過程檢測與控制

本書可作為高職高專電氣自動化技術專業及相關專業儀表與自動控制類課程的教材，也可供從事過程控制工作的工程技術人員參考。本書以過程控制系統為體系，全面系統地介紹了過程檢測裝置和過程控制裝置的原理及應用，過程控制系統的組成、原理、設計、分析等知識，並附有典型的應用實例。 ^[1] 

全書共分12章，內容包括温度、壓力、流量、物位的測量，過程分析儀器，過程控制儀表與裝置，過程控制系統的基本概念，單迴路、串級、比值、前饋、均勻、選擇性控制系統，計算機過程控制系統和典型控制系統應用實例。 ^[1] 

第1章温度測量1

1.1概述1

1.1.1温度測量1

1.1.2測温方法及測量儀表的分類1

1.1.3温標3

1.2熱電偶測温4

1.2.1熱電偶的測温原理4

1.2.2熱電偶的基本定律及其應用7

1.2.3熱電偶材料8

1.2.4熱電偶結構11

1.2.5熱電偶冷端補償問題12

1.2.6熱電偶的檢定15

1.3熱電阻温度計17

1.3.1測量原理17

1.3.2工業用熱電阻18

1.3.3熱電阻的結構21

1.4輻射測温22

1.4.1輻射測温的基本概念和定律22

1.4.2光學高温計24

1.4.3全輻射高温計26

1.5小結28

思考題與習題28

第2章壓力測量30

2.1壓力與單位30

2.1.1壓力的概念30

2.1.2壓力測量儀表的分類31

2.2液柱式壓力計32

過程檢測與控制目錄2.3活塞式壓力計35

2.3.1結構及測量原理35

2.3.2產生誤差的影響因素36

2.4彈性壓力計37

2.4.1彈性元件37

2.4.2彈簧管壓力錶39

2.4.3膜盒式微壓計41

2.5小結41

思考題與習題42

第3章流量測量43

3.1差壓式流量計43

3.1.1差壓式流量計測量流量的基本原理43

3.1.2差壓式流量計組成46

3.1.3標準節流裝置47

3.2容積式流量計51

3.2.1容積式流量計概述51

3.2.2橢圓齒輪流量計52

3.2.3腰輪流量計53

3.2.4旋轉活塞式流量計53

3.2.5刮板式流量計54

3.3轉子流量計55

3.3.1轉子流量計的特點及分類55

3.3.2轉子流量計的工作原理55

3.4質量流量計59

3.4.1概述59

3.4.2直接式質量流量計60

3.4.3間接式質量流量計61

3.5電磁流量計64

3.5.1概述64

3.5.2電磁流量計的測量原理64

3.5.3電磁流量變送器的結構65

3.5.4電磁流量計的干擾67

3.5.5電磁流量轉換器70

3.5.6電磁流量計的安裝和使用71

3.6靶式流量計71

3.6.1靶式流量計的工作原理71

3.6.2靶式流量計的安裝72

3.7渦輪流量計73

3.7.1概述73

3.7.2渦輪流量計的結構74

3.7.3渦輪流量計的工作原理75

3.7.4渦輪流量計的顯示儀表76

3.7.5渦輪流量計的使用77

3.8小結77

思考題與習題79

第4章物位測量80

4.1物位測量概述80

4.1.1物位測量的概念80

4.1.2物位測量儀表的分類80

4.2靜壓式液位計81

4.2.1靜壓式液位計的測量原理81

4.2.2壓力式液位計82

4.2.3差壓式液位計83

4.3浮子式液位計84

4.3.1恆浮力式液位計84

4.3.2變浮力式液位計85

4.4電容式物位計86

4.4.1電容物位傳感器的測量原理86

4.4.2非導電介質電容液位計87

4.4.3導電液體電容液位計87

4.5核輻射式物位計88

4.5.1核輻射式物位計的原理與特點88

4.5.2γ射線物位計的幾種類型89

4.6小結91

思考題與習題91

第5章過程分析儀器92

5.1概述92

5.1.1過程分析儀器的概念及分類92

5.1.2過程分析儀器的組成92

5.2氧化鋯氧分析器93

5.2.1氧化鋯固體電解質導電機理93

5.2.2氧化鋯氧分析器檢測器94

5.2.3氧化鋯氧分析器的調校96

5.3紅外線氣體分析器96

5.3.1紅外分析的基本原理96

5.3.2紅外線氣體分析器的主要結構元件97

5.3.3紅外線氣體分析器99

5.4氣相色譜儀101

5.4.1色譜分析原理102

5.4.2氣相色譜儀的結構特點103

5.4.3檢測器104

5.5小結105

思考題與習題106

第6章過程控制儀表及裝置107

6.1過程控制儀表及裝置概述107

6.1.1控制儀表及裝置的分類107

6.1.2信號傳輸與供電方式109

6.1.3安全防爆112

6.2變送器114

6.2.1變送器的基本知識114

6.2.2差壓變送器115

6.2.3温度變送器122

6.3調節器130

6.3.1調節器的調節規律130

6.3.2DDZ—Ⅲ型調節器137

6.3.3可編程調節器148

6.4執行器152

6.4.1概述152

6.4.2電動執行器153

6.4.3氣動執行器157

6.4.4智能執行器173

6.5小結176

思考題與習題178

第7章過程控制系統概述181

7.1過程控制系統的結構與分類181

7.1.1控制系統的結構181

7.1.2控制系統的分類184

7.2過程控制系統的品質指標186

7.2.1自動控制系統的性能186

7.2.2控制系統的性能指標187

7.3管道儀表流程圖189

7.3.1文字代號190

7.3.2儀表位號192

7.3.3圖形符號193

7.3.4管道儀表流程圖實例195

7.4過程控制對象的動態特性196

7.4.1過程對象動態特性的類型196

7.4.2有自衡能力對象的動態特性198

7.4.3無自衡能力對象的動態特性203

7.5對象動態特性的辨識205

7.5.1數學模型的建立方法205

7.5.2對象動態特性的辨識方法206

7.6小結210

思考題與習題211

第8章單迴路控制系統213

8.1概述213

8.1.1單迴路控制系統的組成213

8.1.2過程控制系統設計的主要內容214

8.2單迴路控制系統的設計原則215

8.2.1被控量的選擇與檢測變送215

8.2.2操縱量的選擇與控制閥217

8.2.3控制器的選擇218

8.3控制系統的投運與控制器參數整定220

8.3.1控制系統的投運220

8.3.2控制器的參數整定221

8.4小結226

思考題與習題227

第9章高品質控制系統228

9.1串級控制系統228

9.1.1串級控制系統的組成228

9.1.2串級控制系統的特點229

9.1.3串級控制系統的應用230

9.1.4串級控制系統的設計232

9.1.5串級控制系統的運行235

9.2前饋控制系統239

9.2.1前饋控制的基本原理239

9.2.2前饋控制系統的典型結構形式241

9.2.3前饋控制器類型及參數整定244

9.3小結247

思考題與習題248

第10章特殊控制系統249

10.1比值控制系統249

10.1.1概述249

10.1.2比值控制系統的類型249

10.1.3比值控制系統的設計與實施251

10.2均勻控制系統254

10.2.1均勻控制的概念254

10.2.2均勻控制的特點255

10.2.3均勻控制系統的結構形式255

10.2.4均勻控制系統的參數整定257

10.3選擇性控制系統257

10.3.1概述257

10.3.2選擇性控制系統類型258

10.3.3選擇性控制系統的設計260

10.4分程控制系統261

10.4.1分程控制的概念261

10.4.2分程控制閥262

10.4.3分程控制系統的應用264

10.5小結266

思考題與習題267

第11章計算機過程控制系統268

11.1概述268

11.1.1計算機控制系統的概念268

11.1.2計算機控制系統的分類268

11.2直接數字控制系統269

11.2.1直接數字控制系統的基本概念及組成269

11.2.2直接數字控制系統的特點270

11.3集散控制系統270

11.3.1集散控制系統（DCS）的特點271

11.3.2集散控制系統的結構272

11.3.3DCS的發展及典型產品272

11.4現場總線控制系統275

11.4.1現場總線概述275

11.4.2幾類有影響的現場總線277

11.4.3幾個具體問題的分析281

11.5小結282

思考題與習題282

第12章典型控制系統應用實例283

12.1煤氣回收控制系統應用實例283

12.1.1煤氣回收系統的組成和控制283

12.1.2微差壓控制286

12.1.3煤氣回收控制288

12.2空氣壓縮機控制系統的應用實例290

12.2.1空氣壓縮機系統的組成290

12.2.2空氣壓縮機的控制過程292

12.2.3空氣壓縮機的喘振控制293

12.2.4空氣壓縮機的輸出控制294

12.2.5冷卻水流量的控制295

12.3小結297

思考題與習題297

參考文獻298