及粉尘情况选择耐振动，腐蚀性能根据不同金属不同，不耐磨刚玉不耐振动，抗腐蚀性能优越，耐磨外观类似不上釉的白瓷另外需要注意，热电偶需要配专用的补偿导线，不同类型的电偶补偿导线也不同，而且正负极也不可以接反。热电阻：原理：利用某些物质在不同温度下电阻率变化。薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。另外热电阻的安装不需要特制的导线，但是需要额外的补偿线，因为线缆上的电阻将会影响热电阻的测量结果，所以通常用一根额外的材质相同的导线连接用来测出导线上的电阻。红外线：原理：在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。（例如天文学中的天体温度，红色的温度低，蓝色则温度高）红外线测温仪，因为红外线测温的原理，所以红外线测温是非接触式的测温，易于携带，测量范围据说-503000度都是可以的。也许还能更高膨胀式原理：利用物体的热胀冷缩原理通常用于就地的机械式压力表。注：对于再高的温度一般运用热辐射效应，在一定距离外测量温度，根据距离来换算温度。选型说明：在温度不高于400摄氏度（PT100热电阻理论上能达到600度，为了保险起见，400度以上不推荐使用）的情况下一般选择PT100热电阻。高于400摄氏度低于700摄氏度使用E偶，900度的用K偶，1200度使用S偶。再高的温度就需要特殊的设备，具体什么特殊设备（再议）由于热电偶在常温下我们认为是100摄氏度以下的精度都不够理想，所以这时候电偶测量的温度数值都不够精确。低温的测量通常都使用PT100，（大家也许要问那么T偶呢，因为T偶我们没有实际用过，具体的效果也不知道，所以无法在这里说明了）。以上说明的是如何根据温度对热电偶及热电阻选取型号，这里要说明的，品质不同的热电偶和热电阻测量的范围和精度有很大的区别。根据温度不仅需要注意测温传感器型号的选取，对于传感器的材质，电缆的材质都要考虑进去。传感器外壳材质选取时要注意接触介质的情况，通常在无特殊要求下我们的外壳材质选304的不锈钢，有一定腐蚀性的环境下选316不锈钢，其它强腐蚀介质则需要根据不同的情况选择，在没有强震动的情况下，刚玉管是一个不错的选择，不仅防腐，防磨，还耐高温。热电偶的配套电缆一定要选取对应型号的热补偿电缆，热电阻则没有热补偿导线要注意，但是需要确认是几线制的热电阻，因为热电阻要进行电阻补偿。红外线测温据说可以达到3000摄氏度，如此高的温度我们当然也没做过，红外线测温通常用于便携式设备。膨胀式主要是就地仪表的测温方式。压力电容式：原理：C=S/d（Epsilon / 艾普西隆）介电常数，根据不同物质不同而不同S是基板面积D基板距离根据这个公式，当介电常数和基板面积不变时，基板距离的改变将引起电容的变化特点：精度较高，价格较贵注：电容式内部填充油分3种分别是：硅油、氟油、乙二醇。硅油分低温和普通，低温型-10315摄氏度，一般型 -30315摄氏度。乙二醇用于低温环境，-50100摄氏度。氟油主要用于氯气环境。一般情况下都填充硅油。电阻式：原理：压阻效应，当物质受压后引起的电阻改变特点：相对于电容式压力变送器，电阻式的精度低，价格也相对便宜位移式：原理：物体受压形状改变，使物体的弹性势能与压力相等主要是就地压力仪表选型说明在精度要求不高的情况下选择电阻式的压力变送器，而且电容式要比电阻式价格高很多。选择压力变送仪表时要注意使用环境只能够压力仪表需要测量的压力大小，这个是选型的重要参数。使用环境的温度会印象压力变送器的使用，通常直接安装就可以，但是在高温环境下（这个根据膜片的具体情况有不同）需要用毛细管引压。介质的腐蚀性是一个关键问题，这个影响到压力变送器接液部分的材质，包括传感器的膜片，和压力变送器的底座。同时要注意的使用毛细管引压时硅油型的一定不能用于氯气环境（据说会发生剧烈的化学反应，氯气在一定条件下可与烃起作用生成氯化氢，所以不能使用矿物油。）。流量流量计种类很多，下面仅介绍一些想到的差压流量计：通常是在管路上做节流装置，然后在截流装置前后会产生压差，简单的说流速越快差压越大。包括孔板流量计，弯管流量计等优点：结构稳固，寿命长，用量大缺点：范围小，安装苛刻，压力损失大浮子流量计一个垂直椎管，浮子的受到的重力等于受到的浮力和流体流动的向上推力容积式流量计容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积，适用于粘度高等介质的流量测量用于固体或者杂质多的环境涡轮流量计在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计（大概原理就是，在管路中间放一个东西，两边因为介质流动会形成旋涡，旋涡应该跟这个东西与管壁的空间有一点关系，根据旋涡生成的频率，可以大致推算出流速）管道内需要充满介质，管道不应有震动。电磁流量计电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。不适用于温度高，管路口径大的环境。超声波流量计利用多普勒效应，当声波顺流方向加速度叠加，声波逆流速度降低。可做非接触式，可用于介质不清洁的的区域（污水，纸浆什么的）选型说明（术语说明：绝压，指绝对压力，就是相对与真空的压力。表压，（是就地仪表指示的压力，以前没有变送器吗，所以都说表压）指相对于大气的压力。绝压=表压-大气压。负压：就是副压力，通常小于大气压就是负压了。差压：两个压力的差）差压流量计是使用各种方法测量某两个位置的液体压力差（弯管，孔板等），这里就需要用到差压变送器，差压变送器可以理解成压力变送器的一种，外观也基本一致（压力变送器可以理解成测量大气与被测介质的差压或者真空与被测介质的差压）因为差压变送器通常与各种截流装置配套，所以省去很多事，但是要注意介质的腐蚀性，温度都是关键因素，腐蚀性影响材质，温度影响安装方式和材质。截流式的流量计因为价格便宜用量很大。三阀组是差压变送器的关键配件，主要是用来通过一定的操作方式来保护差压变送器不会因为一侧压力过高，导致差压超过量程而引起的损坏。电磁流量计不能使用与高温环境，介质温度过高将导致测量电极损坏，通常100多度就要考虑是否弃用。价格也比较高。其它种类的流量计（再议）物位种类依旧很多，仅列出能想到的。雷达物位计没啥可说的，利用雷达测距。超声波物位计通过不同介质所声波传送的速度不同，在介质表面产生反射。没啥说的，就是测物位音叉物位计音叉物位计透过压电芯片驱动音叉棒，并且由另外一压电芯片接受振动讯号，使振动讯号得以循环，并且使感应棒产生共振。当物料与感应棒接触时，振动讯号逐渐变小，直到停止共振时，控制电路会输出电气接点信号。简单的说就是介质迫使音叉不再振动。射频导纳物位计通过无线电波，探测周围的情况，发出连续或者开关量信号，（接触时测量）。阻旋物位计就是一个电扇，当物料接触时，电扇转的慢了或者不转了于是发现物料满了补充：液体液位的测量用单法兰压力变送器，双远传压力变送器，U形管液位计，磁翻柱液位计等。单法兰压力变送器通常是安装在液体储罐的地步，通常认为越低越好，单法兰测液体需要敞口容器，就是说容器内的压力是大气压。单法兰液位计其实就是一个压力变送器，法兰的形式分平法兰和一种突出来像一个易拉罐状东西的，平法兰适合测正常流体，突出一个易拉罐的那种测粘稠的液体。双远传液位计其实也是一个差压变送器，两端因为需要引压毛细管，所以叫双远传。双远传液位计可以测带压的容器内的液位。两侧的法兰低压一侧装在高处（要高于液面），低压一侧装在低处（在液面以下），通过测量测的压力差，计算出液体深度。U形管就是利用U形管原理，在容器外接一个垂直的透明管子，可以直观准确的看出内部液位的深度。磁翻柱原理也是U型管，只不过是金属的管，内部装一个浮子，浮子的里面有一个强磁体，磁体从下向上运动时将带动外部的一个板上面的小磁柱反转，从上向下是小磁柱会反转回去，磁柱材料主要有塑料和陶瓷两种，塑料因为质地轻，翻转起来也比较容易不会频繁出问题所以很受制作厂家喜欢，但是承受的温度低。陶瓷的因为质量大，翻转比较费力，很容易出问题，但是在高温情况下只能使用陶瓷材料。浮子被的强磁体会因为高温逐渐失去磁性（其实常温一样失磁，具体失磁速度和材质的磁滞曲线有关，瞬间高温将使物质的温度越过居里点，瞬间失磁）。选型说明在选择双远传液位计时，要注意毛细管内的导压油，和上面说的毛细管一样，不同温度要选不同的导压油。氯气环境不能使用硅油。速度雷达测速，交警都用这个，利用多普勒效应。超声波测速，嗯一样多普勒效应激光测速，嗯还是多普勒效应频率转速：考虑到转速基本上都是频率，所以。磁电式，光栅式。磁电式利用电磁感应原理，配备齿盘，齿盘切割传感器的磁力线，使磁力线发生变化，从而导致线圈产生交流电，根据电流的频率和齿盘的结构计算出转速。光电式是类似的原理，在转动轴上贴一个反光纸，传感器发射光，当反光纸浆发生的光反射回来就能计算转速。选型说明磁电式的速度传感器因为是根据法拉第电磁感应原理，所以在环境中有强烈电磁干扰时无法使用，这些环境包括发电机，变频器等。这是就需要选择光栅式，但是工业现场一般都非常的脏，光栅式的反光片很容易变脏而不好用。如果条件不允许就想办法装什么旋转编码器，或者（再议）湿度露点仪镜面式露点仪不同水份含量的气体在不同温度下的镜面上会结露。采用光电检测技术，检测出露层 露点仪并测量结露时的温度，直接显示露点。镜面制冷的方法有：半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。电传感器式露点仪采用亲水性材料或憎水性材料作为介质，构成电容或电阻，在含水份的气体流经后，介电常数或电导率发生相应变化，测出当时的电容值或电阻值，就能知道当时的气体水份含量。建立在露点单位制上设计的该类传感器，构成了电传感器式露点分析仪。电介法露点仪利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，设计出建立在绝对含湿量单位制上的电解法微水份仪。目前国际上最高精度达到1.0(露点温度)，一般精度可达到3以内。晶体振荡式露点仪利用晶体沾湿后振荡频率改变的特性，可以设计晶体振荡式露点仪。这是一项较新的技术，目前尚处于不十分成熟的阶段。国外有相关产品，但精度较差且成本很高。红外露点仪利用气体中的水份对红外光谱吸收的特性，可以设计红外式露点仪。目前该仪器很难测到低露点，主要是红外探测器的峰值探测率还不能达到微量水吸收的量级，还有气体中其他成份含量对红外光谱吸收的干扰。但这是一项很新的技术，对于环境气体水份含量的非接触式在线监测具有重要的意义。半导体传感器露点仪每个水分子都具有其自然振动频率，当它进入半导体晶格的空隙时，就和受到充电激励的晶格产生共振，其共振频率与水的摩尔数成正比。水分子的共振能使半导体结放出自由电子，从而使晶格的导电率增大，阻抗减小。利用这一特性设计的半导体露点仪可测到-100露点的微量水份含氧量燃料电池法氧分析仪利用原电池的原理，发生化学反应产生电流，氧气含量越大，电流越大氧化锆法利用二氧化锆在650摄氏度以上产生的氧离子导电特性，在一定温度下，二氧化锆陶瓷两端存在不同的氧分压（即氧浓度），二氧化锆内出现一系列反应和氧例子的迁徙，这时通过二氧化锆两端引出的电极能够测的稳定的毫伏信号，它符合能斯特（Nernst）方程。需要一端是已知氧浓度的气体（一般是空气）另一端是被测气体。磁氧分析仪利用氧的磁化率远远大于其他成分的原理。（科普：给物质施加外部磁场，物质被磁化，产生的磁场方向和外部磁场相同称为顺磁性物质，相反称反磁性物质。另有一些元素，例如，铁、钴、镍、某些合金在外部磁场消失后，本身磁性不消失，称为铁磁性物质）震动通常使用加速度仪附加电路来测量，需要良好接触，只限物体的振动测量对于环境振动比如声音测量则需要另一类仪器，需要按照一定标准进行记录。扭矩扭矩扳手数字式是通过液压传动来测量液压装置中的压力来转换成扭矩质量常见要求防护等级IP（INGRESS PROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。第一个数字含义：（IP?X）数字防护范围说明0无防护对外界的人或物无特殊的防护1防止大于50mm的固体外物侵入防止人体(如手掌)因意外而接触到电器内部的零件，防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入2防止大于12.5mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件，防止中等尺寸(直径大于12.5mm)的外物侵入3防止大于2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件4防止大于1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件5防止外物及灰尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作6防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入第二个数字含义数字防护范围说明0无防护对水或湿气无特殊的防护1防止水滴侵入垂直落下的水滴(如凝结水)不会对电器造成损坏2倾斜15度时，仍可防止水滴侵入当电器由垂直倾斜至15度时，滴水不会对电器造成损坏3防止喷洒的水侵入防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏4防止飞溅的水侵入防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏5防止喷射的水侵入防止来自各个方向飞由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏6防止大浪侵入装设于甲板上的电器，可防止因大浪的侵袭而造成的损坏7防止浸水时水的侵入电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下，可确保不因浸水而造成损坏8防止沉没时水的侵入电器无限期沉没在指定的水压下，可确保不因浸水而造成损坏附加字母：防止接近危险部件A 手背 B 手指 C 工具 D 金属线补充字母：专门补充的信息H 高压设备 M 做防水试验时试样运行 S 做防水试验时试样静止 W 气候条件因国内标准有少许不同，国内的附加字母和补充字母和以上定义不同W：具有附加防护措施或方法要求(放在字母IP后面)，可在特定的气候条件下使用的外壳防护等级。N：具有附加防护措施或方法要求(放在第二位表征数字后面)，可在特定尘埃环境条件使用的外壳防护等级(例如：用于锯木厂、探石场等恶劣尘埃环境条件下)