儀器儀表基礎知識

　　有關壓力的一些解釋：

　　1、 大氣壓：地球表面上的空氣柱因重力而產生的壓力。它和所處的海拔高度、緯度及氣象狀況有關。

　　2、 差壓(壓差)：兩個壓力之間的相對差值。

　　3、 絕對壓力：介質(液體、氣體或蒸汽)所處空間的所有壓力。

　　絕對壓力是相對零壓力而言的壓力。

　　4、 表壓力(相對壓力)：如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個正值，那么這個正值就是表壓力，即表壓力=絕對壓力-大氣壓>0。

　　5、 負壓(真空表壓力)：和“表壓力“相對應，如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個負值，那么這個負值就是負壓力，即負壓力=絕對壓力-大氣壓<0。

　　6、 靜態(tài)壓力：一般理解為“不隨時間變化的壓力，或者是隨時間變化較緩慢的壓力，即在流體中不受流速影響而測得的表壓力值”。

　　7、 動態(tài)壓力：和“靜態(tài)壓力”相對應，“隨時間快速變化的壓力，即動壓是指單位體積的流體所具有的動能大小�！蓖ǔＳ�1/2ρν2計算。式中ρ—流體密度;v—流體運動速度�！�

　　HART協(xié)議和現場總線技術有哪些異同?

　　HART和現場總線技術都可以實現對現場設備的狀態(tài)、參數等進行遠程訪問。同時，兩種技術都支持在一條總線上連接多臺設備的聯(lián)網方式。HART和現場總線都采用設備描述，實現設備的互操作和綜合運用。所以，它們之間有一定的相似之處。

　　它們之間的不同有以下四點：

　　1)現場總線采用真正的全數字通信，而HART是以FSK方式疊加在原有的4～20mA模擬信號上的，因此可以直接聯(lián)入現有的DCS系統(tǒng)中而不需要重新組態(tài);

　　2)現場總線多采用多點連接，HART協(xié)議一般僅在做監(jiān)測運用的時候才會采用多點連接方式;

　　3)用現場總線組成的控制系統(tǒng)中，設備間可以直接進行通信，而不需要經過主機干預;

　　4)現場總線設備相對HART設備而言，可以提供更多的診斷信息。

　　所以現場總線設備適用于高速的網絡控制系統(tǒng)中，而HART設備的優(yōu)越性則體現在與現有模擬系統(tǒng)的兼容上。

　　智能壓力/差壓變送器較模擬變送器有什么優(yōu)越性?

　　智能化儀表的優(yōu)越性主要有：

　　對儀表制造過程——簡化調校過程、補償傳感器缺陷(如線性化、環(huán)境因素補償等)、提高儀表性能、降低制造成本、可形成多參數復合儀表。

　　對儀表安裝調試過程——簡化安裝調試過程(如對線、清零)、降低安裝調試成本。

　　對儀表運行過程——提高測量質量、有利于進行軟測量、便于儀表的維護校驗和資產管理(需要系統(tǒng)和設備管理軟件的支持)。

　　壓力/差壓變送器有哪些選型原則?

　　在壓力/差壓變送器的選用上主要依據：以被測介質的性質指標為準，以節(jié)約資金、便于安裝和維護為參考。如被測介質為高黏度易結晶強腐蝕的場合，必須選用隔離型變送器。

　　在選型時要考慮它的介質對膜盒金屬的腐蝕，一定要選好膜盒材質，變送器的膜盒材質有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質等。

　　在選型時要考慮被測介質的溫度，如果溫度高一般為200℃～400℃，要選用高溫型，否則硅油會產生汽化膨脹，使測量不準。

　　在選型時要考慮設備工作壓力等級，變送器的壓力等級必須與應用場合相符合。從選用變送器測量范圍上來說，一般變送器都具有一定的量程可調范圍，最好將使用的量程范圍設在它量程的1/4～3/4段，這樣精度會有保證，對于微差壓變送器來說更是重要。實踐中有些應用場合(液位測量)需要對變送器的測量范圍遷移，根據現場安裝位置計算出測量范圍和遷移量，遷移有正遷移和負遷移之分。

　　為何變送器輸出固定在20.8mA?如何解決?

　　變送器輸出固定在20.8mA，表示當前主過程變量大于傳感器的設定量程上限，儀表處于輸出飽和狀態(tài)�？梢赃M行以下幾項檢查：

　　1)檢查設定的傳感器量程上限或傳感器極限量程是否大于或等于當前被測信號，確定所選的傳感器型號和設定量程的正確性;

　　2)檢查導壓管是否存在泄漏或堵塞，如果使用引壓閥，檢查閥門是否完全打開;

　　3)確認引入的被測信號是穩(wěn)定的輸入量;如果被測量是液體，確認不存在殘留氣體;如果被測量事干燥氣體，確認不存在液體;

　　4)檢查傳感器法蘭測是否存在沉淀，法蘭是否有被腐蝕現象;

　　5)如果是遠傳法蘭型變送器，檢查兩個被測信號間是否存在位差，計算由位差所引起的差壓是否大于傳感器量程;

　　6)檢查供電電源是否在12V～24VDC之間;

　　7)利用手持操作器對儀表進行自檢和參數讀取，檢驗是否智能電子部件故障或未經初始化。

　　變送器的維護包括哪些工作?

　　變送器的維護工作主要包括以下幾個方面：

　　1) 巡回檢查：

　　儀表指示情況，儀表示值有無異常;

　　氣動變送器氣源壓力是否正常;

　　電動變送器電源電壓是否正常;

　　環(huán)境溫度、濕度、清潔狀況;儀表和工藝接口、導壓管和閥門之間有無泄漏、腐蝕。

　　2) 定期維護：

　　定期檢查零點，定期進行校驗;

　　定期進行排污、排凝、放空;

　　定期對易堵介質的導壓管進行吹掃，定期灌隔離液。

　　3) 設備大檢查：

　　檢查儀表使用質量，達到準確、靈敏，指示誤差、靜壓誤差符合要求，零位正確;

　　儀表零部件完整無缺，無嚴重銹垢、損壞，銘牌清晰無誤，緊固件不得松動，接插件接觸良好，端子接線牢固;技術資料齊全、準確、符合管理要求。

　　質量流量控制器的工作壓差范圍是個什么概念?

　　質量流量控制器(MFC)中設置有一個氣體流量調節(jié)閥門，閥門能使通過控制器的流量從零調節(jié)到測量的滿量程，在工作的過程當中，控制器的入口和出口之間會產生一個氣壓降，即壓差。MFC的工作壓差范圍通常為0.1～0.3MPa，若壓差低于最低值(0.1 MPa)，有可能控制達不到滿量程值;若高于最高值(0.3MPa)，有可能關閉時流量不能小于2%F.S。用戶使用MFC時，無論用戶工作的反應室是真空還是高壓，應做到使MFC進出氣兩端的壓差保持在所要求壓差范圍之內，并且要求氣壓要相對穩(wěn)定。

　　電磁流量計常見故障現象有哪些?

　　電磁流量計常見故障現象有：

　　(1)無流量信號;(2)輸出晃動;(3)零點不穩(wěn);(4)流量測量值與實際值不符;(5)輸山信號超滿度值5類。

　　經常采用的檢查手段或方法及其檢查內容有哪些?

　　(1)通用常規(guī)儀器檢查

　　(2)替代法 利用轉換器和傳感器間以及轉換器內務線路板部件間的互換性，以替代法判別故障所在位置。

　　(3)信號蹤跡法 用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試電磁流量轉換器。

　　檢查首先從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器，以判斷故障發(fā)生在轉換器及其后位儀表還足在轉換器的上位傳感器發(fā)生的。若足轉換器故障，如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內線路板作替代法調試;若是傳感器故障需要試調換時，因必須停止運行，關閉管道系統(tǒng)，因涉及面廣，常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器，試換工程量大，通常只有在作完其他各項檢查，最后才下決心，卸下管道檢查傳感器測量管內部狀況或調換。

　　使用超聲波流量計應注意哪些問題?

　　(1)根據介質、流量及工作場地的不同，選擇合適的流量計型式;

　　(2)根據不同型式的超聲波流量計以合理的方式安裝換能器;

　　(3)定期維護，經常檢查流量計工作狀態(tài)、顯示器的連接;

　　(4)定期校準流量計。

　　我廠污水排放測量用的是電磁流量計，流量計安裝前經過了檢定，可計量數據一直和其他流量計指示的量值不一致，原因何在?

　　極有可能是安裝位置不對。若流量計裝于系統(tǒng)的最高處，管道中的氣泡會嚴重影響計量精度;或流量計裝在流體向下流動的垂直管道上，有可能產生非滿管流。建議將流量計裝在系統(tǒng)位置較低的水平管道上或向上流動的垂直管道上，最好在系統(tǒng)中安裝消氣器或排氣閥

　　什么是質量流量計?什么是質量流量控制器?

　　質量流量計，即Mass Flow Meter(縮寫為MFM), 是一種精確測量氣體流量的儀表，其測量值不因溫度或壓力的波動而失準，不需要溫度壓力補償。

　　質量流量控制器, 即Mass Flow Controller(縮寫為MFC), 不但具有質量流量計的功能，更重要的是，它能自動控制氣體流量，即用戶可根據需要進行流量設定，MFC自動地將流量恒定在設定值上，即使系統(tǒng)壓力有波動或環(huán)境溫度有變化，也不會使其偏離設定值。簡單地說,質量流量控制器就是一個穩(wěn)流裝置, 是一個可以手動設定或與計算機聯(lián)接自動控制的氣體穩(wěn)流裝置。

　　質量流量計/質量流量控制器的主要優(yōu)點是什么?

　　(1)流量的測量和控制不因溫度或壓力的波動而失準。

　　對于多數流量測控系統(tǒng)而言，很難避免系統(tǒng)的壓力波動及環(huán)境和介質的溫度變化。對于普通的流量計，壓力及溫度的波動將導致較大的誤差;對于質量流量計/質量流量控制器，則一般可以忽略不計。

　　(2)測量控制的自動化

　　質量流量計/質量流量控制器可以將流量測量值以輸出標準電信號輸出。這樣很容易實現對流量的數字顯示﹑累積流量自動計量﹑數據自動記錄﹑計算機管理等。對質量流量控制器而言，還可以實現流量的自動控制。通常, 模擬的MFC/MFM輸入輸出信號為0～+5V或4～20mA, 數字式MFC/MFM還配有RS232或RS485數字串行通訊口, 能非常方便地與計算機連接, 進行自動控制。

　　(3)精確地定量控制流量

　　質量流量控制器可以精確地控制氣體的給定量，這對很多工藝過程的流量控制﹑對于不同氣體的比例控制等特別有用。

　　(4)適用范圍寬

　　有很寬的工作壓力范圍，我們的產品可以從真空直到10MPa; 可以適用于多種氣體介質(包括一些腐蝕性氣體，如HCL);有很寬的流量范圍，我們的產品最小流量范圍可達0～5 sccm，最大流量范圍可達0～200 slm。流量顯示的分辨率可達滿量程的0.1%, 流量控制范圍是滿量程的2～100% (量程比為-- 50:1), 因此在很多領域得到廣泛應用。

　　雷達物位測量裝置前景廣闊

　　我國這些年工業(yè)發(fā)展迅速，種類逐漸齊全，而物位測量儀表作為工業(yè)生產不可缺少的重要儀表，需求量很大。巨大市吸引力也造成了激烈的競爭。雖然目前國內物位儀表生產廠家眾多，但大多是技術含量較低、精度比較低的產品，即便銷量可觀，經濟效益也不可觀。怎樣的產品才能有效的占領國內物位儀表市場呢，關鍵在于開發(fā)和生產先進，精確的高檔產品。

　　根據有關機構的調查顯示，在物位測量裝置的選購標準中，最受人們關注的因素依次是：精度，可靠性，耐久性，操作簡易度，價格，技術支持等。很明顯，精度是人們關心的首要參數。而很多市場預測也驗證了這一觀點。

　　根據ARC咨詢集團的研究報告顯示，雷達物位測量裝置將是連續(xù)物位測量領域前景最被看好的測量裝置。當有效的控制成本和提高效益對于使用者越來越重要的時候，高精度的測量裝置變得越來越受歡迎。隨著價格的下降和人們對其技術的認可度不斷提高，雷達測量裝置在工業(yè)上的使用也變得越來越廣泛，而不是僅僅在油箱中使用。因此，雷達物位測量裝置以其技術上的不斷革新而占領著越來越大的市場份額。ARC預計全球雷達式物位儀表市場到2007年將達到3.88億美元，年增長率為10.3%。雷達式物位儀表取得這一可觀增長率時，其他物位測量技術正奮力爭取一位數的年增長率

　　和許多傳統(tǒng)的水平測量工藝不同，雷達測量裝置具有非常高的精度，并能夠適應各種非常惡劣的測量環(huán)境，測量時不依賴過程密度，壓力和溫度等環(huán)境因素，制造商們利用這些優(yōu)點給使用者提供越來越好的產品。隨著雷達式物位技術進入其生命周期成熟期，其廣泛采用在很大程度上受其快速ROI(投資回報)、低維護及高可靠性特點的驅動。用戶相信，雷達式物位儀表能提供高性價比，且即使在數量不斷增加的情況下也能順利實施。而作為一種首次用于罐儲量測量的物位測量技術，標志著雷達物位裝置已在更廣闊的過程物位測量領域中取得了重大進展。

　　在ARC的研究報告中，接觸式和非接觸式物位測量裝置總體被分為3類：高端產品，中端產品和低端產品�？偟膩碚f，雷達測量裝置會有很好的市場前景，但仍然會受到傳統(tǒng)測量裝置的“挑戰(zhàn)”，供應商們最好根據自己的市場份額和整個市場的增長速度來制定自己的市場策略。目前被過程控制行業(yè)看好的回路供電測量儀表(Loop powered devices)，目前已經非常普遍。此外，電池供電及無線雷達式物位儀表亦開始在市場上出現。各種相關技術的不斷進步和雷達式物位計的成本的有效控制，正有效的促進著雷達式物位儀表市場的不斷增長。用雷達式物位儀表來取代傳統(tǒng)物位測量技術，將為雷達供應商帶來巨大的商機。

　　目前國內常用的氣體傳感器有哪些?

　　目前按照氣敏特性來分，主要分為：半導體型、電化學型、固體電解質型、接觸燃燒型、光化學型等氣體傳感器，又以前兩種最為普遍。

　　請介紹一下半導體型氣體傳感器的優(yōu)缺點。

　　自從1962年半導體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器問世以來，半導體氣體傳感器已經成為當今應用最普遍、最實用的一類氣體傳感器。它具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。不足之處是必須在高溫下工作、對氣體或氣味的選擇性差、元件參數分散、穩(wěn)定性不理想、功率高等方面。

　　半導體傳感器為什么需要加熱?

　　半導體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣體分子在薄膜表面進行還原反應以引起傳感器電導率的變化。為了消除氣體分子達到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應。傳感器內的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導致溫度太低反應不充分。

　　電化學氣體傳感器是怎樣工作的?

　　電化學氣體傳感器是通過檢測電流來檢測氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以檢測許多有毒氣體和氧氣，后者還能檢測血液中的氧濃度。電化學傳感器的主要優(yōu)點是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。

　　半導體傳感器和電化學傳感器的區(qū)別?

　　半導體傳感器因其簡單低價已經得到廣泛應用，但是又因為它的選擇性差和穩(wěn)定性不理想目前還只是在民用級別使用。而電化學傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應用在幾乎所有工業(yè)場合。

　　固態(tài)電解質氣體傳感器是怎樣的?

　　顧名思義，固態(tài)電解質就是以固體離子導電為電解質的化學電池。它介于半導體和電化學之間。選擇性，靈敏度高于半導體而壽命又長于電化學，所以也得到了很多的應用，不足之處就是響應時間過長。

　　接觸燃燒式氣體傳感器是怎樣的?

　　接觸燃燒式氣體傳感器只能測量可燃氣體。又分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式，原理是氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃氣體在表面或者在催化劑作用下燃燒，由于燃燒使氣敏材料溫度升高從而電阻發(fā)生變化。后者因為催化劑的關系具有廣普特性應用更廣。

　　光學式氣體傳感器是怎樣的?

　　光學式氣體傳感器主要包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等等，主要以紅外吸收型為主。由于不同氣體對紅外波吸收程度不同，通過測量紅外吸收波長來檢測氣體。目前因為它的結構關系一般造價頗高。

　　選擇紅外測溫儀時要考慮哪些因素?

　　應考慮以下因素

　　a) 類型

　　根據現場要求，可選手持式(便攜式)或固定式(在線式)。

　　手持式測溫儀特點：體積小，重量輕，電池供電，適合隨身攜帶，可隨時進行溫度的檢測和記錄，有光學瞄準或激光瞄準裝置，操作非常簡單，只需輕輕一扣扳機，就能進行溫度測量。

　　固定式測溫儀特點：固定安裝在工業(yè)現場，可以24小時連續(xù)監(jiān)測，與計算機相連，閉環(huán)控制。加裝保護套和風冷、水冷裝置，可以在惡劣環(huán)境及315℃的高溫條件下工作。

　　b) 測溫范圍

　　測溫儀量程要滿足使用要求。

　　c) 距離系數

　　距離系數D:S是測溫儀和被測物之間的距離與被測物直徑的比值。此系數越大，表明測溫儀的光學分辨率越高。即測同一物體，距離系數越大的測溫儀，可以在更遠的距離測量。

　　一般來說，距離系數大的測溫儀，靈敏度高，價格也高一些。

　　d) 最小目標

　　當被測物較小時，就要考慮測溫儀的最小測量目標能否滿足使用要求。

　　分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)主要應用在什么領域?

　　目前分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)主要應用在

　　a) 水庫大壩，主要是溫度監(jiān)控、混凝土大壩監(jiān)控、滲漏檢測及定位、水滲漏路徑的定位、下沉過程的測量、變形測量、巖層研究。

　　b) 電力，主要是電線電纜的溫度測量、火災的早期探測、對電線及電纜的測量。

　　c) 地熱發(fā)電廠，鑿洞內部的溫度檢測、熱反應測試、鑿洞周圍區(qū)域的環(huán)境監(jiān)控、熱液體設施的溫度測量、高溫、干燥地層設施的溫度測量。

　　d) 隧道，收縮壓力的測量、長期的測量、裂縫及損壞的監(jiān)控、火災檢測。

　　e) 橋梁，安裝過程的測量、變形測量、裂縫及損壞的監(jiān)控、負荷試驗的測量。

　　f) 熱水管道原油管道等，溫度監(jiān)控、管道及滲漏的檢測、滲漏處的定位、建筑物質量的控制。

　　分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)的技術原理是什么?

　　該技術主要依據光纖的光時域反射(OTDR)和光纖的背向喇曼散射溫度效應。激光脈沖射入光纖內部，光子與光纖材料分子在內部相互作用，一部分光被反射回來，反射光攜帶著被散射光子運動的熱信息。因此，被反射回來光的光譜攜帶了光纖的溫度信息，可以測量沿光纖每一點的溫度。

　　光譜的分析包括激光在光纖中的傳播速率，通常(像雷達原理)和光的速度一樣，用很短的時間間隔(比如1米)去掃描整個光纖的長度，根據這樣沿光纖的溫度分布就可以決定了。需要提出的是所測得的每一點溫度是一段光纖上的平均溫度。由于光的速度很快，因此一條數千米長的光纖可以在不到一秒的時間內掃描完畢。

　　分布光纖溫度傳感技術設備包括兩部分：傳感光纜和主機。光纜里面通常有若干根光纖組成，光纖是溫度敏感材料，因此沿著光纖(光纜)可以連續(xù)測量任意一點的溫度。這就是一種研究溫度變化的設備。

　　傳感器

　　能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉換元件組成。

　�、� 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應)被測量的部分。

　�、� 轉換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應)的北側量轉換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。

　�、� 當輸出為規(guī)定的標準信號時，則稱為變送器。

　　2.測量范圍

　　在允許誤差限內被測量值的范圍。

　　3. 量程

　　測量范圍上限值和下限值的代數差。

　　4. 精確度

　　被測量的測量結果與真值間的一致程度。

　　5.重復性

　　在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續(xù)測量所得結果之間的符合程度：

　　相同測量方法：

　　相同觀測者：

　　相同測量儀器：

　　相同地點：

　　相同使用條件：

　　在短時期內的重復。

　　6. 分辨力

　　傳感器在規(guī)定測量范圍圓可能檢測出的被測量的最小變化量。

　　7. 閾值

　　能使傳感器輸出端產生可測變化量的被測量的最小變化量。

　　8. 零位

　　使輸出的絕對值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

　　9. 激勵

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。

　　10. 最大激勵

　　在市內條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

　　11. 輸入阻抗

　　在輸出端短路時，傳感器輸入的端測得的阻抗。

　　12. 輸出

　　有傳感器產生的與外加被測量成函數關系的電量。

　　13. 輸出阻抗

　　在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。

　　14. 零點輸出

　　在市內條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。

　　15. 滯后

　　在規(guī)定的范圍內，當被測量值增加和減少時，輸出中出現的最大差值。

　　16. 遲后

　　輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。

　　17. 漂移

　　在一定的時間間隔內，傳感器輸出終于被測量無關的不需要的變化量。

　　18. 零點漂移

　　在規(guī)定的時間間隔及室內條件下零點輸出時的變化。

　　19. 靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應的輸入量增量之比。

　　20. 靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準曲線斜率的變化。

　　21.熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22. 熱零點漂移

　　由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。

　　23. 線性度

　　校準曲線與某一規(guī)定只限一致的程度。

　　24. 菲線性度

　　校準曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。

　　25.長期穩(wěn)定性

　　傳感器在規(guī)定的時間內仍能保持不超過允許誤差的能力。

　　26. 固有憑率

　　在無阻力時，傳感器的自由(不加外力)振蕩憑率。

　　27. 響應

　　輸出時被測量變化的特性。

　　28.補償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規(guī)定極限內的零平衡所補償的溫度范圍。

　　29. 蠕變

　　當被測量機器多有環(huán)境條件保持恒定時，在規(guī)定時間內輸出量的變化。

　　30. 絕緣電阻

　　如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。