自动化仪表的基本结构.ppt

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1、自动化仪表的重要品质指标,1,基本误差：由于仪表结构中的间隙、摩擦、刻度不均等原因造成的误差，即仪表本身缺陷所造成的误差。,附加误差：仪表在使用中，由于外间条件的影响，如环境温度、湿度、震动等一起的误差。,自动化仪表的重要品质指标,2、绝对误差：又叫指示误差,若仪表表示的被测数值为A，而被测参数的真值是A0，则绝对误差A=A-A0 3、相对误差：仪表的绝对误差占该仪表指示指的百分比。4、仪表的精度：测量中的最大指示误差占仪表测量范围的百分比去掉百分号的数字就是仪表精度等级。,自动化仪表的重要品质指标,5、仪表的灵敏度：仪表对输入信号开始有反应的灵敏程度。即输入变化量与输出变化量的比值。6、仪表

2、的不灵敏区域：当输入信号有微小变化时，输出乃然没有变化，这就是不灵敏区域，7、灵敏限：引起仪表输出有微小变化时，所需输入量的最小变化值，一般为不灵敏区域的1/2,自动化仪表的重要品质指标,8、仪表的差变:指在外界条件不变的情况下，多次由不同方向是仪表输入同一真值时，仪表指示指之间的最大误差。,气动仪表的元部件及组成原理,1、弹性元件：,弹性支撑元件：用来增强弹性敏感元件的刚度。,例如：螺旋弹簧、片簧等,弹性敏感元件：将承受的压力或轴向推力转变成位移信号。,例如：波纹管、金属膜片、橡胶膜片等。,气动仪表的元部件及组成原理,P为气压信号压力，s为波纹管的位移，Fe是波纹管的有效面积，E是波纹管和支

3、撑弹簧的总刚度,实验表明压缩拉升变形就有跟好的线性关系，在实际安装波纹管时，常采用预压缩来提高波纹管的线性使用范围。,气动仪表的元部件及组成原理,2、节流元件：分类,横节流孔,变节流孔,毛细管式,小孔式,圆锥圆锥型,圆柱圆锥型,圆球圆锥型,气动仪表的元部件及组成原理,毛细管式 小孔式,其主要是由不锈钢或者玻璃管制成，直径为0.180.3mm,小孔是有下列几种规格：0.25mm、0.30mm、0.5mm。长度为4mm,气动仪表的元部件及组成原理,变节流孔,变节流孔的气阻R特调，常用变节流孔组成变节流阀，用于调整比例带，积分时间，微分时间。,气动仪表的元部件及组成原理,我们常用气阻来表示节流元件对

4、气体流动阻碍作用，若气体在节流孔中处于层流状体时，气阻R，压降p，流量G之间的关系为：恒节流孔的内径不能调整，气阻为很定制，变节流孔的气阻可以调整。,气动仪表的元部件及组成原理,3、气体容室：简称气容，在启动仪表和气路中，能贮存和放出气体，对压力变化起惯性作用，主要有：,气动仪表的元部件及组成原理,气容C表示一个气体容室贮存空气量的能力，其大小是由气体容室的体积决定，体积越大气容越大。物理意义为：气体容室内，每升高单位压力所需增加的空气量,气动仪表的元部件及组成原理,定容气容,弹性气容,气动仪表的元部件及组成原理,4、喷嘴挡板机构：其实气动仪表最精密的原件，它的作用是把挡板微小的位移转换成相应

5、的气压信号。主要由节流孔1，喷嘴3、挡板4、背压室组成。,气动仪表的元部件及组成原理,喷嘴挡板机构静态特性曲线,p=K1*h,气动仪表的元部件及组成原理,5、气动功率放大器：1、喷嘴挡板机构中的恒节流的流通面积很小，工作是输出的空气量很少，很难直接推动执行机构，为此几乎所有的气动仪表，在喷嘴挡板机构的输出端串联一个气动功率放大器，对喷嘴挡板输出的压力信号进行流量放大，或流量压力放大，即功率放大。,气动仪表的元部件及组成原理,耗气型气动功率放大器结构原理图,p出=K2*pd,气动仪表的元部件及组成原理,二、气动仪表的基本环节：,气动仪表的元部件及组成原理,1气动仪表的放大环节：,气动仪表的元部件

6、及组成原理,2、气动仪表的反馈环节：（1）节流分压器,气动仪表的元部件及组成原理,如果P2通大气，即，则上式可简化为 式中，K RRFR0称为节流分压器的分压系数，K值的大小取决于变节流阀的开度，当RF一定时，K是常数，,气动仪表的元部件及组成原理,P1随P0成比例变化。若P0不变，改变可调气阻RF，可改变P1与P0之间的比值，变节流阀全开时，RF=0，P1=P0；当变节流阀全关时，RF，P10。因此，改变变节流阀的可调气阻，可使K在01之间变化。在调节器中，利用节流分压器作为反馈环节，可实现比例作用，改变变节流阀的可调气阻可用来调整调节器的比例带。,气动仪表的元部件及组成原理,（2）节流盲室

7、：就是在节流元件后面串联一个定容气室构成,气动仪表的元部件及组成原理,式中，dm/dt=G是进入盲室的空气流量，这个空气流量就等于流经气阻的流量（PiP0）/R0T=RC，可见，节流盲室是一个惯性环节，T是该环节的时间常数。如果Pi是一个阶跃变化量，对上面的微分方程求解得,气动仪表的元部件及组成原理,由图可见P0的变化速度取决于T的大小。因C是固定不变的，故改变气阻值可调整时间常数T。T越大P0变化越缓慢，T小则P0变化快。在调节器中，实现积分作用就是用节流盲室作为反馈环节实现的，而此时改变气阻值就可调整积分时间。,气动仪表的元部件及组成原理,（3）比例惯性环节：主要由弹性气室（波纹管E与壳体

8、之间的腔室）、波纹管E、气阻R、连接管路,气动仪表的元部件及组成原理,3、气动仪表的比较环节：在气动仪表的放大环节和反馈环节是通过气动比较环节联结起来的，比较环节对两个或两个以上信号进行综合和比较，在比较环节上输入信号和反馈信号所起的作用，是按线性叠加的关系进行综合的，也就是比较环节的输出等于各信号的代数和。只有输入信号与反馈信号始终进行比较，仪表才能有稳定的输出。,气动仪表的元部件及组成原理,（1）位移平衡原理 位移平衡原理的特点是输入信号和反馈信号均已位移的形式在比较环节上进行比较，即输入信号使挡板开度的位移量。正好被反馈信号使挡板的位移量所平衡，挡板两次开度变化的综合，本保持原开度不变（有一微小变化，可忽略不计)。,气动仪表的元部件及组成原理,（2）力平衡原理 位移平衡原理的特点是输入信号和反馈信号均已力的形式在比较环节上进行比较，即输入信号转换成一个作用力信号。使挡板产生一个位移，这个位移正好为反馈信号所转换成的作用力使挡板产生的位移所平衡，经两次位移，挡板的开度基本没有变化，因此，这种平衡原理是在比较环节上，输入信号与反馈信号作用力的比较。,气动仪表的元部件及组成原理,（3）力矩平衡原理 力矩平衡原理的特点是输入信号和反馈信号均已力矩的形式在比较环节上进行比较，即在比较环节上，输入信号产生的力矩，正好为反馈信号产生的力矩所平衡，故整个比较环节上几乎没有位移。,