热控基本知识

1、目录关于热电阻的接法对测量精度的影响的简要说明1温度测量2压敏电阻常见的技术问题分析9压力测量步进电机和交流伺服电机性能比较20光电传感器基础知识及术语28仪表工知识33DCS与PLC的区别62关于热电阻的接法对测量精度的影响的简要说明对于PT电阻来说，它本身的精度基本分为A、B两级，这种分级仅仅是自身的精 度，与几线连接没有关系。测量的误差除了来自？丁电阻的本身，还有就是引线电阻对测量的影响，所以PT 电阻有2、3、4的种类。理论上2线PT电阻是不能抵消引线误差的，虽然说你可以测量引线电阻，在实 际使用中用程序减掉，但由于电阻引线的长度和材质存在离散性，所以这种误差 是不能消除的。3线PT电

2、阻是通过测量电阻总压降减去一个引线臂的电压降来抵消误差的，只 要保证三根连接电阻引线材质和截面是完全相同的，理论上就可以完全去除误 差，原因和上面的相同，由于离散性的存在，只能有限的提高精度。4线PT电阻采用完全不同的测量方法，它的2线作为供电臂，另外两线作为测 量臂，因为测量臂基本没有电流存在（高阻抗输入），所以测量臂的电阻就完全 不会对测量结果构成影响，所以说，它的测量是最准确的，测量精度与连接电阻 引线的材质和截面没有任何关系。总结以下：2线越短，测量越准确3线引线材质和截面越相同，测量越准确4线没要求，天生就是准确的另外需要注意的是对PT电阻的馈电电流要尽量小，防止PT电阻的自热现象影

3、响 测量的精度。温度测量温度测量一、填空题1、温度测量可分为两大类，即接触法测温和非接触法测温。2、膨胀式温度计是利用物体受热后体积膨胀的原理，其中包括气体、液体和固 体膨胀式温度计。3、热力学温度符号为T,其单位为K（开尔文）。4、在国际温标中同时使用开尔文温度和国际摄氏温度，其关系为_t=T-273.15。5、玻璃管式温度计属膨胀式温度计，它主要由液体；存储器；毛细管；和标尺 组成。6、镣铬-镣硅热电偶分度号为K型，铁-康铜热电偶分度号为J型。7、补偿导线分为补偿型和延伸型两类，其中X表示延伸型,C表示补偿型。8、电阻式温度计原理为导体或半导体的电阻随温度变化的性质。9、在工业测量中热电阻

4、接线方式有两种：两线制和三线制，其中三线制使引线 电阻变化对指示的影响小很多。10、热电偶补偿导线的作用为延伸热电偶的冷端。11、动圈表在调校或修理时，调整仪表测量范围可以通过改变张丝钢度和改变R 串电阻来实现。12、K型热电偶补偿导线采用铜-康铜材料。13、热电偶补偿方法有冰点槽法、计算法、调零法、桥路补偿法。14、温标的传递包括生产中对各测温仪表的分度，把标准传递到测量仪表；对使 用中或修理后的测温仪表的检定两方面内容。15、固体膨胀式温度计由两种不同膨胀系数的材料制成，它分为杆式和双金属式 两大类。16、压力式温度计是利用在密闭容器中的物质，随温度升高而压力升高这一原理 制成的。17、玻

5、璃液体温度计常用的感温液有水银和有机液体两种。18、采用相同热电偶串联来测量同一温度，是以热电偶的1 /N倍来计算对应的被 测温度。19、热电偶工作端焊接方法有乙炔焊、电弧焊、对焊、盐浴焊等，其中乙炔焊、 盐浴焊只能焊非贵金属热电偶。20、利用光辐射特性测温的仪表，目前广泛应用有全辐射温度计、部分辐射温度 计、亮度温度计、比色温度计。21、光辐射特性测温仪表，它们所用的物理基础全是普朗克辐射定律和斯忒藩- 玻尔兹曼定律两定律。22、全辐射温度计主要由光学系统、辐射接收器、测量仪表辅助装置构成，它一 般应用在7002000C高温场合。23、亮度温度计是利用各物体在不同温度下辐射的单色亮度不同这一

6、原理而工作 的。24、测温元件安装时、固定方式有螺纹连接固定、法兰固定两种方式。25、温度仪最高使用值一般为满量程的90%，正常指示值应为满量程的5%至75%。26、多个测温元件共用一台显示仪表时，使用指示值一般为满量程的20%到75%。27、在玻璃温度计、压力式温度计和双金属温度计中耐振最好的是双金属温度计， 精度最高的是玻璃温度计，可以远距离显示的是压力式温度计。28、工业玻璃水银温度计的型号是WNG，工业玻璃液体温度计的型号是叩州，双 金属温度计的型号是WSS。29、气体压力式温度计的型号是WTO,蒸汽压力式温度计的型号是WTZ。30、热电偶产生热电势的条件是两热电极材料不同，两接点温度

7、不同。31、热电偶电势与热电偶材料和结点温度有关，与偶丝的长短和粗细无关。二、简答题1、铠装热电偶在工厂内得到广泛应用，请说明它的优点。动态响应快，时间常数最快可达0.01s。挠性好，套管退火后弯曲半径可为套管直径的2倍。可按需制成不同长度，可直接引到仪表，可不加补偿线。有很好的防震、防冲击性能，强度好。工作端热容量小，对被测物影响小。2、简述玻璃温度计的测温原理。利用玻璃感温泡内的测温物质（水银、酒精、煤油等）受热膨胀使体积发生变化 与玻璃受热后体积发生的变化差来测量温度的，其示值就是测温物质体积变化与 玻璃体积变化的差值。3、试述双金属温度计的测温原理。利用两种不同膨胀系数的双金属片叠焊在

8、一起作测温传感器，当温度变化时，双 金属片弯曲，其弯曲程度与温度成比例来进行测温，具体应用时，一端固定，另 一端变形通过传动、放大等带动指针指示出温度值来。4、简述热电偶补偿导线性质和作用。补偿导线就是用热电性质与工作热电偶相近的材料制成导线，用它将热电偶的参 比端延长到所需要的地方，而不会对工作热电偶回路引入超出允许的附加测温误 差。5、热电偶为什么要进行检定？热电偶在工作中，会受到环境、温度、保护套管等影响，使用一段时间后，其热 电输出特，性会变化，对高温、高腐蚀及特殊测量中影响更大，当输出特性变化超 过允许值时，即超出误差范围，会使指示值偏差增大，会导致所控制产品质量下 降，因此，要定期

9、检定，防止事故发生。6、试述热电阻温度计的测温原理。热电阻温度计的测温原理是利用导体或半导体的电阻随温度变化这一性质进行 测温。7、介绍电阻温度计的主要优点。测量精度高；有较大的测量范围，尤其在低温方面；易于使用在自动测量中，便于远距离测量；与热电偶相比，无参比端误差。8、为什么昂贵的铂制成的铂电阻能得到广泛应用？它的物化性能极为稳定，耐氧化能力强；可使用在很宽的温度范围内（1200C以下）；易于提纯，复制性好，有很好的工艺性，可制成各种丝及铂箔；与其它热阻材料相比，有较高的电阻率。9、简述热电偶的特点。测量精确度较高;结构简单，制造方便，可适应各种测量对象的要求，如快速、小尺寸、点温测 量等

10、；动态响应快;可进行远距离测量;测温范围广。10、说明水银温度计的优缺点及注意事项。优点是水银温度计结构简单，直观，使用方便，有较高的灵敏度与精度，价格便 宜，测温范围广，应用广泛。缺点是易碎，不便于自动记录和信号远传。注意事项：在制造和使用中损坏时，水银蒸气对人体有害。11、热电偶是根据热电效应而制成的，请说明什么叫热电效应？两种不同材料的导体组成一个封闭回路，如果两端结点温度不一样，则回路中就 会产生一定大小的电流，这个电流的大小与导体材料性质与结点温度有关，此现 象叫热电效应。12、逐一说明7种工业热电偶的型号、分度号、测量范围。铂铑10-铂热电偶，分度号S，可在01300C长期工作，短

11、时可到1600C。铂铑30-铂铑6热电偶，分度号B，可在01600C长期工作，短时可到1800C。镣铬-镣硅（镣铬-镣铝）热电偶，分度号K,测量范围01300C，分度曲线更 接近线，性，热电动势高。铜-康铜热电偶，分度号T，可工作在-200400C，特点是精度高，稳定性好， 低温时灵敏度高。镣铬-铜镣热电偶，分度号为E，测量范围-200900C，特点是稳定性好，灵 敏度高和价格低廉等。铁-铜镣热电偶，分度号J，使用温度-40750C。在700C以下线性好，灵 敏度高。铂铑13-铂热电偶，分度号R，使用温度01300C，短时可到1600C。13、为使热电偶能正常工作，对热电偶结构有什么要求？热电

12、偶的工作端要焊接牢固、可靠，焊接点不得有气孔、熔渣及杂质。电极除工作接点外，必须有良好的绝缘，防止电极间短路、漏电，偶丝不应有 机械损伤。引线与外接线连接方便，牢固。在有害条件下工作时，保护管应保证将介质与热电偶隔离，使热电偶正常工作。温度导管应有一定机械强度。14、在制作热电偶时，可两极绕起来再焊，为什么不能多绕几圈再焊？一般铰焊圈数不应超过2一3圈，否则工作端上移，在测量时就会带来误差。15、动圈内部线大都为铜，为什么在实际中与热电偶一起测温时不会带来测温误 差？根据热电偶的中间导体定律可知，由导体A、8组成的热电偶，当引入第三导体 时，只要保持第三导体C两端温度相同，则接入导体。后回路总

13、电势不变，当把 第三导体换为动圈表时，其两结点温度一致，所以不会带来测量误差。16、简述铠装热电阻的优点。特点与铠装热电偶相近，夕卜径可做很小，反应速度快。有良好的机械，耐振性和冲击，性。引线和保护管成一体，具有较好的挠，性，便于安装。电阻体封装在金属管内，不易受有害介质侵蚀。17、简述接触法测温的误差来源。接触法测温都是利用热敏元件与被测介质之间的热交换，最后达到平衡，通过热 敏元件本身的温度反映被测介质的温度。这种方法较简单可靠，但由于以下原因， 可造成测量误差：沿测温元件导热引起的误差；测温元件热辐射引起的误差；由于测温元件的插入或接触，对被测温场引起的误差；接触法测量时接触不良引起的误

14、差；由于测温元件热惯性影响，当被测对象温度变化很快时，也将产生动态误差。18、简述光辐射法测温的优点。测量过程中不与被测体接触，不会由于测量元件的引入影响被测温场的分布，由 于非接触，测量元件不必达到与被测介质相同的温度，有更高的测量上限，其次， 可以实现快速测量。19、使用玻璃温度计时，可以随便插入多深吗？一般玻璃温度计上有浸没线，使用时，应插到浸没线处，如没有浸没线，则从上 体开始扩大处作为浸没标志。全浸温度计使用时需全浸在介质中，如无法全浸， 则需根据公式修正。20、为什么要对热电阻的导线电阻进行调整？热电阻一般采用不平衡电桥电路进行测量，热电阻的两根导线分别接入电桥的两 端邻臂内，在设

15、计电桥时，为使电桥在仪表刻度始点温度时达到平衡，导线电阻 均规定为一定数值（一般均为5Q），而在实际使用时，导线电阻不足规定数值 者必须进行调整，否则将引起测量误差。21、热电阻故障有哪些？原因是什么？仪表示值比实际值低或示值不稳，原因为保护管内有金属屑、灰尘，接线柱间 积灰，热电阻短路。仪表指示无穷大，原因为热电阻断路，引出线断路。仪表指示负值，原因为仪表与热阻接线有错，热电阻短路。阻值与温度关系有变化，原因为电阻丝受腐蚀变质。22、简述辐射高温计的测温原理。物体受热后，会发出各种波长的辐射能，辐射能的大小和受热体温度的四次方成 正比。辐射高温计基于这一原理工作。23、与辐射感温器配用的显示

16、仪表，其读数是否是被测物体的真实温度？ 同一温度下不同物体的辐射强度是不同的。而辐射高温计的刻度是选择黑体作为 标准体，按黑体的温度来分度仪表，所以仪表上读数是相对于黑体的温度，不是 被测物体的真实温度。24、就地温度测量仪表有哪些类型？各适于何种场合？就地温度仪表有双金属温度计、玻璃温度计、压力式温度计，一般情况下可选用 双金属温度计，如安装位置较高或观察距离较远，可用刻度盘为150mm的。 测量精确度要求较高、振动较小、读数方便的场合可选用玻璃温度计。下列场合可选用压力式温度计：测量-80C以下的低温；测温点位置较远， 观察距离超过6m，或测温管道在楼板下障碍视线时；有振动的场所。25、如

17、何选用热电偶和热电阻？热电偶、热电阻一般根据测温范围选用，有振动的场合，宜选用热电偶，测温 精度要求较高，无剧烈振动测量误差等场合，宜选用热电阻。测量含氢气大于5%的还原，性气体，温度高于870C时，应选用吹气式热电偶或 鸨铢热电偶。测量设备、管道外壁温度时，选用表面热电偶或表面热电阻。一个测温点需要在两地显示或要求备用时，选用双支式测温元件。一个测温需要多点温度时，选用多点（多支）式专用热电偶。测量流动的含固体硬度颗粒的介质时，选用耐磨热电偶。在爆炸危险场所，选用防爆型热电偶、热电阻。对测温元件有弯曲安装或快速响应要求时，可选用铠装热电偶、热电阻。26、热电偶安装中，热电偶热端接地与不接地有

18、何区别？热电偶热端与保护套管的管壁接触较不与保护管接触，测量滞后要小得多，同时 还可以减小干扰，提高测量的可靠性和精确度，但是，热端能否接地得视二次表 输入电路的结构形式而变，热电偶热端接地要求二次表输入电路与热电偶的热端 不能有公共接地点。27、测温元件在管道、设备上安装时，固定方式有几种？适用于什么场合？一般有螺纹连接固定和法兰固定两种方式。螺纹连接固定方式一般适用于在无腐蚀性介质的管道上安装测温元件，具有体积 小、安装紧凑的优点。法兰固定方式适用于在设备上安装测温元件。在高温强腐蚀性介质、结焦淤浆介 质、剧毒介质、粉状以及测触媒层多点温度时，也应采用法兰固定方式，方便维 护。28、压力式

19、温度计的测温元件是温包，但在安装使用时，为什么又要求毛细管所 处的环境温度不变？压力式温度计是靠温包内所装介质受热后体积膨胀或压力增加来测量温度，因此 在安装时，温包应全部浸在被测介质中，否则受热体积就会减少，使指示偏低； 如果毛细管受热或受冷，则它里面的介质也会膨胀和缩小，因而会造成附加误差， 所以毛细管所处的环境温度必须恒定，必要时采取隔热措施。29、安装和使用压力式温度计时应注意什么？安装时，毛细管应敷直，分间距固定好，毛细管最小弯曲半径大于50mm，温包 应全浸，否则会引起测量误差。安装前应标定因是毛细管传递压力，所以有一定 滞后，读数时应在稳定后。30、什么是半导体温度计？它有什么特

20、点？半导体温度计是利用半导体热效电阻作为感温元件，配以高灵敏度的微安表构 成，常用来测某一点或表面的快速变化的温度。特点是制造工艺较简单，价格便 宜，它有较大的负温度系数，灵敏度高，体积小，珠形电阻直径有的只有0.2一 0.5mm，所以反应迅速。因为电阻值较大，在测量时，可以忽略导线内阻和接触 电阻。但它的测温范围较窄，温度和电阻呈非线，性，制造工艺不易控制，互换，性 差，所以不易推广压敏电阻常见的技术问题分析一、压敏电阻的安全性问题：在以往的应用中，跨接在电源线上的压敏电阻器出现过起火燃烧，危机临近 其它元器件的事故。对此，制造者和使用者共同进行了大量研究和分析工作，采 取了相应的对策，极大

21、地降低了这类事故的概率，但尚未杜绝，因此，压敏电阻 的使用安全性仍是个值得重视、需要继续研究解决的课题。压敏电阻起火燃烧的表观现象，大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两 种类型。老化失效，这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中 流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成1kQ左右的短路孔后，电源继续推动一个 较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电 阻串联的热熔接点来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合，当最大冲击电 流流过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究结果表 明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的多

22、次作用，也会加速老化过程，使老化失效提早出现。暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔，导致更大的电 流而高热起火。整个过程在较短时间内发生，以全电阻体上设置的热熔接点来不 及熔断。在三相电源保护中，N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较 高，多数是属于这一种情兄。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压 敏电阻的应用技术资料中，推荐与压敏电阻串联电流熔丝(保险丝)进行保护。二、压敏电阻的连接线问题将压敏电阻接入电路的连接线要足够粗，推荐的连接线的尺寸注：接地线为 5.5 mm2以上连接线要尽可能短，且走直线，因为冲击电流会在连接线电感上 产生附加电压，使被保护设备两端的

23、限制电压升高。 压敏电阻通流量 仪表允许误差1.5 kgf/cm2，所以此表不合格。一被测介质压力为1.0MPa,仪表所处环境温度为ta = 55C,用一弹簧管压 力表进行测量，要求测量精度da为1%，请选择该压力表的测量范围Pd和精度 等级dd?(温度系数6为0.0001)根据规定，被测值不超过仪表量程Pd的2/3,则有2/3PdPa,Pd3/2Pa = 3/2x1.0=1.5MPa所以压力表的测量范围应选择01.6MPa温度附加误差：PF = Pd6(ta-25)= 1.5x0.0001x(55-25)=0.0045MPa 压力表允许误差：dd =要求测量精度-温度附加误差=1x1%-0.

24、0045 = 0.0055MPa仪表精度为(0.0055/1.6-0)x 100% = 0.34%所以应选择一测量范围为01.6MPa，精度为0.25级的压力表。一真空压力表量程范围为-100500kPa，校验时最大误差发生在200kPa， 上行程和下行程时校准表指示为194kPa和205kPa，问该表是否满足其1.0级的 精度要求？变差=max/(量程上限-量程下限)x100% =(205-194)/500- (-100)x100%=1.83%1.0% 所以不满足1.0级精度要求。一台1151绝对压力变送器，量程范围为080kPa (绝压)，校验时采用 刻度范围为1000kPa的标准真空压力

25、计，若当地大气压力为98kPa，则当变送 器输出为12mA时，真空压力计指示的读数为多少？设变送器输入压力为P绝时，输出电流为12mA，则P绝/(80-0) x16+4=12,P 绝=40kPa一台绝对压力变送器的量程范围为-100500kPa，计算输入多少压力时仪表输出为4mA、8mA、12mA、16mA、20mA，在变送器接通电源而不输入压力信 号时，其输出为多少？(当地大气压为100kPa)仪表量程范围为-100500kPa，则其量程为500- (-100)=600kPa，设输入压 力P绝时，变送器输出上述电流值，则(P 绝 1/600)x 16+4 = 4, P 绝 1 = 0kPa(

26、P 绝2/600)x 16+4 = 8, P 绝 2 = 150kPa(P 绝 3/600)x 16+4=12,P 绝 3 = 300kPa(P 绝4/600)x 16+4=16,P 绝 4 = 450kPa(P 绝 5/600)x 16+4 = 20,P 绝 5 = 600kPa没输入压力时相对变送器来说仍承受着1个大气压，所以输出电流 I=(100/600)x 16+4 = 6.67mA步进电机和交流伺服电机性能比较进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联 系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交 流伺服系统的

27、出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适 应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服 电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号)，但在 使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较步进电机和交流伺服电机性能比较一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6、1.8，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 ,0.36。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如 四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09 ;德国百 格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨

28、码开关 设置为 1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036, 兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式 交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采 用了四倍频技术，其脉冲当量为360/10000=0.036。对于带17位编码器的 电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360/131072=9.89秒。是步距角为1.8。的步进电机的脉冲当量的1/655。二、低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动

29、器性能 有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原 理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速 时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动 器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服 系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机 能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。三、矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以 其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定 转速

30、（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上 为恒功率输出。四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下 交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的 三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载 能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器 在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。五、运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的 现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应

31、处理好升、 降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号 进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现 象，控制，性能更为可靠。六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200-400毫 秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从 静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场 合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不 高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要 综合考虑控制要求、成本等多方面的

32、因素，选用适当的控制电机。写这个帖子的人，是卖交流伺服电机的吧？内容基本正确，但是，不全 面。楼主用于对比的几个部分，有些是可以从另外一个角度来看的。1、控制精度不同显然，楼主不知道步进电机驱动器有细分的概念。两相步进电机的步进角 是1.8度没错，但是，现在64细分的驱动器也很常见了。注意，这个时候，电 机是200*64=12800个脉冲转一圈。而市面上常见的交流伺服，编码器不过是2048 或者2500线的。当然，有17位编码器的电机，不过，步进驱动器也有256细分 的。从分辨率而言，交流伺服还是要高一些，但是远没有楼主所写得那么夸张。 而且，既然是说控制精度，那么，用过伺服的人都应该知道，伺

33、服的动态重现性 是分辨率的多少倍。就常规设计而言，选型时，要把重现性指标乘以5作为伺服 反馈的分辨率。这样，伺服的控制精度真的比伺服好吗？2、低频特，性不同当步进电机细分数达到32以上时，基本就没有低频振动的问题了。而伺服 想保持一个准确、稳定的低速，用过的人应该知道参数有多难调（只要速度、不 要位置的话，还好做一点）3、频矩特性不同对于转矩，需要补充一点，伺服本身是没有保持力矩的，而步进电机有保持 力矩。区别在于，伺服电机的所谓静止，实际上是一个动平衡的过程，电机不会 真的停在指定位置上（所以交流伺服的重现性要定到反馈分辨率的3-5倍，而步 进电机重现性可以比分辨率更高）。4、过载能力不同这

34、个没有什么可说的，不过对于力矩浪费的说法，还是有点意见。很多步进 驱动器提供了半流功能，在不需要全力矩输出的时候，可以降低电流，减小力矩。5、运行性能不同丢步确实是步进电机的致命缺陷，但是，伺服就可以不考虑加减速的曲线 吗？你真给一个阶跃信号试试，电机会有多大的抖动。不过抖归抖，最终还是会 停在正确的位置上，这确实比步进强。如果是定位控制，这个抖动无所谓了，如 果是过程控制，谁敢这么用？6、速度响应性能不同因为交流伺服可以有瞬间大扭矩输出，所以加速性能可能比步进强，不过松 下加到3000RPM用几毫秒，先试过再来说话好不好？而且说到响应，那就不能不 说交流伺服的本质缺陷 滞后。一般电机，速度环

35、响应2毫秒，位置环响应则 很少看到数据，一般认为是8毫秒。说到快速起停，伺服总是手其响应频率限制， 而步进电机基本不用考虑响应时间的问题。用步进电机可以很简单的做到一秒起 停100次，每次移动20微米，用伺服大家可以试试看。步进与伺服，无所谓优劣，各有适用场合而已，一般来说，大负载，高速度 的应用，不要用步进电机，但低负载、低速度的场合，高细分的步进性能比交流 伺服要好。变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中， 没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参 数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设 定和调试。

36、因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便， 本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有 的，完全可以做到触类旁通。关键词：变频器参数调试变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用 中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有 些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进 行设定和调试。因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便， 本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有 的，完全可以做到触类旁通。加减速时间加速时间就

37、是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大 频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在 电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防 止过电压。加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失 速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生 过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取 按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电 压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操 作几次，便可确定出最佳加减速时间

38、。二转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低， 而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以 补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤 其是负载的起动特，性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当 会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载 起动时电流大，而转速上不去的现象。三电子热过载保护本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率 计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于一拖一场合，而在 一拖多时，则应在各台电动机上加装热继电

39、器。电子热保护设定值(%) = 电动机额定电流(A)/变频器额定输出电流 (A)x100%。四频率限制即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设 定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。 在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由 于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器 上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工 作速度上。五偏置频率有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号（电压 或电流）进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时

40、输出频率的高低，如 图1。有的变频器当频率设定信号为0%时，偏差值可作用在0fmax范围内，有 的变频器仗明电舍、三垦）还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信 号为0%时，变频器输出频率不为0Hz，而为xHz，则此时将偏置频率设定为负的 xHz即可使变频器输出频率为0Hz。六频率设定信号增益此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号 电压与变频器内电压（+10v）的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择， 设定时，当模拟输入信号为最大时仗口 10v、5v或20mA），求出可输出f/V图形 的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为05v时，若变频

41、 器输出频率为050Hz，则将增益信号设定为200%即可。七转矩限制可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流 值，经CPU进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显 著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯 量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动 机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在 加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机 转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设

42、置为80100%较妥。制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩 设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为0%，可使加到主电 容器的再生总量接近于0,从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速全 停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为0%时，减速时会出现短 暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸， 应引起注意。八加减速模式选择又叫加减速曲线选择。一般变频器有线，性、非线性和，三种曲线，通常大多 选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩 负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性

43、，选择相应曲线，但 也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性 曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为S曲线后就 正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成 为负向负载，这样选取了 S曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了 变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方 法。九转矩矢量控制矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生 机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进 行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此，从原理上

44、可得到与 直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下 都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小 和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特，性，对于多数场合已能满足要 求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定，可根据实际情况 在有效和无效中选择一项即可。与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度 偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。十节能控制风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方 成比例减小，而具有节

45、能控制功能的变频器设计有专用V/f模式，这种模式可改 善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达 到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。要说明的是，九、十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中， 根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。究其原 因有：（1）原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。对设定 参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控 制方式中。（3）启用了矢量控制方式，但没有进行电动机参数的手动设定和自动 读取工作，或读取方法不当光电传感器基础知识及术语光电传感器是一种小型电

46、子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的 用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜 头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。LED （发光二极管）发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设 备上看到这些二极管做为指示灯来用。LED就是一种半导体元件，其电气性能与 普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。由于LED是固态 的，所以它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED的光电传感器能被做得更小，

47、 且比白炽灯传感器更可靠。不象白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。 另外，LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光 能，并能达到更远的检测距离）。LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可 见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。经调制的LED传感器1970年，人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点，就是它能够以非常 快的速度来开关，开关速度可达到KHz。将接收器的放大器调制到发射器的调制 频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。将收音机调到某台

48、， 就可以忽略其他的无线电波信号。经过调制的LED发射器就类似于无线电波发射器，其接收 器就相当于收音机。人们常常有一个误解：认为由于红外光LED发出的红外光是看不到的，那么 红外光的能量肯定会很强。经过调制的光电传感器的能量的大小与LED光波的波 长无太大关系。一个LED发出的光能很少，经过调制才将其变得能量很高。一个 未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的机械屏蔽手段，使接收器只能接收到发射器发出的光，才能使其能量 变得很高。相比之下，经过调制的接收器能忽略周围的光，只对自己的光或具有 相同调制频率的光做出响应。未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射，如刚出炉的红热瓶 子，在这

49、种应用场合如果使用其它的传感器，可能会有误动作。如果一个金属发射出的光比周围的光强很多的话，那么它就可以被周围光源 接收器可靠检测到。周围光源接收器也可以用来检测室外光。但是并不是说经调制的传感器就一定不受周围光的干扰，当使用在强光环境 下时就会有问题。例如，未经过调制的光电传感器，当把它直接指向阳光时，它 能正常动作。我们每个人都知道，用一块有放大作用的玻璃将阳光聚集在一张纸 上时，很容易就会把纸点燃。设想将玻璃替换成传感器的镜头，将纸替换成光电 三极管，这样我们就很容易理解为什么将调制的接收器指向阳光时它就不能工作 了，这是周围光源使其饱和了。调制的LED改进了光电传感器的设计，增大了检测

50、距离，扩展了光束的角度， 人们逐渐接受了这种可靠易于对准的光束。到1980年，非调制的光电传感器逐 步就退出了历史舞台。红外光LED是效率最高的光束，同时也是在光谱上与光电三极管最匹配的光 束。但是有些传感器需要用来区分颜色（如色标检测），这就需要用可见光源。在早期，色标传感器使用白炽灯做光源，使用光电池接收器，直到后来发明 了高效的可见光LED。现在，多数的色标传感器都是使用经调制的各种颜色的可 见光LED发射器。经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离， 这是因为检测距离是一个非常重要的参数。未经调制的传感器可以用来检测小的 物体或动作非常快的物体，这些场合要求的响应速度都非常

51、快。但是，现在高速 的调制传感器也可以提供非常快的响应速度，能满足大多数的检测应用。超声波传感器声波传感器所发射和接收的声波，其振动频率都超过了人耳所能听到的范 围。它是通过计算声波从发射，经被测物反射回到接收器所需要的时间，来判断 物体的位置。对于对射式超声波传感器，如果物体挡住了从发射器到接收器的声 波，则传感器就会检测到物体。与光电传感器不同，超声波传感器不受被测物透 明度和反光率的影响，因此在许多使用超声波传感器的场合就不适合使用光电传 感器来检测。光纤安装空间非常有限或使用环境非常恶劣的情况下，我们可以考虑使用光纤。 光纤与传感器配套使用，是无源元件，另外，光纤不受任何电磁信号的干扰

52、，并 且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。光纤有一根塑料光芯或玻璃光芯，光芯外面包一层金属外皮。这层金属外皮 的密度比光芯要低，因而折射率低。光束照在这两种材料的边界处（入射角在一 定范围内，），被全部反射回来。根据光学原理，所有光束都可以由光纤来传输。两条入射光束（入射角在接受角以内）沿光纤长度方向经多次反射后，从另 一端射出。另一条入射角超出接受角范围的入射光，损失在金属外皮内。这个接 受角比两倍的最大入射角略大，这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料 中时会有轻微的折射。光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响（弯曲半径 要大于最小弯曲半径）。大多数光纤是可弯曲的，很容易安装

53、在狭小的空间。玻璃光纤玻璃光纤由一束非常细（直径约50m）的玻璃纤维丝组成。典型的光缆由 几百根单独的带金属外皮玻璃光纤组成，光缆外部有一层护套保护。光缆的端部 有各种尺寸和外形，并且浇注了坚固的透明树脂。检测面经过光学打磨，非常平 滑。这道精心的打磨工艺能显著提高光纤束之间的光耦合效率。玻璃光纤内的光纤束可以是紧凑布置的，也可随意布置。紧凑布置的玻璃光 纤通常用在医疗设备或管道镜上。每一根光纤从一端到另一端都需要精心布置， 这样才能在另一端得到非常清晰的图像。由于这种光纤费用非常昂贵并且多数的 光纤应用场合并不需要得到一个非常清晰的图像，所以多数的玻璃光纤其光纤束 是随意布置的，这种光纤就非

54、常便宜了，当然其所得到的图像也只是一些光。玻璃光纤外部的保护层通常是柔性的不锈钢护套，也有的是PVC或其他柔性 塑料材料。有些特殊的光纤可用于特殊的空间或环境，其检测头做成不同的形状 以适用于不同的检测要求。玻璃光纤坚固并且性能可靠，可使用在高温和有化学成分的环境中，它可以 传输可见光和红外光。常见的问题就是由于经常弯曲或弯曲半径过小而导致玻璃丝折断，对 于这种应用场合，我们推荐使用塑料光纤。塑料光纤塑料光纤由单根的光纤束（典型光束直径为0.25到1.5mm）构成，通常有 PVC外皮。它能安装在狭小的空间并且能弯成很小的角度。多数的塑料光纤其检测头都做成探针形或带螺纹的圆柱形，另一端未做加工

55、以方便客户根据使用将其剪短。邦纳公司的塑料光纤都配有一个光纤刀。不像玻 璃光纤，塑料光纤具有较高的柔，性，带防护外皮的塑料光纤适于安装在往复运动 的机械结构上。塑料光纤吸收一定波长的光波，包括红外光，因而塑料光纤只能 传输可见光。与玻璃光纤相比，塑料光纤易受高温，化学物质和溶剂的影响。对射式和直反式光纤玻璃光纤和塑料光纤既有“单根的-对射式，也有 “分叉的”-直反式。单根光纤可以将光从发射器传输到检测区域，或从检测区 域传输到接收器。分叉式的光纤有两个明显的分支，可分别传输发射光和接收光， 使传感器既可以通过一个分支将发射光传输到检测区域，同时又通过另一个分支 将反射光传输回接收器。直反式的玻

56、璃光纤，其检测头处的光纤束是随意布置的。直反式的塑料光纤， 其光纤束是沿光纤长度方向一根挨一根布置。光纤的特殊应用由于光纤受使用环境影响小并且抗电磁干扰，因而能被用在一些特殊的场 合，如：适用于真空环境下的真空传导光纤VFT）和适用于爆炸环境下的光纤。 在这两个应用中，特制的光纤安装在特殊的环境中，经一个法兰引出来接到外面 的传感器上，光纤和法兰的尺寸多种多样。本安型传感器，如NAMUR型的传感器， 可直接用在特殊或有爆炸性危险的环境中。仪表工知识DCS基础知识。DCS在选型中的几个问题。RS485 简介电器防爆知识仪表基础知识电磁流量计常见故障现象有哪些？选择红外测温仪时要考虑哪些因素？目前

57、国内常用的气体传感器有哪些？光学式气体传感器是怎样的？常用名词解释、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，传达操作指今。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

58、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

59、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。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。8、什么是I/O余量？与冗余不同，I/O余量只是

60、系统中I/O数量大于应用的要求，这种余量只是数量 上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能二、DCS在选型中的几个问题工艺流程确定后，控制系统被控对象也就确定。选用哪种控制系统成为重要问题， 这主要根据项目规模和投资预算来考虑。DCS与模拟仪表相比更复杂，技术性能 要求更高，除控制硬件外，还涉及通信协议、监控软件及与其相连的数据存储等。 新系统出现后，与互连网Web技术相结合，还涉及工业连接软件和优化控制软件， 实时数据库、与工厂关系数据库的连接，传统DCS、PLC的互操作等问题。1、按投资预算确定控制系统如控制回路较多，模拟量采集较大，热电阻、热电偶的采集较多时，应选用DCS。采用