第03章 过程参数的检测_(p)
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第03章-反应时间
部的进行是潜伏的，直至此过程到达肌肉这一效应 器时，才产生 一种外显的、对环境的效应为止。 因而，反应时间往往也被称为“反应的潜伏期”。 ☺在反应的潜伏期中包含着感觉器官、大脑加工、神 经传入 传出所需的时间以及肌肉效应器反应所需 的时间，其中大 脑加工所消耗的时间最多。
反应时研究的开端——在天文学上的研究历史 1.眼耳法：18 世纪末至19 世纪初，天文学家记录
1、什么是相加因素法？
在20世纪，Sternberg（1969）发展了唐德斯的 减数法反应时间，提出了加法法则，称之为加 因素法（additive factors method）。这种实验 并不是对减数法反应时间的否定，而是减数法 的发展和延伸。
加因素法反应时间实验认为完成一个作业所需 的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间 的总和，如果发现可以影响完成作业所需时间 的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因 素进行实验，就可以观察到完成作业时间的变 化。
反应时间实验中的一个突出问题就是权衡反应速 度和反应准确性的相互关系。
人们都有这样的常识，当一个人很快去完成某件 事时，他会比慢慢地做某件事犯更多的错误。反 之，如果某人很正确地做某件事时，速度上就会 变慢。心理学家称这种关系为速度-准确性权衡 。
帕彻拉（Pachella，1974）的实验结果表明， 为了使错误率降低到2％，反应时将增加100 毫秒。
2、减法法实验
（1）Posner等的短时记忆编码实验 （2）句子-图画匹配 （3）证明心理旋转存在的实验
（1）Posner等的短时记忆编码实验
某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉 编码两个连续阶段
Posner 等（1990）给被试并排呈现两个字 母，这两个字母可以同时给被试者看，或 者中间插进短暂的时间间隔，要被试者指 出这一对字母是否相同并按键作出反应， 记下反应时。
反应时研究的开端——在天文学上的研究历史 1.眼耳法：18 世纪末至19 世纪初，天文学家记录
1、什么是相加因素法？
在20世纪，Sternberg（1969）发展了唐德斯的 减数法反应时间，提出了加法法则，称之为加 因素法（additive factors method）。这种实验 并不是对减数法反应时间的否定，而是减数法 的发展和延伸。
加因素法反应时间实验认为完成一个作业所需 的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间 的总和，如果发现可以影响完成作业所需时间 的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因 素进行实验，就可以观察到完成作业时间的变 化。
反应时间实验中的一个突出问题就是权衡反应速 度和反应准确性的相互关系。
人们都有这样的常识，当一个人很快去完成某件 事时，他会比慢慢地做某件事犯更多的错误。反 之，如果某人很正确地做某件事时，速度上就会 变慢。心理学家称这种关系为速度-准确性权衡 。
帕彻拉（Pachella，1974）的实验结果表明， 为了使错误率降低到2％，反应时将增加100 毫秒。
2、减法法实验
（1）Posner等的短时记忆编码实验 （2）句子-图画匹配 （3）证明心理旋转存在的实验
（1）Posner等的短时记忆编码实验
某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉 编码两个连续阶段
Posner 等（1990）给被试并排呈现两个字 母，这两个字母可以同时给被试者看，或 者中间插进短暂的时间间隔，要被试者指 出这一对字母是否相同并按键作出反应， 记下反应时。
数字电路第六版第03章
L=Y
TG1 L
TG2
3.3 CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数
3.3.1 CMOS逻辑门电路的保护和缓冲电路 3.3.2 CMOS漏极开路和三态门电路 3.3.3 CMOS逻辑门电路的重要参数
3.3 CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数
3.3.1 CMOS逻辑门电路的保护和缓冲电路
采用缓冲电路能统一参数，使不同内部逻辑集成逻辑门电路 具有相同的输入和输出特性。
NMOS门 PMOS门 CMOS门
3.1 逻辑门电路简介
3.1.1 各种逻辑门电路系列简介
1.CMOS集成电路: 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路
4000系列
速度慢 与TTL不兼容 抗干扰 功耗低
74HC 74HCT
速度加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
74VHC 74VHCT
速度两倍于74HC 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
1 0 导通 截止 截止 导通 1
1 1 导通 截止 导通 截止 0
或非门 A L AB B
N输入的或非门的电路? 输入端增加有什么问题?
3.2 基本CMOS逻辑门电路
3.2.3 其他基本CMOS逻辑门电路 3. CMOS异或门
3.2 基本CMOS逻辑门电路
3.2.3 其他基本CMOS逻辑门电路 3. CMOS异或门
CMOS门电路是以MOS管为开关器件
MOS管的分类： 增强型
MOS 耗尽型
N沟道 P沟道 N沟道
P沟道
3.2 基本CMOS逻辑门电路
3.2.1 MOS管及其开关特性
d
衬底 g
B
s
N沟道增强型MOSFET
有沟通：导通 无沟道：截止
【精选】控制仪表及系统1、2章习题11
ia是指在正常工作、一个故障和两个故障时
均不能点燃爆炸性气体混合物； ib是指在正常工作和一个故障时不能点燃
爆炸性气体混合物。
1-6.常用的防爆型控制仪表有哪几类？各有什么特点？ 答：常用的防爆型控制仪表有隔爆型和本质安全型两类仪表。 （一）隔爆型仪表
隔爆型仪表具有隔爆外壳，仪表的电路和接线端子全部置于防 爆壳体内，其表壳的强度足够大，隔爆结合面足够宽，它能承受仪 表内部因故障产生爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆 炸向外壳周围爆炸性混和物传播。这类仪表适用于1区和2区危险场 所。隔爆型仪表安装及维护正常时，能达到规定的防爆要求，但当 揭开仪表外壳后，它就失去了防爆性能，因此不能在通电运行的情 况下打开表壳进行检修或调整。 （二）本质安全型仪表
1-8.什么是安全栅？说明常用安全栅的构成和特点。 答：安全栅作是本安型仪表的关联设备，它一方面传输信号，另一方面 控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下，以确 保系统的本安防爆性能。
安全栅的构成形式有多种，常用的有齐纳式安全栅和隔离式安全栅 两种。 1、齐纳式安全栅
齐纳式安全栅是基于齐纳二极管反向击穿性能而工作的。如图0-7 所示。在正常工作时，安全栅不起作用。
注：正常使用时，K I
A3CM mCI
，m
1，10
，K I
104或105；K P由决定，设定
后为定值，一般情况下，KP 0.2。
控制精度与K
D无关，K
只影响动态偏差。
D
1 .
2 7.某PID控制器（正作用）输入、输出信号均为4 ~ 20mA，控制器初始 值Ii Io 4mA， 200%, TI 2 min，TD 2 min，K D 10，在t 0 时输入2mA的阶跃信号，即I（i 0） 2mA，分别求取t 12s时（1）PI 工况下（2）PD工况下的输出值。 解：
均不能点燃爆炸性气体混合物； ib是指在正常工作和一个故障时不能点燃
爆炸性气体混合物。
1-6.常用的防爆型控制仪表有哪几类？各有什么特点？ 答：常用的防爆型控制仪表有隔爆型和本质安全型两类仪表。 （一）隔爆型仪表
隔爆型仪表具有隔爆外壳，仪表的电路和接线端子全部置于防 爆壳体内，其表壳的强度足够大，隔爆结合面足够宽，它能承受仪 表内部因故障产生爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆 炸向外壳周围爆炸性混和物传播。这类仪表适用于1区和2区危险场 所。隔爆型仪表安装及维护正常时，能达到规定的防爆要求，但当 揭开仪表外壳后，它就失去了防爆性能，因此不能在通电运行的情 况下打开表壳进行检修或调整。 （二）本质安全型仪表
1-8.什么是安全栅？说明常用安全栅的构成和特点。 答：安全栅作是本安型仪表的关联设备，它一方面传输信号，另一方面 控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下，以确 保系统的本安防爆性能。
安全栅的构成形式有多种，常用的有齐纳式安全栅和隔离式安全栅 两种。 1、齐纳式安全栅
齐纳式安全栅是基于齐纳二极管反向击穿性能而工作的。如图0-7 所示。在正常工作时，安全栅不起作用。
注：正常使用时，K I
A3CM mCI
，m
1，10
，K I
104或105；K P由决定，设定
后为定值，一般情况下，KP 0.2。
控制精度与K
D无关，K
只影响动态偏差。
D
1 .
2 7.某PID控制器（正作用）输入、输出信号均为4 ~ 20mA，控制器初始 值Ii Io 4mA， 200%, TI 2 min，TD 2 min，K D 10，在t 0 时输入2mA的阶跃信号，即I（i 0） 2mA，分别求取t 12s时（1）PI 工况下（2）PD工况下的输出值。 解：
第03章有杆泵采油-2讲解
B
Bl
一、柱塞冲程
第四节 泵效计算
交变载荷作用
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
柱塞冲程小于光杆冲程
液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱
(一)静载荷作用下的柱塞冲程
转移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。
一、柱塞冲程
上冲程中：抽油杆加载，油管卸载。 1） A B驴头上 行，游动阀关闭， 抽 油杆加载W’ l ，杆伸 长λr 。 2） B B’与此同 时，管卸载W’ l ，缩 短λt ，活塞与衬套无 相对位移，吸入阀关 闭。 3）B’ C吸入阀 打开，B’C=Sp =S(λr + λt )=S-λ
一、柱塞冲程
API方法：
抽油杆柱振
动对柱塞冲
程的影响存 在着冲次、 冲程配合的 有利与不利 区域。
二、气体和充不满的影响
通常： P泵入口 Pb 气体进泵减少 V液进泵
气锁：由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入 阀无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。 充满系数:是指每冲次吸入泵内的原油(或液体)的 体积 Vo 与活塞让出容积 V p 之比，即
Vo V p Vs 1 Rgo
Vo ' Vo Vs
Vp Vs 1 Rgo
Vs
Vp Vs Rgo 1 Rgo
1 K s Rgo 1 Rgo
Vo ' V p Vs Rgo 1 Vp 1 Rgo V p
Vs 1 Rgo Vp 1 Rgo
若油层能量低或 o高，造成冲不满，可以 采用：加深泵挂，增加 沉没度，实施增产措 施，优选抽汲参数，若 为稠油，可以降粘。
Rgo
( R p Rs )(1 f w ) pi 0.1
语音信号处理课件__第03章时域分析
SNRdB 6.02B 4.77 20log10 (
x
xmax
)
(3-11)
3.1 语音信号的短时处理方法 脉冲编码调制
若是xmax取为4倍方差(δx)
SNRdB 6.02B 7.27
取样之位数 8 16 24
(3-12)
数字信号的信噪比 41 dB 89 dB 137 dB
3.1 语音信号的短时处理方法 脉冲编码调制
一个数字信号取样之后，变成离散时间信号，接下来就是要用数字 方式来表示这个离散时间信号上的每个取样值。 一个电位波形会有固定的电压范围，一个取样值可以是在此电压范 围内的任何电位。如果只能用固定数目的位来表示这些取样值，那 么这些二进数字就只能代表固定的几个电位值，这个转换就是量化 (quantization)，而转换之后只允许存在的几个电位值就是量化阶 数(quantization level)。 执行量化转换的硬件电路，就是量化器（quantizer)。以二进数字 表示的信号就是数字信号(digital signal)，而这种将信号波形转 变成二进数字的方法，就叫脉冲编码调制(pulse code modulation, PCM)。
3.1 语音信号的短时处理方法
预处理 平滑滤波器：D/A后面的低通滤波器是平滑滤 波器，对重构的语音波形的高次谐波起平滑 作用，以去除高次谐波失真。 预加重：
现象:由于语音信号的平均功率谱受声门激励和口 鼻辐射的影响，高频端大约在800 Hz以上按6dB/ 倍频程跌落，为此要在预处理中进行预加重。 目的:提升高频部分，使信号的频谱变得平坦，以 便于进行频谱分析或声道参数分析。 位置:预加重可在A/D变换前的反混叠滤波之前进行， 这样不仅能够进行预加重，而且可以压缩信号的动 态范围，有效地提高信噪比。
x
xmax
)
(3-11)
3.1 语音信号的短时处理方法 脉冲编码调制
若是xmax取为4倍方差(δx)
SNRdB 6.02B 7.27
取样之位数 8 16 24
(3-12)
数字信号的信噪比 41 dB 89 dB 137 dB
3.1 语音信号的短时处理方法 脉冲编码调制
一个数字信号取样之后，变成离散时间信号，接下来就是要用数字 方式来表示这个离散时间信号上的每个取样值。 一个电位波形会有固定的电压范围，一个取样值可以是在此电压范 围内的任何电位。如果只能用固定数目的位来表示这些取样值，那 么这些二进数字就只能代表固定的几个电位值，这个转换就是量化 (quantization)，而转换之后只允许存在的几个电位值就是量化阶 数(quantization level)。 执行量化转换的硬件电路，就是量化器（quantizer)。以二进数字 表示的信号就是数字信号(digital signal)，而这种将信号波形转 变成二进数字的方法，就叫脉冲编码调制(pulse code modulation, PCM)。
3.1 语音信号的短时处理方法
预处理 平滑滤波器：D/A后面的低通滤波器是平滑滤 波器，对重构的语音波形的高次谐波起平滑 作用，以去除高次谐波失真。 预加重：
现象:由于语音信号的平均功率谱受声门激励和口 鼻辐射的影响，高频端大约在800 Hz以上按6dB/ 倍频程跌落，为此要在预处理中进行预加重。 目的:提升高频部分，使信号的频谱变得平坦，以 便于进行频谱分析或声道参数分析。 位置:预加重可在A/D变换前的反混叠滤波之前进行， 这样不仅能够进行预加重，而且可以压缩信号的动 态范围，有效地提高信噪比。
第03章 制浆造纸过程特殊参数的检测及仪表
第3章 制浆造纸过程特殊参数的检测及仪表在造纸工业生产过程中，除了第二章介绍的常规过程参数的检测外，还有一些特殊参数同样需要检测，如浆液的浓度、黑液的波美度、pH 值等。
本章介绍纸浆浓度等参数的测量方法及仪表。
3.1纸浆浓度的测量及仪表在生产过程中使用的纸浆浓度测量仪表，目前均是根据纸浆的流动特性或光学特性与纸浆浓度有关的原理进行测量的。
由于纸浆流动特性的影响因素较多，虽然已经发展了许多种类的浓度测量仪；但是每一种仪表都有其使用条件和测量范围。
纸浆中浓度测量仪是利用纸浆流动时对感测元件所表现出来的阻力损失或摩擦力与浓度有一定关系这个特性进行工作的。
纸浆低浓度测量仪则是利用纸浆对光的吸收、散射、透射能力与纸浆浓度有一定关系这个特性进行工作的。
3.1.1中浓纸浆的浓度测量（1）纸浆浓度与流动特性的关系（测量原理）纸浆是液（水）、固（纤维）、气（空气泡）三相非均匀悬浮液。
其流动特性受浓度、纤维种类、打浆度、填料量、pH 值、流速、温度等许多因素的影响，比较复杂。
大量研究和实验的结果表明，纸浆的流动特性可以定性地描述如下：纸浆流过固体表面时，由于纸浆具有较明显的网状物性质，在纸浆与固体表面之间形成的边界层中会产生摩擦力而出现较明显的阻力损失。
图3-1-l 所示是四种不同浓度的未漂硫酸盐浆在管道中流动时的阻力损失曲线。
从曲线中可见，在一定流速范围内，存在阻力损失的最大值D ，最小值F 与水在同一流动条件下的阻力损失相比，有交点H 和阻力衰减点I 。
实验证明，尽管不同浆料的阻力损失不同，但曲线的形状是类似的，即可分为四个区域：l ）局部环栓流区（a 区）我们称D 点对应的流速为临界速度。
在临界速度以下（a 区）纤维与管壁直接接触，阻力损失主要由纸浆与管壁之间的摩擦力和纸浆纤维层之间的摩擦力决定。
纸浆浓度越大，阻力损失也越大，同时还与纸浆流速有关。
对化学浆，它们之间的关系可用下述经验公式表示：152150-=d C KFV P Δ..40.)KFV Pd Δ(c = (3-1-1)式中 LhΔP Δ=——阻力损失； V ——纸浆平均流速（m ／s ）； c ——纸浆浓度（%）； d ——管道直径（mm ）； K ——常数；()321F ,F ,F f F =；F 1——取决于纸浆种类的常数； F 2——取决于纸浆PH 值的常数； F 3——取决于纸浆温度的常数。
化工仪表及自动化课后习题答案
第1章自动控制系统根本概念P161. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的局部直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：〔1〕加快生产速度，降低生产本钱，提高产品产量和质量。
〔2〕减轻劳动强度，改善劳动条件。
〔3〕能够保证生产平安，防止事故发生或扩大，到达延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
〔4〕能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差异创造条件。
2、一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
3、闭环控制有反响环节，通过反响系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统. 开环控制没有反响环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
5、p76、PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
7、方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。
8、测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号〔如气压信号或电压、电流信号等〕送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比拟得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号〔气压或电流〕发送出去。
第03章 萃取分离技术 生物分离工程ppt
重要的。 K与温度、压力以及溶质和溶剂性质有关， 与溶质 的浓度无关。K的大小取决于溶质与双水相系统间的各种相互 作用，其中主要有静电作用、疏水作用和生物亲和作用等。
ln K ln KE ln KH ln K A (3-80)
其中，KE，KH和KA分别为静电作用、疏水作用和生物亲和作用对 分配系数K的贡献。
影响分配系数的因素很多，加上各因素间又 互相影响， 定量地将蛋白质的一些分子性质与 分配系数关联起来是困难的。最佳的双水相操 作条件，还需要依靠实验来获得。
3.4.3 影响分配系数的各种因素
影响生物分子分配系数的因素很多：成相聚合物的分子 量和浓度、体系的pH、体系中盐的种类和浓度、 菌体或细 胞的种类和浓度、温度等等。 选择合适的条件，可以达到 较高的分配系数，选择性地萃取目标产物。
三步萃取流程示意图
如果第1步的选择性足 够大，可省略中间步 骤，在第3步中即将目 标产物分配于盐相， 以使目标产物与PEG分 离，便于PEG重复利用 和目标产物的进一步 加工处理。
连续双水相萃取流程
3.5 反微团萃取(Reversed micellar extraction)
3.5.1 反微团及其基本性质
20
PEG/盐 93 3.2 3.4
25
3．相平衡与相分离
双水相萃取过程包括：双水相的形成、溶质在双水相中的 分配和双水相的分离。
萃取在混合澄清槽或萃取塔中进行： 将固状(或浓 缩的)聚合物和盐直接加入到细胞匀浆液中，同时进行 机械搅拌使成相物质溶解，形成双水相。由于常用的 双 水 相 系 统 的 表 面 张 力 很 小 ( 如 PEG／ 盐 系 统 为 0 . 1 ~1mN／cm；PEG／Dex系统为1×10-4~0.1mN／cm)， 相间混合所需能量很低，通过机械搅拌容易分散成微 小液滴，相间比表面积极大。达到相平衡需时间很短 ，一般只露几秒钟。搅拌时只需较小的剪切力就能得 到分散度很高的悬浮液，能耗小。
ln K ln KE ln KH ln K A (3-80)
其中，KE，KH和KA分别为静电作用、疏水作用和生物亲和作用对 分配系数K的贡献。
影响分配系数的因素很多，加上各因素间又 互相影响， 定量地将蛋白质的一些分子性质与 分配系数关联起来是困难的。最佳的双水相操 作条件，还需要依靠实验来获得。
3.4.3 影响分配系数的各种因素
影响生物分子分配系数的因素很多：成相聚合物的分子 量和浓度、体系的pH、体系中盐的种类和浓度、 菌体或细 胞的种类和浓度、温度等等。 选择合适的条件，可以达到 较高的分配系数，选择性地萃取目标产物。
三步萃取流程示意图
如果第1步的选择性足 够大，可省略中间步 骤，在第3步中即将目 标产物分配于盐相， 以使目标产物与PEG分 离，便于PEG重复利用 和目标产物的进一步 加工处理。
连续双水相萃取流程
3.5 反微团萃取(Reversed micellar extraction)
3.5.1 反微团及其基本性质
20
PEG/盐 93 3.2 3.4
25
3．相平衡与相分离
双水相萃取过程包括：双水相的形成、溶质在双水相中的 分配和双水相的分离。
萃取在混合澄清槽或萃取塔中进行： 将固状(或浓 缩的)聚合物和盐直接加入到细胞匀浆液中，同时进行 机械搅拌使成相物质溶解，形成双水相。由于常用的 双 水 相 系 统 的 表 面 张 力 很 小 ( 如 PEG／ 盐 系 统 为 0 . 1 ~1mN／cm；PEG／Dex系统为1×10-4~0.1mN／cm)， 相间混合所需能量很低，通过机械搅拌容易分散成微 小液滴，相间比表面积极大。达到相平衡需时间很短 ，一般只露几秒钟。搅拌时只需较小的剪切力就能得 到分散度很高的悬浮液，能耗小。
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第3章 过程参数的检测
概述 压力检测 温度检测 流量检测 物位检测
成分和物性参数的检测
软测量技术简介
3.2 压力检测
压力的表示方法 检测方法的分类 液柱式压力检测
弹性式压力检测
电气式压力检测
智能式压力变送器
压力检测仪表的选用和安装
3.2.1 压力的表示方法 三种压力表示方法 绝对压力 表压力 pa p
(1) 测量部分
主杠杆
主杠杆的支点 作用：把被测差压ΔP转换成
轴封膜片
作用于主杠杆下端的输入力Fi
Fi= A1P1 -A2P2
p2 p1
因:
负压室
正压室
A1= A2= Ad
膜片的有效 面积
故:
Fi= Ad(P1 -P2) = AdΔP
(2) 杠杆系统
进行力的传递和力矩比较 ① 主杠杆 将Fi转换为F1 将F1转换为F2
106Pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级； 弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，
可以测量负压、微压、低压、中压和高压，因此应用十分广泛。根据制 造的要求，仪表精度最高可达0.15级。
——弹簧管和弹簧管压力表
弹簧管是横截面呈非圆形 （椭圆形或扁圆
形），弯成圆弧状（中心角常为270°）的空
功放
E Io
线性调整 Vc IC1
Vr 基准电压
RL
电容式压力变送器，目前在工业生产中应 用非常广泛，其输出信号也是标准4～ 20mADC电流信号。 电容式压力变送器是先将压力的变化转换 为电容量的变化，然后进行测量的。 电容式差压变送器的原理图可见传感器有左右固定极板，在两个 固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极 板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。
Fz lz
p
Ad
Fi
l1 l2
F1
tan
F2
Mi l3
Mz
M
K
lf
I0
Mf
Ff
Kf
回放
Fz lz
p
Ad
Fi
l1 l2
F1
tan
F2
l3
Mi
Mz
M
K
lf
I0
I 0 ????
I 0 Ad tg
若：l f K f K 1
Mf
Ff
Kf
l1l3 K K P lz Fz l2 1 l f K f K 1 l f K f K
反馈动圈1固定在副杠杆上，且处于永久 磁钢2的磁场中，可在其中左右移动。软 铁芯 3 和永久磁钢 2 组成磁路。软铁芯使 环形气隙中形成均匀的辐射磁场，从而 使流过反馈动圈的电流方向总是与磁场 方向垂直。当变送器的输出电流过反馈 动圈时，就会产生电磁反馈力 Ff。Ff 与 变送器输出电流I0之间的关系为：
Ff =πBDcWI0
改变 反 馈 动 圈 的 匝 数 W， 可以改变 Kf的大小
设 Kf =πBDcW 则 Ff = KfI0
W1=725匝，W2=1450匝 R11与W1的直流电阻相同 1-3短接、2-4短接
W = W1=725匝
1-2短接
W = W1+W2=2175匝
可实现3：1的量程调整
(4) 整机特性
p
大气压p0
pa ph pa 绝对压力零线
1.01325×105Pa
由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本 身就承受着大气压力，因此工程上通常采用表压或者真空 度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力 也是表压或者真空度。
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
3.2.2 压力检测方法的分类 目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转 换原理的不同，一般分为四类： (1)液柱式压力检测 采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 (2)弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进
低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；
弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压 和高压，因此应用十分广泛。根据制造的要求，仪表精度最高可达0.15级。
x
x
x
x
x
px
平薄膜
px
波纹膜 波纹管
心管子。 管子的一端为封闭，另一端为开口。闭口端作为自由端，开口端作为固 定端。 被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非
圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹
簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。
位移量（中心角改变量）和所加
压力有如下的函数关系：
③ 副杠杆
F2产生的力矩 Ff产生的力矩 合力矩
进行力矩的比较
M i l3 F2
M f l f Ff
M M i M f
M z lz Fz
调零力Fz产生的力矩
z
最终的合力矩 M M i M f M z
z
(3) 电磁反馈装置
作用：把变送器的输出电流I0转换成 作用于副杠杆的电磁反馈力Ff
行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。
(3)电气式压力检测 利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的
仪表，如电阻、电荷量等。
(4)活塞式压力检测
它是根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成
活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。
活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05％～0.02％， 它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
0
1 2 R2 b2 P (1 2 ) E bh a 2
0
P
式中θ0为弹簧管中心角的初始角；Δθ为受压后中心角的改变
量； R 为弹簧管弯曲圆弧的外半径； h 为管壁厚度； a 、 b 为弹簧 管椭圆形截面的长、短半轴。
弹簧管自由端 B 的位移量一般很小，需要 通过放大机构才能指示出来,为了加大弹簧 管自由端的位移量，也可采用多圈弹簧管， 其原理与单圈弹簧管相似。 单圈弹簧管压力表是工业现场使用最普遍的就 地指示式压力检测仪表（也有电接点输出的弹 簧管压力表）
z
② 矢量机构
③ 副杠杆
将F2产生的力矩与Ff 产生的力矩进行比较， 生成位移变化
z
① 主杠杆 将Fi转换为F1
F1作用于矢量机构上
l2 F1
H
l1 F1 Fi l2
l1 Fi
② 矢量机构 将输入力F1转换为作用于副杠杆上的力F2
F3
F1
(a)
F1
F2 F3
(b)
F2
F2 F1tg
1－弹簧管 2－拉杆 3－扇形齿轮 4－中心齿轮 5－指针 6－－面板 7－游丝 8－调节螺钉 9－接头 图3-18 弹簧管压力表
弹簧管压力表结构简单、使用方便、价格低廉、测量范围宽，
可以测量负压、微压、低压、中压和高压
一般的工业用弹簧管压力表的精度等级为 1.5 级或 2.5 级，但根 据制造的要求，其精度等级最高可达0.15级。
ΔPmax
ΔP
1.变送器的输出电流I0和输入信号ΔP之间呈线性关系
2. 调整调零弹簧可以使变送器输出电流 I0 在输入信号范围下限 时为4mA 。 3.改变tgθ或Kf可以调整变送器的量程 4.零点和量程要反复调整
——电容式差压变送器
电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件
主要包括测量部件和转换放大电路两部分：
底座
测量膜片 玻璃层
2.66 差动电容式压力变送器的差动电容结构 图 图 3.86 差动电容式压力变送器的差动电 容结构
ΔP=0 ΔP≠0
d1=d2=d0 d1=d0+δ d2=d0-δ
Ci1
Ci 2
1 A1
d1
2 A2
d2
A
d0
A
d0
1 2
px
单圈弹簧管
px
多圈弹簧管
px
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示。但是膜片的位移
较小，灵敏度低，指示精度不高，一般为2.5级。膜片更多的是和其他转
换元件合起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信号； 波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读 数。其特点是灵敏高（特别是在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～
调零、零 迁电路 Iz ＋ Δp 差压电 容膜盒 ΔC 电容-电流转 换电路 Ii ＋ If － 反馈电路 Io
电流放大器
测量部分
转换放大部分
电容式差压变送器测量原理 ——差动电容测量原理
引线
ΔP=0 Ci1=Ci2=15pF
ΔP＞0
Ci1的电容量减小 Ci2的电容量增大
隔离膜片 固定电极
Uo
固定电极 硅油
是用玻璃做成，易破损，另外它只能进行现场指示。
用U形管进行压力检测，其误差来源主要有： ①温度误差——由使用环境温度的变化引起的测量误差。 它主要包括两个方面：一是标尺长度随温度的变化 （要求U形管材料的温度系数极小）；二是工作液密度随 温度的变化。例如水，当温度从 10℃变到 20℃时，其密 度从 999.8kg/m3 减小到 998.3kg/m3 ，相对变化量为 0.15 ％。
1 1 C C i 2 Ci1 A( ) d0 d0
Ci1
1 A1
d1
A
d0
A
Ci 2
概述 压力检测 温度检测 流量检测 物位检测
成分和物性参数的检测
软测量技术简介
3.2 压力检测
压力的表示方法 检测方法的分类 液柱式压力检测
弹性式压力检测
电气式压力检测
智能式压力变送器
压力检测仪表的选用和安装
3.2.1 压力的表示方法 三种压力表示方法 绝对压力 表压力 pa p
(1) 测量部分
主杠杆
主杠杆的支点 作用：把被测差压ΔP转换成
轴封膜片
作用于主杠杆下端的输入力Fi
Fi= A1P1 -A2P2
p2 p1
因:
负压室
正压室
A1= A2= Ad
膜片的有效 面积
故:
Fi= Ad(P1 -P2) = AdΔP
(2) 杠杆系统
进行力的传递和力矩比较 ① 主杠杆 将Fi转换为F1 将F1转换为F2
106Pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级； 弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，
可以测量负压、微压、低压、中压和高压，因此应用十分广泛。根据制 造的要求，仪表精度最高可达0.15级。
——弹簧管和弹簧管压力表
弹簧管是横截面呈非圆形 （椭圆形或扁圆
形），弯成圆弧状（中心角常为270°）的空
功放
E Io
线性调整 Vc IC1
Vr 基准电压
RL
电容式压力变送器，目前在工业生产中应 用非常广泛，其输出信号也是标准4～ 20mADC电流信号。 电容式压力变送器是先将压力的变化转换 为电容量的变化，然后进行测量的。 电容式差压变送器的原理图可见传感器有左右固定极板，在两个 固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极 板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。
Fz lz
p
Ad
Fi
l1 l2
F1
tan
F2
Mi l3
Mz
M
K
lf
I0
Mf
Ff
Kf
回放
Fz lz
p
Ad
Fi
l1 l2
F1
tan
F2
l3
Mi
Mz
M
K
lf
I0
I 0 ????
I 0 Ad tg
若：l f K f K 1
Mf
Ff
Kf
l1l3 K K P lz Fz l2 1 l f K f K 1 l f K f K
反馈动圈1固定在副杠杆上，且处于永久 磁钢2的磁场中，可在其中左右移动。软 铁芯 3 和永久磁钢 2 组成磁路。软铁芯使 环形气隙中形成均匀的辐射磁场，从而 使流过反馈动圈的电流方向总是与磁场 方向垂直。当变送器的输出电流过反馈 动圈时，就会产生电磁反馈力 Ff。Ff 与 变送器输出电流I0之间的关系为：
Ff =πBDcWI0
改变 反 馈 动 圈 的 匝 数 W， 可以改变 Kf的大小
设 Kf =πBDcW 则 Ff = KfI0
W1=725匝，W2=1450匝 R11与W1的直流电阻相同 1-3短接、2-4短接
W = W1=725匝
1-2短接
W = W1+W2=2175匝
可实现3：1的量程调整
(4) 整机特性
p
大气压p0
pa ph pa 绝对压力零线
1.01325×105Pa
由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本 身就承受着大气压力，因此工程上通常采用表压或者真空 度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力 也是表压或者真空度。
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
3.2.2 压力检测方法的分类 目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转 换原理的不同，一般分为四类： (1)液柱式压力检测 采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 (2)弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进
低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；
弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压 和高压，因此应用十分广泛。根据制造的要求，仪表精度最高可达0.15级。
x
x
x
x
x
px
平薄膜
px
波纹膜 波纹管
心管子。 管子的一端为封闭，另一端为开口。闭口端作为自由端，开口端作为固 定端。 被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非
圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹
簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。
位移量（中心角改变量）和所加
压力有如下的函数关系：
③ 副杠杆
F2产生的力矩 Ff产生的力矩 合力矩
进行力矩的比较
M i l3 F2
M f l f Ff
M M i M f
M z lz Fz
调零力Fz产生的力矩
z
最终的合力矩 M M i M f M z
z
(3) 电磁反馈装置
作用：把变送器的输出电流I0转换成 作用于副杠杆的电磁反馈力Ff
行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。
(3)电气式压力检测 利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的
仪表，如电阻、电荷量等。
(4)活塞式压力检测
它是根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成
活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。
活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05％～0.02％， 它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
0
1 2 R2 b2 P (1 2 ) E bh a 2
0
P
式中θ0为弹簧管中心角的初始角；Δθ为受压后中心角的改变
量； R 为弹簧管弯曲圆弧的外半径； h 为管壁厚度； a 、 b 为弹簧 管椭圆形截面的长、短半轴。
弹簧管自由端 B 的位移量一般很小，需要 通过放大机构才能指示出来,为了加大弹簧 管自由端的位移量，也可采用多圈弹簧管， 其原理与单圈弹簧管相似。 单圈弹簧管压力表是工业现场使用最普遍的就 地指示式压力检测仪表（也有电接点输出的弹 簧管压力表）
z
② 矢量机构
③ 副杠杆
将F2产生的力矩与Ff 产生的力矩进行比较， 生成位移变化
z
① 主杠杆 将Fi转换为F1
F1作用于矢量机构上
l2 F1
H
l1 F1 Fi l2
l1 Fi
② 矢量机构 将输入力F1转换为作用于副杠杆上的力F2
F3
F1
(a)
F1
F2 F3
(b)
F2
F2 F1tg
1－弹簧管 2－拉杆 3－扇形齿轮 4－中心齿轮 5－指针 6－－面板 7－游丝 8－调节螺钉 9－接头 图3-18 弹簧管压力表
弹簧管压力表结构简单、使用方便、价格低廉、测量范围宽，
可以测量负压、微压、低压、中压和高压
一般的工业用弹簧管压力表的精度等级为 1.5 级或 2.5 级，但根 据制造的要求，其精度等级最高可达0.15级。
ΔPmax
ΔP
1.变送器的输出电流I0和输入信号ΔP之间呈线性关系
2. 调整调零弹簧可以使变送器输出电流 I0 在输入信号范围下限 时为4mA 。 3.改变tgθ或Kf可以调整变送器的量程 4.零点和量程要反复调整
——电容式差压变送器
电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件
主要包括测量部件和转换放大电路两部分：
底座
测量膜片 玻璃层
2.66 差动电容式压力变送器的差动电容结构 图 图 3.86 差动电容式压力变送器的差动电 容结构
ΔP=0 ΔP≠0
d1=d2=d0 d1=d0+δ d2=d0-δ
Ci1
Ci 2
1 A1
d1
2 A2
d2
A
d0
A
d0
1 2
px
单圈弹簧管
px
多圈弹簧管
px
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示。但是膜片的位移
较小，灵敏度低，指示精度不高，一般为2.5级。膜片更多的是和其他转
换元件合起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信号； 波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读 数。其特点是灵敏高（特别是在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～
调零、零 迁电路 Iz ＋ Δp 差压电 容膜盒 ΔC 电容-电流转 换电路 Ii ＋ If － 反馈电路 Io
电流放大器
测量部分
转换放大部分
电容式差压变送器测量原理 ——差动电容测量原理
引线
ΔP=0 Ci1=Ci2=15pF
ΔP＞0
Ci1的电容量减小 Ci2的电容量增大
隔离膜片 固定电极
Uo
固定电极 硅油
是用玻璃做成，易破损，另外它只能进行现场指示。
用U形管进行压力检测，其误差来源主要有： ①温度误差——由使用环境温度的变化引起的测量误差。 它主要包括两个方面：一是标尺长度随温度的变化 （要求U形管材料的温度系数极小）；二是工作液密度随 温度的变化。例如水，当温度从 10℃变到 20℃时，其密 度从 999.8kg/m3 减小到 998.3kg/m3 ，相对变化量为 0.15 ％。
1 1 C C i 2 Ci1 A( ) d0 d0
Ci1
1 A1
d1
A
d0
A
Ci 2