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1、第二章第二章 仪表的构成与组件仪表的构成与组件 l仪表的构成l电动与气动仪表的根本元件l构成仪表的环节与典型实现2.1 2.1 仪表的构成仪表的构成1、仪表的功能：、仪表的功能：仪表仪表输出信号输出信号输入信号输入信号变送器变送器调理器调理器执行器执行器T、P、F、L420 mA010mA20100KpaDVDV=PV-SV控制信号控制信号控制信号控制信号调理阀门开度调理阀门开度或泵的转速或泵的转速2、仪表的开环构造：、仪表的开环构造：W(s)yxK开环仪表：开环仪表：问题：输入转换、放大等使误差累积并逐级问题：输入转换、放大等使误差累积并逐级放大，放大，y与与x的线性关系难以保证。的线性关系
2、难以保证。处理途径：采用闭环构造处理途径：采用闭环构造其中：其中：W(s)代表仪表的转换部分，代表仪表的转换部分，K表示放大部分。表示放大部分。2.1 2.1 仪表的构成仪表的构成3、仪表的闭环构造：、仪表的闭环构造：fiKKKKxy1 Ki输入部分的转换系数；输入部分的转换系数；K放大器的放大系数；放大器的放大系数；Kf反响部分的反响系数。反响部分的反响系数。2.1 2.1 仪表的构成仪表的构成由于由于K很大，所以输出输入关系几乎不受放大器特性影响。很大，所以输出输入关系几乎不受放大器特性影响。第二章第二章 构成仪表的元件构成仪表的元件 l仪表的构成l电动与气动仪表的根本元/组件l构成仪表的
3、环节与典型实现2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件 电阻R 气阻R (a)固定电阻 (a)固定气阻 (b)可调电阻 (b)可调气阻 关系式 R=U/I 关系式 R=P/M 式中 U电阻两端电压；式中 P气阻两端压降 I 流过电阻的电流。M 气体的质量流量 1、根本元件：气阻、根本元件：气阻2、根本元件：气容、根本元件：气容1CCCCCqCi dtVVdViCdtdtdPCMMdtPPmCCCC1 2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件 电容C 气容C (a)固定电容 (b)可变电容 a)固定气容 (b)可变气容 关系式：关系式：式中：q电容
4、中的电荷量；式中：m气容中的气体质量 iC流过电容的电流；M气体的质量流量；UC电容两端的电压。PC气容中的压力。3、根本组件：节流通室、根本组件：节流通室212131 1231212RRPPPK PK PRRRR2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件可调气阻可调气阻固定气阻固定气阻1.1.经过调整经过调整R1R1获得分压关系；获得分压关系；2.K12.K1在在0 01 1间变化；间变化；3.3.可构成比例调理规律。可构成比例调理规律。节流通室分压气路 (a)构造原理图 (b)阶跃呼应 关系式稳态时：假设P3=0通大气 式中 KP比例系数，0 KP 1 分压电路 (a
5、)构造原理图 (b)阶跃呼应关系式：式中 KP比例系数，0 KP 12211PVRKVR212131212RRPPPRRRRPKRRRPP21212比例环节比例环节2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件4、根本组件：节流盲室、根本组件：节流盲室)1(12TtePP积分时间：积分时间：TRC2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件122PPdtdPT节流盲室积分气路节流盲室积分气路 (a)构造原理图构造原理图 (b)阶跃呼应阶跃呼应 传送函数：传送函数：式中式中 T时间常数时间常数,T=RC积分电路积分电路(a)构造原理图构造原理图 (b)阶跃呼
6、应阶跃呼应 传送函数：传送函数：式中式中 T时间常数，时间常数，T=RC 21()1()()1V SG SV STS21()1()()1V SG SV STS积分环节积分环节2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件微分环节微分环节2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件节流盲室微分气路节流盲室微分气路 (a)构造原理图构造原理图 (b)阶跃呼应阶跃呼应微分电路微分电路 (a)构造原理图构造原理图 (b)阶跃呼应阶跃呼应 21()()()1V STSG SV STS1()11G STS 1TSTSPsR1R2P2 PD 2.2 2.2 电动与气动仪
7、表的根本元件电动与气动仪表的根本元件5、喷嘴、喷嘴-挡板机构构造挡板机构构造1.1.放大作用：放大作用：很大；很大；2.2.转换作用：位移转换作用：位移-喷嘴背压；喷嘴背压；3.3.控制造用：经过控制造用：经过 h h 控制控制 PD PD。DPKhPsR球R锥PBBsRPPRR锥球锥2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件6、气动功率放大器、气动功率放大器A AC CB BD D功率功率=压力压力 X X 流量流量金金属属簧簧片片金属金属膜片膜片例：喷嘴挡板机构、功率放大器例：喷嘴挡板机构、功率放大器2.2 2.2 电动与气动仪表的根本元件电动与气动仪表的根本元件第二
8、章第二章 构成仪表的元件构成仪表的元件 l仪表的构成l电动与气动仪表的根本元件l构成仪表的环节与典型实现P1P2A1A3A21.力平衡式：2.3 2.3 构成仪表的环节与典型实现构成仪表的环节与典型实现比较环节比较环节C：膜片的刚度系数：膜片的刚度系数2.力矩平衡式：F2F1L2L12.3 2.3 构成仪表的环节与典型实现构成仪表的环节与典型实现比较环节比较环节2.力矩平衡式：2.3 2.3 构成仪表的环节与典型实现构成仪表的环节与典型实现比较环节比较环节力比较是输入力和反响力作用在比较元件上，其差值使比较元件产生微小的位移；力矩比较是输入力矩和反响力矩作用在作为比较元件的杠杆上，其差值使杠杆
9、产生微小的偏转。气动仪表的比较环节：力比较和力矩比气动仪表的比较环节：力比较和力矩比较较2.3 2.3 构成仪表的环节与典型实现构成仪表的环节与典型实现本章重点本章重点仪表的功能：仪表的功能：仪表仪表输出信号输出信号输入信号输入信号变送器变送器调理器调理器执行器执行器T、P、F、L420 mA010mA20100KpaDVDV=PV-SV控制信号控制信号控制信号控制信号调理阀门开度调理阀门开度或泵的转速或泵的转速本章重点本章重点仪表的闭环构造：仪表的闭环构造：fiKKKKxy1 Ki输入部分的转换系数；输入部分的转换系数；K放大器的放大系数；放大器的放大系数；Kf反响部分的反响系数。反响部分的反响系数。气阻：气阻：R=R=P/MP/M气容：气容：1CCCdPmCMdtMCPPdt本章重点本章重点PKRRRPP21212节流通室：节流通室：节流盲室：节流盲室：122PPdtdPTdtdPTPdtdPT122本章重点本章重点PsR1R2P2 PD
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