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1、,本节重点：1.课程介绍2.我国自动化仪表的发展过程及展望3.第一章 绪论,课程名称：过程参数检测与变换课时：64学时 实验：10学时教 材：(1)化工测量及仪表,陈忧先 主编 化学工业出版社 参考书：1.自动检测技术及仪表控制技术 张宝芬等编著 化学工业出版社2.自动检测与仪表 周培森主编 清华大学出版社3.硅酸盐工业仪表及自动控制 华东化工学院等编 中国建筑工业出版社4.自动检测技术（下册）陈守仁主编 机械工业出版社,专家考察（范玉久教授）河北理工大学智能仪器厂,(2)控制仪表及系统 刘希民 主编 国防工业出版社 差压变送器 温度变送器 调节器 乘除器 开方器 执行器 电气转换器 阀门定位
2、器,课程内容：温度、压力、流量、物位四大 参数的检测及变换,几点说明：1.选课代表。2.成绩组成：考试成绩70%+作业15%+实验成绩15%。3.我的联络方式：82765432。4.答疑：随堂答疑 周五 下午3：00 1J1107,我国自动化仪表的发展过程及展望一、发展过程：我国仪表制造业是解放后才发展起来的。解放前，我国工业非常落后，仪表制造业也相当落后。解放后我国工业开始发展，随着工业的发展，引进和仿制了一些前苏联的产品，如动圈式毫伏计、09电子电位差计、电器机械式调节器和整套 电子调节仪表等。这些仪表在当时的工业生产中起到了重要作用。50年代初：50年代初期我国自动化技术主要使用“基地式
3、仪表”。,基地式仪表的特点：针对某一特殊的生产工艺而研制开发的自动控制仪表，它针对性强，适应性差，只能用在某一特定的生产过程中。当生产工艺过程改变或废弃时，基地是仪表也就随之废弃，一般情况下，不能另作它用。这样就造成了浪费。这也是基地式仪表的主要缺点。主要是温度、压力、流量、物位四大参数的检测和控制。1958 年：我国开展了电动、气动单元组合仪表的研制。60年代初：DDZ-I型电动单元组合仪表研制成功。采用电子管、010mA.DC标准信号。QDZ-I型气动单元组合仪表研制成功。采用0.21kgf/cm2标准信号。,电动、单元、组合,气动、单元、组合,特点：功能单一，组成大的系统时，需仪表数量多
4、，但可以重复使用。标准统一联络信号，便于仪表间的信号传递。DDZ-I型，220V供电，散热大；QDZ-I型，以膜片为主，本质防爆，用于化工。60年代后期-70年代初：随着电子技术的发展，单元组合仪表升为二型。DDZ-II型，采用三极管等，0-10mA.DC统一标准信号，220V供电，隔离防爆。QDZ-II型，以波纹管为主，本质防爆，用于化工。特点：功能集中，调节、显示、手操集于一表，体积小、功耗低，广泛应用。,波纹膜片,波纹管,70年代：大规模集成电路迅猛发展，电动组合仪表又一次升级。DDZ-III型，采用运算放大器，4-20mA.DC国际标准联络信号，集中供电。安全火花型。现场变送器采用两线
5、制（电源线、信号线合二为一）。数字式调节仪表：SDZ、智能仪表 60年代：随着数字技术及计算机技术的发展，计算机应用于工业控制。见图1.0。工业计算机控制系统：由一台计算机完成控制系统的全部功能。如：数据采集、控制、信息通信、集中显示操作等。计算机种类：PC总线、STD总线、VME总线、MULTIBUS总线等。,工控机,人机接口（显示、键盘、打印机）,工业控制计算机,输入接口,输出接口,输入信号调理,输出信号调理,传感器,执行器,图1.0 实时工业计算机控制系统,工业过程,一台计算机可控制几十到几百个回路，几百到上千个过程变量的集中显示、操作、报警等。缺点：功能集中，事故发生的危险性集中。功能
6、集中，系统软件庞大，实时性差，速度慢。70年代：随着计算机技术的进一步发展，出现了更先进的计算机控制系统。分散控制系统（DCS,Distributed Control System）：采用微处理器技术，按控制功能或区域将微处理器进行分散配置。带微处理器的控制站可控制几个、十几个、几十个回路，用多个控制站组合，控制整个生产过程。控制功能分散，危险分散。,人机接口采用一台或多台彩显进行操作管理，系统各站通过完全双重化数据高速通讯网络连接起来。因此即解决了常规仪表系统控制功能单一的局限性，又解决了工控机系统危险集中的问题。实现了连续控制、批量控制、顺序控制、数据采集、先进控制等。将生产过程控制、操作
7、、管理自动的结合起来。见图1.1。通讯介质采用同轴电缆、光纤、屏蔽双绞线。现场通讯采用现场总线。我们本课讲授的内容：见图1.0。,图1.1 分散控制系统,90年代：流程工业 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System计算机集成制造技术)见图1.2。是目前数字控制技术发展的热点问题之一。流程工业的定义：指通过混合、分离、成型或化学反应使材料增值的行业。二、检测仪表的现状及展望：现状：四大参数、部分成分检测、PH制检测等。未来：成分、图像、生物传感器等。自动化仪表分类图：见图1.3。,图1.2 流程工业CMIS构成图,图1.3 自动化仪表分类,第1章
8、 绪 论,1.1 测量的含义和地位人类自古就在学着测量。古时候人们往往直接用自己的脚来丈量土地的面积。Foot 长度单位（英尺）。测量作为人类探知自然界的主要手段之一，不仅被广泛应用于现代科技社会，在人文社会领域也有其充分实践的空间。人类依靠测量来了解自然、认识世界，人类文明就是这样一步一步发展起来了。,1测量的含义,从工程学角度，我们认为：测量是人类认识事物本质的不可缺少的过程，是人类对事物获得定量概念以及事物内在规律的过程。（测量和检测基本上是同义语，而具体的仪器仪表则是专门用于“测量”或“检测”某一参数或对象的工具）,测量的定义：通过实验，把一个被测参数的量值（被测量）和作为比较单位的另
9、一个量值（标准量）进行比较，确定出被测量的大小和单位。测量是以确定量值为目的的一组操作。是认识客观量值的唯一手段。,2测量的地位,“没有测量就没有科学”一生两度获诺贝尔奖（第一次获得诺贝尔物理奖，第二次获得诺贝尔化学奖）的居里夫人有一句名言：“人类看不见的世界，并不是空想的幻影，而是被科学的光辉照射的实际存在。”放射性现象人类的肉眼看不见，要靠某些仪器的测量来证明它的实际存在。居里夫人历时四载，从近9吨的沥青铀矿的矿渣中提炼出100 mg镭，并初步测量出镭的相对原子质量是225。这个简单的数字凝聚着居里夫妇的心血和汗水，更证实了这样一句名言“没有测量就没有科学”。,测量技术是关键和基础 一切科
10、学都建立在精确的数据上，自然科学是如此，人文科学也是如此。而精确数据的获得依靠的就是测量。正如著名科学家钱学森先生曾指出的，“信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。测量技术是关键和基础。”测量水平的高低直接反映一个国家科学水平的高低。,对比,发达国家美国：每天完成2.5亿个数据的测量，占国民生产总值的3.5。要完成这些检测，需要大量的、种类繁多的分析检测仪器。仪器仪表与测试技术的普及与发展是当代提高生产效率、保证产品质量的一个关键环节。美国的科学技术非常发达，精密仪器仪表的生产、自动检测控制技术的开发等一批高新技术已成为他们国家的支柱产业，并大量出口到其他发展中国家。,我国：,近20年来
11、，我国自动检测技术有了长足的进步和发展。检测仪表和自动化系统广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工、纺织、食品加工等行业。据悉，现代化宝钢的技术装备投资，三分之一的经费用于购置仪器和自控系统。即使原来认为可以土法生产的制酒工业，今天也需通过精密的仪器仪表来严格测控各个生产流程，才能创出世界名牌。然而和发达国家相比，我们还有很大的差距。,任重而道远,1.2 发展中的测量技术,1科学技术发展突飞猛进 当今在激光技术、远红外技术、半导体集成技术、超导技术、同位素技术、超声技术、光纤技术、微波技术、仿生技术等方面新的研究成果不断涌现。科学技术的发展呈现突飞猛进之状态。这些科学技术的飞速发展都离不
12、开测量技术，同时它们的发展也进一步促进了各种测量工具和测量理论的发展。,2测量领域的扩展以及测量精度的提高,检测技术新发展的成果主要表现在两个方面：一是大大提高了被测参数的精度。现代宇航陀螺仪制造，误差控制在“纳米级”以内。超大规模集成电路内部线路间距、物理光栅的刻划，其误差控制级别要求更高。检测技术的新发展为被测参数实现超高精度测量提供了技术保证。,二是极大地扩展了测量的对象和领域。在传统工业、农业、商务物流以及科学实验中，大型复杂的对象面临多输入参数和多输出参数的综合测量与控制，这离不开新型测量工具和现代测量理论的支持。此外，航空航天、遥感遥测、海洋开发、环境保护、现代化战争的演习等，都离
13、不开新型检测技术的支持。,3测量系统的变革趋势,近年来现代仪器仪表产品已成为典型的高科技产品。它不但完全突破了传统的光、机、电的框架，向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向迅速发展，而且还正朝着更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取对象全方位信息的方向阔步前进。我们可以预见：（1）传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环境适应和长寿命的“六高一长”的方向发展；（2）新型的仪器仪表则将朝着微型化、集成化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、规模化的方向发展。,1.3 自动检测技术
14、就在我们身边,小轿车减震传感器用于汽车的引擎控制；振动传感器用于控制安全气囊的打开；超声波传感器用于汽车的倒车系统；陀螺传感器用于汽车的导航,电饭煲-温度磁敏传感器,每家每户都在使用的能自动烧饭熬粥的电饭煲为例，我们所熟悉的是：一旦饭煮好了，电饭煲便会停止加热。而实现这一目标的关键在于电饭煲的底部有一个温度磁敏开关，当温度上升到某一温度点时，该温度磁敏开关便会失去磁性，电源就自动断开。温度磁敏开关的工作原理为“居里一韦斯”定律，系100多年前比埃尔居里和韦斯共同建立。,全自动洗衣机冰箱、空调等等，哪一样都离不开测量技术！,家用电器的燃气热水器，它要测量水温、流量、水压等；高级全自动洗衣机会测量
15、水位、洗衣粉的浓度、各道工序的时间等；还有冰箱、空调等等，哪一样离开得了测量技术呢？！,1.4 关于我们这本书,我们这本教材名为化工测量及仪表，她讲述了测量的一般原理、传感器的基本构成以及仪器仪表的动静态特性，更强调了对压力、温度、物位、流量、成分等五大参数的自动测量，因为这五大参数在石油、化工、化纤以及化学制药工业中是最重要的参数！本书同时还分析讲述了检测仪表的组成、最新的发展和新涌现的测量成果。虽然我们定名为化工测量及仪表，但书中所阐述的内容，也适合冶金、生物制药、粮食食品加工以及现代农业栽培等专业学生的需要。,在今后的学习和工作中，我们会经常碰到以下三种说法：传感器、变送器、检测仪表。传感器：指借助检测元件接受物理量形式 的信息，并按一定规律将它转换成同种或 别种物理量形式信息的仪表。变送器：指输出为标准信号的传感器。检测仪表：指能够确定所感受的被测量大小的仪表，它或者是变送器、或者是传感器，或者是兼有检测元件和显示仪表的仪表总称。,第 1 章,END,
