过程装备控制技术及应用03-第三章-3.3节
23
3. 电桥工作原理
变形 ΔL/L ΔR/R ΔU/U 放大、显示
利用戴维南定理进行化简：
24
U ' I 2 R4 I1R2
U U R4 R2 R3 R4 R1 R2
R1 R4 R2 R3 U ( R1 R2 )( R3 R4 )
25
R3 R4 R1 R2 R' R1 R2 R3 R4
(5)管理和保养方便。
8
2．工作原理 在弹性元件上粘贴电阻应变片，应变片随 传感器弹性元件一起变形，应变片将弹性元件 变形 ( 应变 ) 转换成电阻的变化，再通过仪表 (电阻应变仪)转换为电压或电流，并加以放大，
最后显示出压力值。
变形 ΔL/L
ΔR/R
ΔU/U
放大、显示
电阻应变传感器测量过程
9
（1）电阻应变片的结构及工作原理
电桥的输出电压：
U U1 U2 U3 U4
U R1 R2 R3 R4 4 R1 R2 R3 R4
U K (1 2 3 4 ) 4
32
U R1 R2 R3 R4 U 4 R1 R2 R3 R4
3
二．常用的压力测量仪表分类 1.液柱式压力计——是将被测压力转化
为液柱的高度来进行测量的一种仪表。
2.弹性式压力计——是利用测量弹性敏
感元件在压力作用下产生的弹性变形的
大小来测量压力的一种仪表。 3. 电测式压力计——是将被测压力转化 为电量进行测量的仪器。
4
三. 弹簧管式压力计 弹性式压力计使用弹簧管弹性元件作 为感受件。 原理：以弹性元件受压后产生的反作用 力与被测压力平衡。弹性元件的变形是 被测压力的函数，将压力的测量转换为 对弹性元件变形的测量。
11
当电阻丝受拉伸变形时，其长度、截面积、 电阻率会出现变化 l S ， 电阻值也因 此产生变化 R ，
对
R
l
S
微分后得到：
dR
S
dl
l
S2
l dS d S
等式两边同除以 R：
dR dl dS d R l S
12
dR dl dS d R l S
U R1 R2 R3 R4 U 4 R1 R2 R3 R4
R1 R4 R1 R4
R2 R1 R2 R1
R3 R 4 R3 R4
U
U 1 R1 2 R1
38
例4. 测量扭矩：
U R1 R2 R3 R4 U 4 R1 R2 R3 R4
U R2 U U 2 K 2 4 R 4
U R3 U U 3 K 3 4 R 4
U R4 U U 4 K 4 4 R 4
31
当R1，R2，R3，R4同时发生变化时，则：
R1 R1 , R2 R2 , R3 R3 , R4 R4
29
( R1 R1 ) R4 R2 R3 R1 U1 U U ( R1 R1 R2 )( R3 R4 ) 4 R 2R1
由于 R R1 ，略去 2R1 项，即：
U R1 U U1 K 1 4 R 4
30
当R2，R3，R4分别发生变化时，有：
• 高温应变片 • 低温应变片
工作温度：60℃至250℃
工作温度：大于250℃ 工作温度：低于-30℃
21
③按敏感栅的结构形
状分
• 单轴应变片
用于测量长度 L 方向
的应变。
•应变花(多轴)
由两个或两个以上的单轴敏感栅相交成一定
角度置于公共基底而成。
22
应变片的使用： 1.若是单向应力并已知主应力方向，选用单 轴应变片，使应变片的长度方向与主应力方向 一致。 2.若两向应力且主应力方向已知，则可选用 互成 90°的应变花，使敏感栅长度方向与主 应力方向一致。 3.若未知主应力方向时，则选用三轴或四轴 应变花，测量后通过整理计算求出主应力大小 及方向。
U R1 R2 U 4 R1 R2
R2 R1 R2 R1
U R1 U R1 U 2 4 R1 2 R1
36
(2)全桥测量： 测量电桥的四个桥臂都参与测量工作。 例3. 测量拉力：
R2 R1 R3 R4
37
R2 R1 R3 R4
由于： dS 2 rdr 所以: 令：
dS dr 2 S r
dR dl dr d 2 R l r
dl x l
dr y r
——电阻丝的轴向应变
——电阻丝的径向应变
得：
dR d x 2 y R
13
dR d x 2 y R
国际单位制中压力的单位是帕斯卡。
2
工程中压力的单位有很多，如工程大 气压、标准大气压、毫米汞柱、毫米水柱 等等，因此使用时一定要正确的换算。 1工程大气压(at) = 1 kgf／cm2 =98066.5N／m2 ≈ 98 kPa 1标准大气压(atm) = 1.013×105 Pa 1毫米汞柱(mmHg) = 133.322 Pa 1毫米水柱(mmH20) = 9.80665 Pa
结论： 电桥中相对桥臂的电阻变化率对总的输出电压来 说是相加的，相邻桥臂电阻变化率是相减的。
33
4.应变片的桥路接法： (1)半桥测量： 电桥中的两个桥臂接入电阻应变片，另两 个桥臂接入固定电阻。 例1：测量一受力杆的应力：
U R1 R2 R3 R4 U 4 R1 R2 R3 R4
若电桥的四个桥臂中只有 R1 的阻值发生了变化产 生Δ R1，其余三个桥臂电阻的阻值不变，并设：
R R1 R2 R3 R4
( R1 R1 ) R4 R2 R3 R1 U1 U U ( R1 R1 R2 )( R3 R4 ) 4 R 2R1
19
半导体应变片
由半导体材料单晶硅制成敏感栅。在承受轴向应变 时，敏感栅的压阻系数大，因而灵敏系数较大，可达 100以上，能测量微小的应变。 特点：1.横向效应和机械滞后小。 2.温度稳定性较差，须采取温度补偿措施。
20
②按使用工作温度分 • 常温应变片 工作温度：-30℃至60℃。
• 中温应变片
R U U R
39
6. 圆膜片式压力传感器：
边缘固定圆形膜片，当压力作用于某一面时，
可引起膜片中央部分或凸或凹的变形。
—环向应变
θ
r
r
—径向应变
40
设膜片上一点距膜片中心距离为 r
r p
3 8 E
2
1 r
2
2
0
3r 2
பைடு நூலகம்
θ
r
p
第 章
3
第3章
过程检测技术
§3-1 测量基本知识 §3-2 误差 §3-3 压力测量 §3-4 温度测量 §3-5 流量测量 §3-6 转速和转矩测量 §3-7 液位测量
1
3.3 压力测量 一．压力概念及单位
压力定义：垂直而均匀作用在物体表面上的力。
基本公式：
F P S
式中：
F——作用力；
S——作用面积； P----压力。
激光调阻、信号放大、标定等工艺。
44
陶瓷传感器：
陶瓷传感器是干式传感器，压力直接作用在坚固的
陶瓷膜片上，基板电极和膜片电极可以检测出与压力相 关的电容变化，测量范围取决于陶瓷膜片的厚度。 抗过压能力可达正常压力的40倍 。高纯度99.9%陶瓷， 具有与哈氏合金相同的抗化学腐蚀能力。
R3 R4 0
34
U R1 R2 U 4 R1 R2
由材力知道 ，
2 1
R2 R1 R2 R1
R1 U R1 U R1 U 1 4 R1 R1 4 R1
35
例2. 测量弯矩：
电阻应变片是电阻式传感器，以自身电阻 的变化反映机械应变量。 ①结构 ：
电阻金属丝(或箔栅)； 基底和覆盖层； 引出线； L为丝栅长度
B为丝栅宽度。
10
②电阻应变片工作原理（应变效应）：
金属丝随自身变形而产生的电阻变化。
R
l
S
式中： R---电阻丝的电阻（ ）； ； ---电阻率 ( cm) l---电阻丝长度 （m）； 2 2 S r S---电阻丝截面积 （mm ）， r—--电阻丝直径。
3 8
2
1 r E
2
2
0
r2
式中：
—环向应变 r —径向应变
δ — 膜片厚度 E— 膜片弹性模量 μ— 泊桑比 r0—膜片自由变形部分的半径
41
r p
3 8 E
2
1 r
2
2
0
3r 2
p
3 8
2
1 r E
当电阻丝沿轴向伸长时，则沿径向 缩小，二者关系为：
y x
式中： ---电阻丝材料的泊桑比。
14
dR d x 2 y R
x 2 x
1 2 x
d
y x
d
dR K0 x R
式中：
K 0 1 2
27
电桥输出电压：
U g I g Rg
U ( R1 R4 R2 R3 ) 1 ( R1 R2 )( R3 R4 ) [ R1R2 ( R3 R4 ) R3 R4 ( R1 R2 )] Rg
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过程装备控制技术及应用课后习题答案)
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。
过程装备控制技术及应用(1)
比较自动控制与人工控制：在自动控制系统中，测量仪表,控制 仪表，自动调节阀分别代表了人工控制中人的观察，思考和手动操 作，因而大大降低了人的劳动强度；同时由于仪表的信号测量、运 算、传输、动作速度远远高于人的观察，思考和操作过程，因此自 动控制可以满足信号变化速度快，控制要求高的场合 。 1.2.2 控制系统的组成 从上面锅炉汽包水位的自动控制系统中可以看出，一个自动控 制系统主要由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制 系统，它包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部 分是自动控制装置下的生产设备，即被控对象如锅炉、反应器、换 热器等。图1－1（b）中，锅炉、差压便送器、调节器、执行器等 构成了一个完整的自动控制系统。系统各部分的作用如下。 被控对象 ：在自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产设备 或机器称为被控对象，简称对象。在化工生产中，各种塔器、反应 器、泵、压缩机以及各种容器。贮罐、贮槽、甚至一段输送流体的 管道或复杂塔器（如精馏塔）的某一部分都可以是被控对象。图1 －1的锅炉即为汽包水位控制系统中的被控对象。
过程装备控制技术及应用
机械工程学院：冯小康
前
言
《过程装备控制技术及应用》课程是经全国高等学校化工类及 相关专业教学指导委员会化工装备教学指导组讨论决定，确定为 “过程装备与控制工程”专业的核心课程之一。本专业学生通过该 课程的学习，可以将过程机械、计算机自动测试、控制、自动化等 方面的知识有机地结合在一起，培养学生成为掌握多学科知识与技 能的复合型人才。
（3）自动操纵系统 ： 这是一种根据预先规定的程序，自动的 对生产设备进行某种周期性操作，极大地减轻操作人员的繁重或重 复性体力劳动的装备。例如，合成氨造气车间煤气发生炉的操作就 是按照程序自动地进行的，如自动进行吹气、上吹、下吹制气、吹 净等步骤，周期性地接通空气与水蒸气实现自动操纵。 （4）自动控制系统： 利用一些自动控制仪表及装置，对生产 过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使它们在受到外界干扰 影响偏离正常状态后，能够自动地重新回复到规定的范围内，从而 保证生产的正常进行。
3.3(流量) 检测仪表与传感器解析
①在加工制造和安装方面,以孔板为最简单,喷嘴次之,文 丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上,在一般 场合下,以采用孔板为最多。
②当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。
11
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
③在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的 介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。 ④在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的 测量精度,而且所需的直管长度也较短。
24
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
（2）测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。 ①取压点应在节流装置的上半部。 ②引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度， 以使引压导管中不滞留液体。 ③如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和 排放阀， （3）测量蒸汽的流量时，要实现上述的基本原则，必须解决 蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对测量 精度的影响。常见的接法见图3-6所示。
差压计阀组安装示意图 1，2—切断阀；3—平衡阀 隔离罐的两种形式
28
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表
3.3.3 转子流量计 一、 工作原理
当测量流体的流量时，被测流体从锥 形管下端流入，流体的流动冲击着转子， 并对它产生一个作用力（这个力的大小随 流量大小而变 化）。当流量足够大时，所 产生的作用力将转子托起，并使之升高。 同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的 环形断面，从上端流出。当被测流 体流动 时对转子的作用力，正好等于转子在流体 中的重量时（称为显示重量），转子受力 处于平衡状态而停留在某一高度。
3
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.1 概述
②当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。
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过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
③在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的 介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。 ④在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的 测量精度,而且所需的直管长度也较短。
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过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
（2）测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。 ①取压点应在节流装置的上半部。 ②引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度， 以使引压导管中不滞留液体。 ③如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和 排放阀， （3）测量蒸汽的流量时，要实现上述的基本原则，必须解决 蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对测量 精度的影响。常见的接法见图3-6所示。
差压计阀组安装示意图 1，2—切断阀；3—平衡阀 隔离罐的两种形式
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过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表
3.3.3 转子流量计 一、 工作原理
当测量流体的流量时，被测流体从锥 形管下端流入，流体的流动冲击着转子， 并对它产生一个作用力（这个力的大小随 流量大小而变 化）。当流量足够大时，所 产生的作用力将转子托起，并使之升高。 同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的 环形断面，从上端流出。当被测流 体流动 时对转子的作用力，正好等于转子在流体 中的重量时（称为显示重量），转子受力 处于平衡状态而停留在某一高度。
3
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.1 概述
过程装备简介
25 26
3. 过程装备发展的推动力
3.3 在国家发展方针指引下的具体推动力 推动力之一——过程工艺发展的需要
推动力之二——生态环保的需要
推动力之三——节能降耗的需要
推动力之四——长周期安全运行的需要
推动力之五——现代高新技术的促进
26 27
3. 过程装备发展的推动力
3.4 过程工艺发展不断要求新装备
(0.1μm, ＜5mg/L) (占地1/10)
生物膜过滤
37 38
3. 过程装备发展的推动力
固体废弃物—— 高10倍
24 25
3. 过程装备发展的推动力
3.2 当前国家的急需
方针
改变经济增长方式
资源 投资
粗放
科技 支撑
. 集约
全面协调 科学发展 观
走新兴工业化道路
资源节约、环境友好 (循环经济，绿色GDP)
以科技发展和创新为主导 以高新技术为主导，
制造业为支柱
产业结构的战略调整
优先IT技术，发展高技术产业 用高新技术改造传统产业 加快现代服务业（知识型）
古代的炼丹术 士们通过炼金炼丹 的研磨、蒸馏、升 华、结晶、测定等 技术操作，积累了 金属的置换、物质 的化合、分解、氧 化、还原等化学反 应方面的知识。
3
1. 概述 1.1 过程装备的由来
但是化学，走出化学家的实验室，与 工程结合，还是这一百多年以来的事。
4
1. 概述 1.1 过程装备的由来
英国人帕金，于1856年发现 了苯胺染料，并实现了工业化的 生产。法国化学家拜特洛对有机 化合物的合成进行过系统研究， 于1856年合成了甲烷，1858年合 成了甲醇，1859年合成了乙炔， 1866年从乙炔合成了苯，进入了 合成化学的年代。
3. 过程装备发展的推动力
3.3 在国家发展方针指引下的具体推动力 推动力之一——过程工艺发展的需要
推动力之二——生态环保的需要
推动力之三——节能降耗的需要
推动力之四——长周期安全运行的需要
推动力之五——现代高新技术的促进
26 27
3. 过程装备发展的推动力
3.4 过程工艺发展不断要求新装备
(0.1μm, ＜5mg/L) (占地1/10)
生物膜过滤
37 38
3. 过程装备发展的推动力
固体废弃物—— 高10倍
24 25
3. 过程装备发展的推动力
3.2 当前国家的急需
方针
改变经济增长方式
资源 投资
粗放
科技 支撑
. 集约
全面协调 科学发展 观
走新兴工业化道路
资源节约、环境友好 (循环经济，绿色GDP)
以科技发展和创新为主导 以高新技术为主导，
制造业为支柱
产业结构的战略调整
优先IT技术，发展高技术产业 用高新技术改造传统产业 加快现代服务业（知识型）
古代的炼丹术 士们通过炼金炼丹 的研磨、蒸馏、升 华、结晶、测定等 技术操作，积累了 金属的置换、物质 的化合、分解、氧 化、还原等化学反 应方面的知识。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
但是化学，走出化学家的实验室，与 工程结合，还是这一百多年以来的事。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
英国人帕金，于1856年发现 了苯胺染料，并实现了工业化的 生产。法国化学家拜特洛对有机 化合物的合成进行过系统研究， 于1856年合成了甲烷，1858年合 成了甲醇，1859年合成了乙炔， 1866年从乙炔合成了苯，进入了 合成化学的年代。
过程装备控制技术及应用复习题1-10页
《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题第一章控制系统的基本概念一、填空题1、评定过渡过程的性能指标主要有。
2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为、、等控制系统。
3、过程控制系统基本组成是、、和等环节。
二、判断题1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。
（）2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。
（）三、选择题1、系统的衰减一般为时最好。
A．20︰1 B. 8︰1 C. 4︰12、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的最大差值。
A．被调参数指示值与给定值的 B. 被调参数指示值与测量值的C. 新的稳定值与给定值的四、简答题1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？其主要品质指标有哪些？2、化工自动化主要包括哪些容？3、自动控制系统主要由哪些环节组成？4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
图1-1 某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？6、图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。
⑴指出每种过程曲线的名称。
⑵试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什么？图1-2 过渡过程曲线7、试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？五、计算题某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。
⑴分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按±2%新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。
⑵说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
图1-3 温度控制系统过渡过程曲线第二章过程装备控制基础一、填空题1、按对象静态特性选择调节参数时，调节通道放大倍数越大，则克服干扰能力就越。
过程装备控制技术及应用试题
答案：√ 25、 对于定值调节系统， 其稳态过程的质量指标一般是以静态偏差来衡量。 ( 答案：√ 26、标准喷嘴可用法兰取压。( 答案：× 27、为保证调节系统手自动切换是无扰的，在手动时调节器应进行自动跟踪。 (√ ) × ) √ )
答案：√ 28、对象时间常数 T 越大，说明对象的惯性越小。( 答案：× 29、DCS 系统的发展趋势是现场总线技术。( 答案：√ 30、一般自动系统中的电气式压力变送器可以看成比例积分环节。( 答案：× 31、实际 PI 调节器放大器的开环增益为有限值，输出不可能无限增加，积分作用呈 饱和状态，调节系统存在静态偏差。( 答案：√ √ ) × ) √ ) × )
偏差；(D)I 的作用是消除静态偏差、D 的作用是减小动态偏差。 答案：D 9、电动执行机构伺服放大器的输出信号是( 0～90°转角 )。
(A)0～10mA；(B)4～20mA；(C)0～90°转角；(D)交流无触点开关。 答案：C 10、DCS 装置本身只是一个软件、硬件的组合体，只有经过 ( 以后才能成为真正适用于生产过程的应用控制系统。 (A)软、硬件组态；(B)程序下载；(C)程序编写；(D)程序编译。 答案：A 11、压力变送器安装在取样点上方较高位置时，其零点采用(正向迁移 (A)正向迁移；(B)负向迁移；(C)不用迁移；(D)根据实际情况而定。 答案：A 12、 因为( 微分动作 )对于干扰的反应是很灵敏的。 因此， 它常用于温度的调节， )。 软、硬件组态 )
解：1）
主对象 ：加热炉内加热管的管壁； 副对象 ：加热炉的炉膛 主变 量：原料的出口温度 T1； 副变 量：炉膛内的温度 T2； 操纵变量：燃料的流量； 主扰动量 f1：被加热原料的进口的温度、压力、流量 副扰动量 f2：燃料油的压力、温度；雾化燃料油用的过热蒸汽的压力、流量；燃烧 器的配风、炉膛的漏风以及环境温度等。 2）加热炉出口温度串级控制系统的方块图
03、第三章集装箱(第三周)
1.2 集装箱运输的特点和优越性
制造商的门
1.2.3 集装箱运输的特点 市场的门 1）是一种“门—门”运输； 使用两种或两种以上 2）是一种多式联运。 不同的运输方式，对 3）是一种高效的运输方式。 特定货物进行的接运。 4）一种消除了所运货物外形差异的运输方式。
(1）时间上的高效率：与之配合的装卸机 具、运输工具均为标准化的，因此在各工 具之间换装与紧固极为方便，大大减少了 运输时间。 (2）经济上的高效率，可节约装卸搬运费、 包装费、理货费用、保险费用等。
3)台架式集装箱
没有箱顶和侧壁，甚至 连端壁也去掉，而只有底板 和四个角柱的集装箱。这种 集装箱可以从前后、左右及 上方进行装卸作业，适合装 载长大件和重货件，如重型 机械、钢材、钢管、木材、 钢锭等。台架式的集装箱没 有水密性，怕水湿的货物不 能装运，或用帆布遮盖装运。
9-4 台架式集装箱
4)平台集装箱
第三章集装箱
主讲：黄明林 主要讲授内容： 1、概述 2、集装箱运输的基本要素 3、国际标准集装箱的尺寸和类型 4、集装箱的标记 (授课时间：第三周）
1、概述
1.1集装箱的定义 国际标准化组织 “集装箱是一种运输设备 1)具有足够的强度，可长期反复使用； 2)适合一种或多种方式运输，途中转运时，箱内货物 不必换装； 3)可进行快速搬运和装卸，特别便于从一种运输方式 转移到另一种运输方式； 4)便于货物装满或卸空； 5)具有1m3及1m3以上的容积。 集装箱这一术语不包括车辆和一般包装”。
9-2 通用集装箱
2)开顶集装箱
没有刚性箱顶的集装箱， 但有由可折叠式或可折式顶 梁支撑的帆布、塑料布或涂 塑布制成的顶篷，其他构件 与通用集装箱类似。这种集 装箱适于装载大型货物和重 货，如钢铁、木材，特别是 像玻璃板等易碎的重货，利 用吊车从顶部吊入箱内不易 损坏，而且也便于在箱内固 定。
无人机航测技术与应用-3无人机航测任务设备可编辑全文
影将在航线方向上产生位移，导致影像模糊。为了消除像移
的影响，在量测型相机上往往加装像点位移补偿装置和陀螺
稳定平台。量测型相机一般较重，多搭载在大型无人机平台
上。
3.2 数字照相机
由于载荷重量的限制，中、小型无人机还难以承载量测型相
机，而大量采用非量测型相机作为有效载荷。非量测型相机
不是专门为航空摄影测量设计的相机，因而不配置像移补偿
可分为图视频遥感载荷和非遥感的其它通信、载货等载荷。
围绕应用的任务载荷，是无人机的最终设计目的。由于民用
无人机自身偏小，有效载荷一般不大，因此要求这些设备更
小、更轻，并尽量采用商用成品。图视频遥感的任务载荷包
括光学相机、高分辨率的多轴陀螺或云台稳定数字照相机
（摄像机）、红外摄像机、多光谱成像仪、合成孔径雷达、
过红外探测、光电转换、光电信号处理等过程，将目标物体
的红外辐射信息转换为视频图像输出。在军事上，红外摄像
机可应用于军事夜视侦察、武器瞄准、夜视导引、红外搜索
和跟踪等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于卫星
遥感、防灾减灾、材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、
设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试等。
（需要用液态He、Ne、N制冷）探测器、中温（工作温度在
195~200K的热电制冷）探测器和室温探测器；按照响应波长
可分为中红外和热敏型探测器；根据结构和用途可分为单元
探测器、多元阵列探测器和成像探测器。根据探测机理的不
同，红外探测器分为热敏型和量子型两大类。
3.3 红外摄像机
图3.3为世界上
第一个采用5微
第三章 无人机航测任务设备
本章主要内容
3.1 光学相机
的影响，在量测型相机上往往加装像点位移补偿装置和陀螺
稳定平台。量测型相机一般较重，多搭载在大型无人机平台
上。
3.2 数字照相机
由于载荷重量的限制，中、小型无人机还难以承载量测型相
机，而大量采用非量测型相机作为有效载荷。非量测型相机
不是专门为航空摄影测量设计的相机，因而不配置像移补偿
可分为图视频遥感载荷和非遥感的其它通信、载货等载荷。
围绕应用的任务载荷，是无人机的最终设计目的。由于民用
无人机自身偏小，有效载荷一般不大，因此要求这些设备更
小、更轻，并尽量采用商用成品。图视频遥感的任务载荷包
括光学相机、高分辨率的多轴陀螺或云台稳定数字照相机
（摄像机）、红外摄像机、多光谱成像仪、合成孔径雷达、
过红外探测、光电转换、光电信号处理等过程，将目标物体
的红外辐射信息转换为视频图像输出。在军事上，红外摄像
机可应用于军事夜视侦察、武器瞄准、夜视导引、红外搜索
和跟踪等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于卫星
遥感、防灾减灾、材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、
设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试等。
（需要用液态He、Ne、N制冷）探测器、中温（工作温度在
195~200K的热电制冷）探测器和室温探测器；按照响应波长
可分为中红外和热敏型探测器；根据结构和用途可分为单元
探测器、多元阵列探测器和成像探测器。根据探测机理的不
同，红外探测器分为热敏型和量子型两大类。
3.3 红外摄像机
图3.3为世界上
第一个采用5微
第三章 无人机航测任务设备
本章主要内容
3.1 光学相机
第二章 过程装备控制基础
水槽1的动态平衡关系为
qV1qV2 A1 d dh 1t
水槽2的动态平衡关系为
(2-11)
qV2
qV3
A2
dh 2 dt
(2-12)
式（2-11）和式（2-12）相加得
qV1qV3A 1d d1h tA2d d2h t
(2-13)
同理，在 qV2、 qV3 变化量很小时，水流出量与液位的关系近
似为
阶被控对象。其中，T 称为时间常数，K 称为被控对象的放大系数， 它们反映了被控对象的特性。
图2-1所示水槽的液位被控对象，在初始平衡状态时，流入量 qv!等于流出量qv2，液位稳定在H0上。在t0时刻，若流入量突然有 一阶跃变化量△qV1，则由式(2-5)求出相应的液位变化量
H K q V 1 (1 e (t t0 )/T )
稳定下来直至从水槽顶部溢出。这就是无自衡特性。无自衡特性
的被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求
较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警
系统。
(2)双容液位对象 双容水槽如图2-5所示。它有两个串联在一起的水槽，两水槽 之间的连通管具有阻力，因此两者的水位是不同的。来水qV1首先 进入水槽1，然后再通过水槽2 流出。被控变量是水槽2的液位 h2。 下面分析 h2在阀1开度扰动下的动态特性。 根据物料平衡方程可以写出两个关系式
容量滞后 c就是在响应曲线的拐点处作切线，切线与时间轴的交点
与被控变量开始变化的起点之间的时间间隔就是容量滞后时间 。 当传递滞后和容量滞后两者同时存在时，通常把两种滞后时间
加在一起，统称为滞后时间，用τ表示，即τ= 0 。c
2.1.3 对象特性的实验测定
对象的求取方法通常有两种：一种就是上面所介绍的公式法, 即数学方法；另一种是通过对被控对象的实验测试求出其特性参数, 即所谓的实验测定法。
qV1qV2 A1 d dh 1t
水槽2的动态平衡关系为
(2-11)
qV2
qV3
A2
dh 2 dt
(2-12)
式（2-11）和式（2-12）相加得
qV1qV3A 1d d1h tA2d d2h t
(2-13)
同理，在 qV2、 qV3 变化量很小时，水流出量与液位的关系近
似为
阶被控对象。其中，T 称为时间常数，K 称为被控对象的放大系数， 它们反映了被控对象的特性。
图2-1所示水槽的液位被控对象，在初始平衡状态时，流入量 qv!等于流出量qv2，液位稳定在H0上。在t0时刻，若流入量突然有 一阶跃变化量△qV1，则由式(2-5)求出相应的液位变化量
H K q V 1 (1 e (t t0 )/T )
稳定下来直至从水槽顶部溢出。这就是无自衡特性。无自衡特性
的被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求
较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警
系统。
(2)双容液位对象 双容水槽如图2-5所示。它有两个串联在一起的水槽，两水槽 之间的连通管具有阻力，因此两者的水位是不同的。来水qV1首先 进入水槽1，然后再通过水槽2 流出。被控变量是水槽2的液位 h2。 下面分析 h2在阀1开度扰动下的动态特性。 根据物料平衡方程可以写出两个关系式
容量滞后 c就是在响应曲线的拐点处作切线，切线与时间轴的交点
与被控变量开始变化的起点之间的时间间隔就是容量滞后时间 。 当传递滞后和容量滞后两者同时存在时，通常把两种滞后时间
加在一起，统称为滞后时间，用τ表示，即τ= 0 。c
2.1.3 对象特性的实验测定
对象的求取方法通常有两种：一种就是上面所介绍的公式法, 即数学方法；另一种是通过对被控对象的实验测试求出其特性参数, 即所谓的实验测定法。
过程装备控制技术1-1-1-1
(二） 实践教学
（1 ） （2 ） （3 ） （4 ） （5 ） （6 ） （7 ） （8 ） （9 ） （10） 10） （11） 11） （12） 12）
18学时 18学时
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 18
单容/ 单容/双容液位对象特性测定实验 液位传感器的工作原理和校验实验 水箱液位调节阀定值控制实验 管道压力定值控制实验 加热水箱温度定值控制实验 水箱液位与管道流量的串级控制实验 流量变频器定值控制实验 流量流量-液位前馈反馈控制实验 水箱液位位式控制实验 电动调节阀的流量特性测定实验 水箱液位PLC定值控制实验 水箱液位PLC定值控制实验 PLC 工控组态软件组态和控制实验
三 教学基本要求
掌握控制工程及自动化方面的基本知识和理论， 掌握控制工程及自动化方面的基本知识和理论 ， 掌握 过程控制系统设计的基本要求， 过程控制系统设计的基本要求 ， 初步具有完成自动控制系 统设计的能力。 统设计的能力。
前言 《过程装备控制技术》课程简介 过程装备控制技术》
教学环节、 四 教学环节、内容和学时分配
思考题P11：1 什么叫生产过程自动化? 生产过程自动 思考题P11： 什么叫生产过程自动化? P11 化主要包括了哪些内容? 化主要包括了哪些内容?
当某一设备的工艺条件发生 当某一设备的工艺条件发生 变化时 自动控制系统能自动地排 变化时，自动控制系统能自动地排 除各种干扰因素， 除各种干扰因素，使工艺参数始终 保持在预先规定的数值范围内， 保持在预先规定的数值范围内，以 保证生产维持正常或最佳的工艺操 作状态。 作状态。
过程装备控制技术
主 讲：李宏燕 联系方式：Email:Lhy联系方式：Email:Lhy-208@