過(guò)程控制 花冠

1、合肥學(xué)院過(guò)程控制與儀表課程學(xué)習(xí)報(bào)告 題 目： 溫度檢測(cè)與變松 班 級(jí)： 13級(jí)自動(dòng)化（1）班 姓 名： 花 冠 學(xué) 號(hào)： 1305031042 組 別： 第五組 指導(dǎo)教師： 謝宇老師 完成時(shí)間： 2016年12月2日 溫度檢測(cè)與變送一、 有關(guān)溫度及溫度檢測(cè)的概述 ² 溫度是表示物體冷熱程度的物理參數(shù)。在日常生活中，我們習(xí)慣用感覺來(lái)判別物體的冷熱，用手摸冰感到冰是涼的，用手摸熱水壺覺得是燙的。冰的冷說(shuō)明它的溫度低，熱水壺的熱說(shuō)明它的溫度高。對(duì)于溫度的概念，我們可以簡(jiǎn)單的理解為溫度是表示物體冷熱程度的物理量。從分子運(yùn)動(dòng)論，我們知道物體的溫度同大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。當(dāng)物體的溫度升高

2、時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)的速度就加快，反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果我們用某種方法來(lái)加快分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度，那么物體的溫度就升高。從而我們可以理解，熱水的溫度高，冰水的溫度低，是因?yàn)樗鼈兊姆肿舆\(yùn)動(dòng)速度不同，可見分子運(yùn)動(dòng)速度決定了物體的熱狀態(tài)。所以我們把物體大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。 那么我們是如何來(lái)測(cè)量溫度的呢？ 測(cè)量溫度的方法可以通過(guò)從測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸與否來(lái)分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。 接觸式通過(guò)測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)的接觸來(lái)測(cè)量物體的溫度；簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高。但由于要達(dá)到熱平衡，因而產(chǎn)生了滯后。而且可能與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。不能應(yīng)用于很高溫度的測(cè)量。 非接觸式測(cè)量即通過(guò)接收被測(cè)物體發(fā)出的輻射熱來(lái)判斷溫

3、度。以光電、電磁等技術(shù)為基礎(chǔ)，在不接觸被測(cè)物體表面的情況下，得到物體表面參數(shù)信息的測(cè)量方法。典型的非接觸測(cè)量方法如激光三角法、電渦流法、超聲測(cè)量法、機(jī)器視覺測(cè)量等等。其測(cè)溫范圍很廣，其測(cè)溫上限原則上不受限制；測(cè)溫速度比較快，而且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)體進(jìn)行測(cè)量，但一般測(cè)溫誤差較大。 二、常用測(cè)量?jī)x表 電的測(cè)溫儀表精度高，信號(hào)又便于傳輸。因此熱電偶和熱電阻在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1、熱電偶溫度計(jì) 熱電偶的測(cè)溫原理：是利用熱電偶的熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度的。 ² 熱電效應(yīng)將任意兩種不同的導(dǎo)體A、B組成一個(gè)閉合回路，只要其連接點(diǎn)l、2溫度不同，在回路中就產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。 圖1最簡(jiǎn)單的熱電

4、偶測(cè)溫系統(tǒng)從物理上看，熱電偶回路產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)主要是由接觸電勢(shì)組成的。當(dāng)兩種不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，由于導(dǎo)體兩邊的自由電子密度不同，在交界面上便產(chǎn)生電子的互相擴(kuò)散。擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)，在A、B兩個(gè)導(dǎo)體間的電位差稱為接觸電動(dòng)勢(shì)，其值決定于兩種導(dǎo)體的材料種類和接觸點(diǎn)的溫度。可見當(dāng)時(shí)存在熱電動(dòng)勢(shì)。且有性質(zhì)：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要接入第三種導(dǎo)體的兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等，回路中總電勢(shì)值不變。熱電偶的這種性質(zhì)在使用上有著重要的意義，它使我們可以方便地在熱電偶中接入所需的測(cè)量?jī)x表和導(dǎo)線來(lái)測(cè)量溫度。由熱電偶測(cè)溫原理可知，測(cè)溫關(guān)鍵要使冷端溫度恒定或相等（使用補(bǔ)償導(dǎo)線給以解決）。為了消除冷端溫度變化（即冷端溫度

5、不為0度時(shí)，因?yàn)閮x表的分度表是在冷端溫度為0度的條件下得到的）對(duì)測(cè)量精度的影響，可采用冷端溫度補(bǔ)償。 Ø 冷端溫度補(bǔ)償（常用方法） 理論上，熱電偶是冷端以0為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量的。然而，通常測(cè)量時(shí)儀表是處于室溫之下的，但由于冷端不為0，造成了熱電勢(shì)差減小，使測(cè)量不準(zhǔn)，出現(xiàn)誤差。因此為減少誤差所做的補(bǔ)償措施就是冷端溫度補(bǔ)償。熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端，通過(guò)引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)，冷端的(環(huán)境)溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的測(cè)量不準(zhǔn)確稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。大

6、多數(shù)測(cè)量?jī)x器具有自動(dòng)冷端補(bǔ)償組態(tài)功能。計(jì)算校正法（微機(jī)測(cè)溫常用） 利用補(bǔ)償導(dǎo)線使熱電偶冷端延伸到了溫度相對(duì)恒定的地方，但只要冷端溫度不為0度，則必須對(duì)指示值進(jìn)行校正。其中為所測(cè)得的熱電勢(shì)；可在測(cè)的后查表得出電勢(shì)；為校正后的熱電勢(shì)，經(jīng)查表可得出實(shí)際溫度 。 工業(yè)常用熱電偶外型結(jié)構(gòu)形式： 普通型熱電偶，主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒、接線端子組成；鎧裝熱電偶；多點(diǎn)式熱電偶；此外，還有隔爆熱電偶、表面熱電偶、抽氣熱電偶等，適用于各種特殊場(chǎng)合。Ø 2、熱電阻溫度計(jì) Ø 測(cè)溫原理：是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度的變化而變化的特性。因此只要測(cè)出感溫元件熱電阻的阻值變化，就

7、可測(cè)得被測(cè)溫度。 Ø 結(jié)構(gòu)組成：一般包括電阻體、絕緣子、保護(hù)套管和接線盒等部分。 Ø 圖2熱電阻的結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)：測(cè)量精度高，在測(cè)量500 以下溫度時(shí)，它的輸出信號(hào)比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高，可在1K1000 范圍內(nèi)測(cè)溫。另外熱電阻溫度計(jì)的輸出是電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，同時(shí)又不需要冷端溫度補(bǔ)償。所以在中低溫(200650 )測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。Ø 熱電阻分類：l 鉑電阻：物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測(cè)溫精度高。 l 銅電阻：價(jià)格便宜，電阻與溫度呈線性關(guān)系。在50150 測(cè)溫范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，在測(cè)量精度要求不是很高、溫度較低的場(chǎng)合廣泛應(yīng)用。 半導(dǎo)體熱敏電阻：將一些金屬氧化

8、物按一定比例混合、壓制和燒結(jié)而成。它的體積小，因此熱慣性小，適用于快速測(cè)溫，靈敏度高；但非線性嚴(yán)重，互換性差，測(cè)溫范圍較窄（-50300 ）。 三、溫度檢測(cè)儀表的選用 Ø 溫度檢測(cè)儀表的選擇原則 l （1）必須滿足生產(chǎn)工藝要求。根據(jù)測(cè)溫范圍和精度等級(jí)確定儀表量程及其精度等級(jí)。 l （2）必須注意儀表的工作環(huán)境。 （3）需要注意儀表的安裝與正確使用。 四、DDZ-型溫度變送器² 變送器-一種將被測(cè)的過(guò)程參數(shù)(如溫度、壓力等)變換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)的儀表。 Ø DDZ儀表(電動(dòng)單元組合儀表：DDZ儀表有兩大系列，即DDZ-型（以晶體管分立元件為基礎(chǔ)采用010mADC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)

9、一信號(hào)）和DDZ-型（以集成電路為基礎(chǔ)采用420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)）。 Ø 溫度變送器作用：將溫度或mVDC信號(hào)變換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)，其輸出給顯示儀表或調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的顯示或自動(dòng)控制。 Ø 變送器的量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移的概念 ² 量程調(diào)整（滿度調(diào)整）-目的是使變送器的輸出信號(hào)的上限值 (型變送器為20mADC)與測(cè)量范圍的上限值 相對(duì)應(yīng)，即提高測(cè)量精度。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)y與輸入信號(hào)x之間的比例系數(shù)，如圖所示。 圖3量程的調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移-其目的都是使變送器輸出信號(hào)的下限值 。(即標(biāo)準(zhǔn)

10、統(tǒng)一信號(hào)下限值)與測(cè)量范圍的下限值 相對(duì)應(yīng)。在 0時(shí)為零點(diǎn)調(diào)整；在 時(shí)為零點(diǎn)遷移。正遷移、負(fù)遷移。意義：工程應(yīng)用中變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整可以提高其靈敏度。 DDZ型溫度變送器主要特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)： l （1）采用了線性集成電路，提高了儀表的可靠性，穩(wěn)定性及各項(xiàng)技術(shù)性能。 l （2）采用了線性化電路，使變送器的輸出信號(hào)和被測(cè)溫度呈線性關(guān)系。 l （3）采取了安全火花防爆措施，可用于危險(xiǎn)場(chǎng)所中的溫度或直流毫伏測(cè)量。 DDZ型溫度變送器的種類： l 熱電偶溫度變送器：輸入熱電勢(shì)毫伏信號(hào) l 熱電阻溫度變送器：輸入熱電阻信號(hào)給輸入回路 l 直流毫伏溫度變送器：輸入直流毫伏信號(hào) 這三種溫度變送器在線路結(jié)

11、構(gòu)上都由放大單元和量程單元組成。 DDZ型溫度變送器結(jié)構(gòu) 圖4 DDZ型溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖量程單元：作用是實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償、整機(jī)調(diào)零和調(diào)量程。放大和輸出單元：作用是將量程單元輸出的直流毫伏信號(hào)進(jìn)行電壓及功率放大，然后整流輸出電流、電壓信號(hào)（420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)）。 DDZ型溫度變送器工作原理 熱電偶的熱電勢(shì) 與調(diào)零調(diào)量程回路的信號(hào) 和非線性反饋回路的信號(hào) 進(jìn)行綜合后，輸入放大單元進(jìn)行處理，變送器輸出為420mADC或l5VDC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)。DDZ型溫度變送器的輸出電流或電壓信號(hào)與被測(cè)溫度是成線性關(guān)系的，即熱電勢(shì)與成線性關(guān)系。5、 心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)了一個(gè)學(xué)期的過(guò)程控制的學(xué)習(xí)

12、，但是除了實(shí)驗(yàn)外并沒有多少實(shí)際設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，課程設(shè)計(jì)與理論課程和實(shí)驗(yàn)有著很大的區(qū)別，它是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的課程環(huán)節(jié)，也是我們所必須經(jīng)歷的一個(gè)學(xué)習(xí)階段。在課程設(shè)計(jì)中，我們?cè)趯W(xué)會(huì)學(xué)會(huì)理論知識(shí)的同時(shí)，還會(huì)加深自己對(duì)這門課程的理解，在這門課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們能學(xué)到一些軟件的運(yùn)用，結(jié)合一些其他課程，通過(guò)互相結(jié)合，相互滲透，來(lái)得到我們所需的數(shù)據(jù)、結(jié)論以及使我們掌握更多的知識(shí)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，過(guò)程控制已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生活應(yīng)用中空前活躍的科目，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在整整兩個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相