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自動化儀表發展趨勢是:①、控製目標由實現過程工藝參數的穩定運行發展為以最優質量為指標的最優控製。
②、控製方法由模擬的反饋控製發展為數字式的開環預測控製;由傳統的手動定值調節器、PID調節器以及各種順序控製裝置,發展為以微型機構成的數字調節器和自適應調節器。
自動化技術的發展趨勢是係統化、柔性化、集成化和智能化。自動化技術不斷提高光電子、自動化控製係統、傳統製造等行業的技術水平和市場競爭力,它與光電子、計算機、信息技術的融合和創新,不斷創造和形成新的行業經濟增長點,同時不斷提供新的行業發展的管理戰略哲理。
並行工程(CE)、敏捷製造(AM)等。數控技術趨於模塊化、網絡化、多媒體和智能化;CAD/CAM係統面嚮産品的整個生命周期;自動控製內容發展到對産品質量的在綫監測與控製,設備運行狀態的動態監測、診斷和事故處理、生産狀態的監控和設備之間的協調控製與連鎖保護,以及廠級管理决策與控製等;係統網絡普遍以通用計算機網絡為基礎;自動化控製産品正嚮着成套化、係列化、多品種方向發展;以自動控製技術、數據通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性係統裝置成為國外工業過程控製的主導産品,現場總綫成為自動化控製技術發展的第一熱點;可編程控製器(PLC)與工業控製係統(DCS)的實現功能越來越接近,價格也逐步接近,目前國外自動控製與儀器儀表領域的前沿廠商已推出了類似PCS(Process Control System)的産品。 |
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自動化儀表分類方法很多,根據不同原則可以進行相應的分類。
按儀表所使用的能源分類,可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表(很少見);
按儀表組合形式,可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控製裝置;
按儀表安裝形式,可以分為現場儀表、盤裝儀表和架裝儀表;
根據儀表有否引入微處理機(器)又可分為智能儀表與非智能儀表。根據儀表信號的形式可分為模似儀表和數字儀表。 |
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顯示儀表根據記錄和指示、模擬與數字等功能,又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數顯儀表,其中記錄儀表又可分為單點記錄和多點記錄(指示亦可以有單點和多點),其中又有在紙記錄或無紙記錄,若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。
調節儀表可是以分為基地式調節儀表和單元組合式調節儀表。由於微處理機引入,又有可編程調節器與固定程序調節器之分。
執行器由執行機構和調節閥兩部分組成。執行機構按能源劃分有氣動執行器、電動執行器和液動執行器,按結構形式可以分為薄膜式、活塞式(氣缸式)和長行程執行機構。調節閥根據其結構特噗和流量特性不同進行分類,按結構特點分通常有直通單座、直通雙座、三通、角形、隔膜、蝶形、球閥、偏心旋轉、套筒(籠式)、閥體分離等,按流量特性分為直綫、對數(等面分比)、拋物綫、快開等。
這類分類方法相對比較合理,儀表覆蓋面也比較廣,但任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序,它們中間互有滲透,彼此溝通。例如變送器具有多種功能,溫度變送器可以劃歸溫度檢測儀表,差壓變送器可以劃歸流量檢測儀表,壓力變送器可以劃歸壓檢測儀表,若用兀壓法測液位可以劃歸物位檢測儀表,很難確切劃歸哪一類,中外單元組合儀表中的計算和輔助單元也很難歸併。 |
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儀器儀表(instrumentation)是用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質成分、物性參數等的器具或設備。真空檢漏儀、壓力表、測長儀、顯微鏡、乘法器等均屬於儀器儀表。廣義來說,儀器儀表也可具有自動控製、報警、信號傳遞和數據處理等功能,例如用於工業生産過程自動控製中的氣動調節儀表,和電動調節儀表,以及集散型儀表控製係統也皆屬於儀器儀表。
儀器儀表能改善、擴展或補充人的官能。人們用感覺器官去視、聽、嘗、摸外部事物,而顯微鏡、望遠鏡、聲級計、酸度計、高溫計等儀器儀表,可以改善和擴展人的這些官能;另外,有些儀器儀表如磁強計、射綫計數計等可感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的物理量;還有些儀器儀表可以超過人的能力去記錄、計算和計數,如高速照相機、計算機等。
發展歷史
儀器儀表發展已有悠久的歷史。據《韓非子•有度》記載,中國在戰國時期已有了利用天然磁鐵製成的指南儀器,稱為司南。古代的儀器在很長的歷史時期中多屬用以定嚮、計時或供度量衡用的簡單儀器。
17~18世紀,歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力的原理製成簡單的檢流計;利用光學透鏡製成的望遠鏡,奠定了電學和光學儀器的基礎。其它一些用於測量和觀察的各種儀器也遂逐漸得到了發展。19世紀到20世紀,工業革命和現代化大規模生産促進了新學科和新技術的發展,後來又出現了電子計算機和空間技術等,儀器儀表因而也得到迅速的發展。現代儀器儀表已成為測量、控製和實現自動化必不可少的技術工具。
分類
儀器儀表是多種科學技術的綜合産物,品種繁多,使用廣泛,而且不斷更新,有多種分類方法。按使用目的和用途來分,主要有量具量儀、汽車儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、駕駛儀器、無綫電測試儀器、載波微波測試儀器、地質勘探測試儀器、建材測試儀器、地震測試儀器、大地測繪儀器、水文儀器、計時儀器、農業測試儀器、商業測試儀器、教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。
屬於機械工業産品的儀器儀表有工業自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器,分析儀器、實驗室儀器與裝置、材料試驗機、氣象晦洋儀器、電影機械、照相機械、復印縮微機械、儀器儀表元器件、儀器儀表材料、儀器儀表工藝裝備等十三類。它們通用性較強,批量較大,或為儀器儀表工業所必需的基礎。
各類儀器儀表按不同特徵,例如功能、檢測控製對象、結構、原理等還可再分為若幹的小類或子類。如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、顯示儀表、調節儀表和執行器等;其中檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表和機械量測量儀表等;溫度測量儀表按測量方式又分為接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表;接觸式測溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。
其他各類儀器儀表的分類法大體類似,主要與發展過程、使用習慣和有關産品的分類有關。儀器儀表在分類方面尚無統一的標準,儀器儀表的命名也存在類似情況。
在現實實際工作中,我們經常將儀器儀表分為兩個大類:自動化儀表和便攜式儀器儀表,自動化儀表指需要固定安裝在現場的儀表,也稱現場安裝儀器儀表或者表盤安裝儀器儀表,這類儀表需要和其他設備配套使用,以完成某一項或幾項功能;便攜式儀器儀表是指單獨使用,有時也叫檢測儀器儀表,一般分臺式和手持兩種。儀器儀表還有一種分類,叫一次儀表和二次儀表,一次儀表指傳感器這類直接感觸被測信號的部分,二次儀表指放大、顯示、傳遞信號部分。
性能
衡量儀器儀表性能的主要技術指標有精確度、靈敏度、響應時間等。精確度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級來表示,例如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等。0.1級表儀表總的誤差不超過±1.0%範圍。精確度等級數小,說明儀表的係統誤差和隨機誤差都小,也就是這種儀表精密。靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比,它反映儀表能夠測量的最小被測量。響應時間是指儀表輸入一個階躍量時,其輸出由初始值第一次到達最終穩定值的時間間隔,一般規定以到達穩定值的95%時的時間為準。此外,還有重複性、綫性度、滯環、死區、漂移等性能技術指標。
發展趨勢
科學技術的進步不斷對儀器儀表提出更高更新的要求。儀器儀表的發展趨勢是不斷利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件,例如利用超聲波、微波、射綫、紅外綫、核磁共振、超導、激光等原理和采用各種新型半導體敏感元件、集成電路、集成光路、光導纖維等元器件。其目的是實現儀器儀表的小型化,減輕重量、降低生産成本和更便於使用與維修等。另一重要的趨勢是通過微型計算機的使用來提高儀器儀表的性能,擔高儀器儀表本身自動化、智能化程度和數據處理能力。儀器儀表不僅供單項使用,而且可能過標準接口和數據通道與電子計算機結合起來,組成各種測試控製管理綜合係統,滿足更高的要求。
一些種類
1、溫度儀表
玻璃溫度計 雙金屬溫度計 壓力式溫度計 熱電偶 熱電阻 非接觸式溫度計 溫度控製(調節)器 溫度變送器 溫度校驗儀表 溫度傳感器 溫度測試儀
2、壓力儀表
壓力計 壓力表 壓力變送器 差壓變送器 壓力校驗儀表 減壓器 胎壓計 氣壓自動調節控製儀器 液壓自動調節控製儀器 壓力傳感器
3、流量儀表
流量計 流量傳感器 流量變送器 水表 煤氣表 液位變送器 液位繼電器 液位計 油表 水位計 液位控製器 計量儀
4、電工儀器儀表
電流表 電壓表 電流功率頻率表 電流分配 測電筆 斷路器 開關 接觸器 繼電器 接綫端子 調壓器
電壓監測儀 智能電力監測儀 穩壓器 兆歐表 鉗形表 萬用表 電量變送器 電流變送器 鎮流器 整流器
5、電子測量儀器
LCR測量儀 物位儀 粘度計 示波器 信號發生器
6、分析儀器
色譜儀 色譜配件 光度計 水分測定儀 天平 熱學式分析儀器 射綫式分析儀器 波譜儀 物理特性分析儀器 攝影儀器 頻譜分析儀
7、光學儀器
光度計 折射儀 濾光片,濾色片 棱鏡,透鏡 分光儀 色差計 光電子,激光儀器 顯微鏡 望遠鏡 放大鏡 經緯儀 水準儀 光譜儀
8、工業自動化儀表
控製係統 調節儀器 多功能儀器 加熱設備 繞綫機 裝置 智能儀表 安全柵 變頻器 模塊 無紙記錄儀 探頭 放大器 加速度傳感器 測速傳感器 位移傳感器 轉速傳感器 電流傳感器 張力傳感器
9、實驗儀器
天平儀器 恆溫實驗設備 真空測量儀器 熱量計 培養箱 恆溫箱 腐蝕試驗箱 硬度計 乾燥箱 烘箱 振蕩器 攪拌器 離心機 水(油)浴鍋 恆溫水箱 |
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zidonghua yibiao
自動化儀表
instruments
由若幹自動化元件構成的,具有較完善功能的自動化技術工具。它一般同時具有數種功能,如測量、顯示、記錄或測量、控製、報警等。廣義地說,自動化儀表這一術語還可以把自動化元件和自動化設備包括在內,代替自動化技術工具一詞。見自動檢測儀表、顯示記錄儀表、巡回檢測裝置、模擬調節儀表、單元組合儀表、組裝式綜合控製裝置、防爆儀表等。
(吳欽煒)
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- : instrument and meter for automation
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