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文档简介
1、Process Control & Instrumentation Technology主要内容主要内容 t检测仪表功能、原理性组成检测仪表功能、原理性组成t气动、电动仪表信号标准气动、电动仪表信号标准t测量误差、真值、精度测量误差、真值、精度t测量变送中的几个主要问题测量变送中的几个主要问题t测量信号的处理测量信号的处理 t数字滤波数字滤波Process Control & Instrumentation Technology检测仪表功能及组成检测仪表功能及组成 t功能:确定被测参数的量值t组成:t传感器(含敏感元件):检测仪表中的首要部件,它直接与被测对象发生联系(但不一定
2、直接接触)。感受被测参数的变化,并发出与之相适应的信号(压力变化、电阻变化等)。 t变送器:能输出标准信号的传感器。Process Control & Instrumentation Technology气动、电动仪表信号标准气动、电动仪表信号标准 t电动仪表:4-20mA,DC(远距离);1-5V,DC(柜内传输) t气动仪表:20-100Kpa Process Control & Instrumentation Technology对传感器的三个要求 t高准确性,传感器的输出信号与被测参数成严格的单值函数关系。 t高稳定性,不受时间或环境温度变化等因素的影响。 t高灵敏度,
3、被测参数微小变化时,输出量变化明显。 Process Control & Instrumentation Technology测量误差与真值测量误差与真值 t测量误差:测量值与真实值之间存在的差别t真值:一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念,一般是无法得到的。t在计算误差时,一般用约定真值或相对真值来代替。 Process Control & Instrumentation Technology约定真值与相对真值约定真值与相对真值 t约定真值:一个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计。t实际测量中以在没有系统误差的情况下,足够多次的测量值之平均值作为约定真值。t相对真
4、值:指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时,可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。 Process Control & Instrumentation Technology仪表读数误差仪表读数误差 t读数误差的实质,是仪表读数与被测参数真实值之差。t仪表的读数误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 t=M-A t读数绝对误差; t M仪表读数; t A约定真值或相对真值。 Process Control & Instrumentation Technology仪表绝对误差与相对误差仪表绝对误差与相对误差 t绝对误差:在测量范围内,各读数误差的最大值。t相对
5、误差:仪表的绝对误差与真值的百分比。t引用误差:绝对误差与仪表量程的百分比 %100XSmProcess Control & Instrumentation Technology仪表基本误差仪表基本误差 t这是指在仪表制造厂保证的条件下仪表的相对误差值,即规定使用条件下的相对误差。t规定使用条件:包括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等 。 Process Control & Instrumentation Technology仪表的附加误差仪表的附加误差 t附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。t如电源波动附加误差,温度附加误差等。 Process Co
6、ntrol & Instrumentation Technology仪表精度等级仪表精度等级 t又称准确度级,是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。t我国仪表精度等级有:0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。t级数越小,精度(准确度)就越高。t科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上;工业检测用仪表多在0.14.0级,其中校验用的标准表多为0.1或0.2级,现场用多为0.54.0级。 Process Control & Instrumentation Technology仪表的灵敏度仪表的灵敏度 t仪
7、表的灵敏度是表达仪表对被测参数变化的灵敏程度。t它是指仪表在达到稳定状态以后,仪表输出信号变化与引起此输出信号变化的被测参数(输入信号)变化量x之比,用S表示灵敏度 xSProcess Control & Instrumentation Technology仪表的灵敏限仪表的灵敏限 t指能够引起仪表指示值(输出信号)发出变化(动作)的被测参数(输入信号)的最小(极限)变化量。t与灵敏度是不同的概念。Process Control & Instrumentation Technology测量变送中的几个主要问题测量变送中的几个主要问题 t纯滞后问题 t由于测量元件安装位置不当及测
8、量仪表本身特性等容易引入纯滞后。 t测量滞后问题 t主要由测量元件本身的特性造成。在系统设计中可选用快速测量元件。t信号传送滞后问题 t主要是指QDZ仪表气压信号在管路传送过程中所造成的滞后。 Process Control & Instrumentation Technology测量信号的处理测量信号的处理 t测量信号的校正 t测量信号噪声(干扰)的滤波 t低通t高通t带通t对测量信号进行线性化处理 Process Control & Instrumentation Technology数字滤波数字滤波 t数字滤波即程序滤波,通过计算机软件(运算与判断)滤去干扰信号,提高信号
9、的真实性。 t在计算机中常采用数字滤波消除低频干扰t常用的数字滤波有如下几种:算术平均值滤波、程序判断滤波、中位值法滤波和一阶惯性滤波等。 Process Control & Instrumentation Technology算术平均值滤波 t又称为递推平均滤波,对周期性等幅振荡的干扰有较明显的滤波效果。 niiiXnY11Process Control & Instrumentation Technology程序判断滤波 t当 时,则Xi为输入计算机的采样值。 t当 时,应将Xi-1采样值作为第i次采样值输入计算机。tB值的选择主要决定于对象的被测参数的变化速度 BXXii
10、 1BXXii 1Process Control & Instrumentation Technology中位值法滤波 t连续采样三次以上的被测值,从中选择大小居中的那个值作为有效的测量信号t适用场合:对变化速度不太快的参数,去掉其干扰脉冲。 Process Control & Instrumentation Technology一阶惯性滤波 t实质上是通过计算机的算式来实现动态的RC低通滤波 11)()(sTsXsYfProcess Control & Instrumentation Technology智能仪表t自动化仪表及装置向着智能化、数字化、模块化、高精度化和
11、小型化的方向发展,智能化是最重要的特点。t与常规仪表相比,智能仪表:t测量精度高t自动校准t自动修正误差t自诊断的能力t允许灵活地改变功能,实现高级控制。 Process Control & Instrumentation Technology例题1t某压力表刻度0100kPa,在50kPa处测量值为49.5kPa,求在50kPa处仪表示值的绝对误差、示值相对误差和示值引用误差? Process Control & Instrumentation Technology例题1t仪表示值的绝对误差: t仪表示值的相对误差:t仪表示值的引用误差: kpa5 . 05 .4950%1%
12、100505 .0%5 . 0%1001005 . 0mProcess Control & Instrumentation Technology例题2t下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯,使其汽化吸收热量以冷却乙烯裂解气。调节气态丙烯流量使温度控制在(151.5)。TTTC乙烯裂解气丙烯冷却器气态丙烯液态丙烯Process Control & Instrumentation Technology例题2t指出系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么? t试画出该控制系统的组成方块图。 t试比较示意图和方块图,说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。 Proces
13、s Control & Instrumentation Technology例题2t被控对象为丙烯冷却器;被控变量为乙烯裂解气的出口温度;操纵变量为气态丙烯的流量。t在示意图中,气态丙烯的流向是由丙烯冷却器流出。而在方块图中,气态丙烯作为操纵变量,其信号的流向是指向丙烯冷却器的。 控制器执行器丙烯冷却器扰动sp测量变送Process Control & Instrumentation Technology例题3t某换热器的温度控制系统方块图如下图。系统的被控变量为出口物料温度,要求保持在(20020),操纵变量为加热蒸汽的流量。 电动控制器电-气转换器换热器RIQEPCF测量、变送-Z气动执行器Process Control & Instrumentation Technology例题3t说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。 t说明Z、I、P
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