自動化儀表的基本知識補充

1、第二章-自動化儀表的基本知識（補充）自動化儀表的作用：對運行參數(shù)進行自動控制、測量和顯示。按用途分：測量儀表；顯示儀表；調(diào)節(jié)器；執(zhí)行機構(gòu)。按使用能源分：氣動儀表；電動儀表。按結(jié)構(gòu)形式分：基地式儀表；單元組合式儀表。單元組合式儀表：控制系統(tǒng)的各種功能都分別用一臺獨立的儀表來實現(xiàn)，包括測量儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)器等。各儀表間用統(tǒng)一的標準信號聯(lián)系起來。氣動儀表的統(tǒng)一信號是 0.020.1MPa。電動儀表的統(tǒng)一信號是 010mA或420mA基地式儀表把測量、 顯示儀表和調(diào)節(jié)器組裝在一個殼內(nèi)，成為一個整體，它們間不用統(tǒng)一信號聯(lián)系。自動化儀表的主要品質(zhì)指標我們希望儀表檢測的參數(shù)值能完全反映出該參數(shù)的實際值。

2、但實際存在誤差。儀表的品質(zhì)（衡量測量值和實際值的一致程度）基本誤差和附加誤差： 基本誤差一一儀表本身缺陷造成。附加誤差一一儀表使用中，由于外界條件的影響（溫度、濕度、振動等）引起的誤差。附加誤差不可能徹底消除。絕對誤差（指示誤差）：被測參數(shù)的測量值減去真值。A A=A-A04.1相對誤差8 :儀表的絕對誤差所占該儀表指示值的百分數(shù)。儀表的精度：儀表盤或說明書中所寫的精度等級。指測量中的最大指示誤差占儀表量程的百分數(shù)。通常用去掉百分號的數(shù)字表示儀表精度的等級4 =9x100%常見的儀表精度等級有：0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5儀表的靈敏度：儀表對輸入信號開始有反

3、映的靈敏程度。靈敏度越大，越能測出微小的輸入變化。儀表的不靈敏區(qū)、靈敏限、變差：不靈敏區(qū)指當輸入信號有一個微小變化時，輸出仍然不變。靈敏限指引起儀表輸出有一微小變化時，所需輸入量的最小變化值，一般認為靈敏限等于0.5倍不靈敏區(qū)。變差指外界條件不變時，多次由不同方向使儀表輸入為同一真值時，儀表 指示值之間的最大誤差。儀表的不靈敏區(qū)和變差都是儀表結(jié)構(gòu)不完善程度的標志。氣動儀表的元部件及組成原理弓單性元4牛組自示啟閨心）界費管（W鼓蚊管Id）膜盒圖至7主要彈性敏感元件常用彈性元件0金隔嗾片氣動儀表的主要元部件：彈性元件、節(jié)流元件、（1）彈性元件：包括彈性敏感元件和彈性支撐元件。彈性支撐元件用于支撐、

4、平衡或增強彈性敏感元件的剛度；調(diào)整彈性敏感元件的位置（螺旋彈簧、片簧）。彈性敏感元件用于把承受的壓力或軸向推力轉(zhuǎn)變成位移信號（波紋管、彈簧管、金屬膜片、 橡膠膜片金屬膜盒）。彈性敏感元件的剛度 彈性支撐元件的剛度橡膠膜片的剛度近似為零。 波紋管的輸入輸出關(guān)系：Fe :波紋管的有效面積，有效面積大于波紋管頂部的幾何面積兀d2/4; E:波紋管和支撐彈簧的總剛度；S:位移對給定波紋管，F(xiàn)e和E是常數(shù)，sa p （壓力信號轉(zhuǎn)換成位移信號）。波紋管受壓時的線性好于受拉時。常對波紋管采取預(yù)壓縮處理。節(jié)流元件作用：產(chǎn)生壓降、改變流量一一放大、延時作用節(jié)流元件的種類一一恒節(jié)流孔和變節(jié)流孔恒節(jié)流孔一一恒氣阻或

5、固定氣阻毛細管式d=0.18s 0.3mm的不銹鋼或玻璃鋼管小孔式長 4mm ,孔徑有0.25、0.3、0.5幾種規(guī)格。小孔式不易堵塞，性能優(yōu)于毛細管式。氣阻R:表示節(jié)流元件對氣體流動阻礙作用的大小。（層流狀態(tài)）恒節(jié)流孔屬于恒氣阻（固定氣阻） 變節(jié)流孔：流通面積可以調(diào)整和改變。1、圓錐-圓錐形；2、圓柱-圓錐形；3、圓球-圓錐形。b）圓柱圓錐理a胡球一回錐到G”不相等（連續(xù)性方變節(jié)流孔的特點：流通面積可調(diào)，故在相同壓降的情況下，其流量 程） 由“一 丁所以，通過改變流通面積，可以改變元件的氣阻。變節(jié)流孔氣體容室（氣容）：貯存或放出氣體，對壓力變化起慣性作用。目前采用兩種氣容：定容氣容；彈性氣容

6、。 定容氣容（體積不變）：明定容氣室氣體容室儲蓄特性氣容C:衡量氣體容室貯存空氣量的能力。其物理意義是，氣體 容室內(nèi)，每升高單位壓力所需增加的空氣量。dp彈性氣室：容室的體積隨壓力 p的變化而變化，因此在充放氣過程中，彈性容室的氣容是變 化的特點：噴嘴的孔徑比恒節(jié)流孔大得多；噴嘴的軸線與擋板垂直，保證全關(guān)時有良好的密封性。噴咀檔板機構(gòu)靜特性在穩(wěn)定工況時背壓室的輸出壓力P與檔板位移h之間的關(guān)系坨鐘性氣室氣體容室儲蓄糖性C-慣性小氣容C是衡量氣室慣性大小的參數(shù)。4、噴咀檔板機構(gòu)是氣動儀表最基本最精密的元件，是一放大系數(shù)很大的放大環(huán)節(jié)。作用一一將檔板相對于噴咀的微小位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣壓信號，相當于變

7、氣阻單元。組成一一恒氣阻+背壓室+噴咀檔板型變氣阻串聯(lián)而成Pm定容氣室和彈性氣室都是慣性元件:m噴嘴3擋板4氣源0.14MF節(jié)流孔I背壓室2p/MPa氣源壓力：0.14MPa工作范圍0.020.1MPaa、b點之間近似線性：=陽外力A、b段稱為工作段，工作段線性好，保證儀表精度和靈敏度。（接噴嘴擋板機構(gòu)：耗氣型氣動功率放大器放大氣路一一兩變節(jié)流閥的組合。球閥：控制來自氣源的進氣量（較小位移時，G變化大，滿足大流量的要求）錐閥：控制排氣量彈性元件一一金屬膜片+彈簧片，使閥桿產(chǎn)生位移圖5*14 耗氣型氣動功率放大器結(jié)構(gòu)原理圖錦閥金屬脫片4憚簧片；4一球閥S0PdFP0FPaF氣動儀表的基本環(huán)節(jié)放大

8、環(huán)節(jié) 反饋環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié)輸入信號反饋信號3、氣動儀表的比較環(huán)節(jié)按線性疊加原理工作。比較環(huán)節(jié)的輸出等于各輸入信號的代數(shù)和，各信號的變化調(diào)整互不影響按平衡原理有三種形式：(1)位移平衡式反饋信號產(chǎn)生的檔板位移與輸入信號產(chǎn)生的檔板位移相平衡(先大后小，有一微小變化，可不計)(2)力平衡式反饋信號產(chǎn)生的力與輸入信號產(chǎn)生的力相平衡。(比較環(huán)節(jié)幾乎無位移)誤差小(3)力矩平衡式反饋信號產(chǎn)生的力矩與輸入信號產(chǎn)生的力矩相平衡，精度高反饋環(huán)節(jié)(1)節(jié)流分壓室(節(jié)流通室)設(shè)兩個氣阻都工作于層流，流通氣室面積很小， 可不計它對壓力變化的慣性影響，由穩(wěn)定流動連續(xù)性方程：/R 如果P2通大氣，即P2=0,貝U:式中：K=R/(RF+R, RF不變?nèi)誎=數(shù),P1與P0成正比。變節(jié)流閥全開， RF=0, P1=P0變節(jié)流閥全關(guān)， RFro , P1=0 改變RF,可使K=01。2)節(jié)流盲室Pi在實際應(yīng)用中，常將節(jié)流盲室置于調(diào)節(jié)器的正反饋回路中，得到積分作用P0(U32 Pl個二巴(1-)(3)比例慣性環(huán)節(jié)其工作情況與節(jié)流盲室相近，不同的是：節(jié)流盲室E的容積是變化的，CW常數(shù)作用于節(jié)流盲室 E的氣路有兩條通道：Ps經(jīng)R向E充放氣