第一单元、仪表的基本概念

一、测量、测量误差、直接测量和间接测量。

测量误差指的是什么？它是指测量结果与实际数值之间的差异。

直接测量与间接测量有何区别？直接测量即通过将待测参数与既定标准量直接进行比较来确定其数值。而间接测量则是将直接获取的数据代入特定公式，进而计算出所需参数的具体数值。

测量，这一概念，指的是将待测量的参数信号进行转换和传输，然后将其与相应的测量单位进行对照的整个过程。

二、仪表误差、变差、灵敏度和灵敏限。

仪表的允许误差是指，在正常工作条件下，仪表所允许的最大百分比误差的上限。而仪表的精度则是将允许误差中的百分比去掉，得到的数值。至于精度等级，则是国家统一制定的一系列标准百分比数值，用以对仪表的精度进行分类。

仪表的变差具体指的是，在保持外界条件稳定不变的前提下，运用同一台仪表对某个特定参数进行正向和反向的测量操作，所得到的两个测量结果之间的差异。

仪表的灵敏度和灵敏限具体指的是什么？灵敏度是衡量仪表对测量参数变化反应敏感度的指标。它通过仪表测量指示值的变化与导致这种变化的被测参数变化量之间的比值来体现。而灵敏限则是指能引起仪表指示值出现明显变化的被测参数的最小变化量。

测量系统的动态误差具体指的是，当被测量的参数信息处于不断变化的过程中，仪表所显示的数值与该参数的实际数值之间存在的偏差。

三、压力、工程大气压、物理大气压、表压力、绝对压力。

压力究竟是什么？它是一种垂直且分布均匀的力量，这种力量作用于每一单位面积之上。

工程大气压指的是工业领域中广泛采用的计量单位，它指的是在1平方厘米的面积上，由1千克力的垂直且均匀分布所形成的压力，通常用kgf/cm²来表示。那么，物理大气压又是什么呢？物理大气压值对应于水银密度为13.5951克每立方米，以及重力加速度为980.665厘米每平方秒的情况下，由高度为760毫米的汞柱对底面施加的力。

四、压电效应、压磁效应、压电阻效应。

压电效应指的是什么？当某些晶体受到压力导致机械形变时，它们相对的两个表面会产生异性电荷。这种现象是在没有外部电场作用下，由于形变而自然产生的电学现象，我们称之为压电效应。

压磁效应指的是什么？当铁磁物质承受压力作用时，不仅其内部机械应力会随着压力的增加而改变，同时其导磁系数也会发生相应的变化，这种现象我们称之为压磁效应。

压电阻效应指的是什么？当半导体晶体受到压力作用时，其结构对称性会暂时发生变化，这进而导致半导体导电机制的改变，具体表现为电阻率的变动，这一现象即被称为压电阻效应。

五、模拟显示仪表、数字显示仪表、图像显示仪表。

模拟显示仪表通过指针（或记录笔）的偏转角度或位移量来表现被测参数的连续变化，但存在传递环节较多、精度不高以及响应速度较慢等不足之处。

模拟显示仪表包括：动圈式显示仪表、自校准平衡型显示仪表、以及自动平衡型显示仪表。

数字式显示仪表能够直接呈现被检测参数的具体数值济南市市中区人民政府舜耕街道办事处，其测量精度极高，且响应速度迅速。

图像显示仪表：通过屏幕，可直接以图形、字符、曲线和数字等形式进行直观展示。

第二单元、常用仪表的测量工作原理及操作

1、热电阻测量原理及操作。

测温原理基于热敏电阻的特性，在特定温度区间内，其电阻值与温度值呈现出一种线性关联。

常见的热电阻有：铂电阻、铜电阻、锰电阻、碳电阻。

在进行电阻信号的测量过程中，热电阻设备采用了三线制操作方式，其目的是为了在信号传输过程中降低由于导线电阻所带来的测量误差。在检测其电阻值时，需特别注意识别哪两根线是作为公用线的。

2、 热偶测量原理及操作。

其工作原理是：将两种不同的金属块的一端连接起来，那么它们的另一端之间便会产生电势差；而且，在一定温度范围内，这种电势差与温度之间呈现出一种线性关系。

操作：采用两线制，检查时，检测其阻值应很小。

3、 压力变送器测量原理及操作。

原理：薄膜金属应变测量元件。

操作时务必留意连接线的极性。开启手阀时动作要轻柔，以免对膜盒造成瞬间冲击。同时，要检查仪表接口是否密封良好，防止泄露导致测量数据出现误差。拆卸时，首先应关闭手阀，确认手阀完全关闭后，缓慢取下仪表，并在此过程中轻轻晃动变送器，以便排出剩余气体。

4、 差压式液位计的工作原理。

测量盒中含硅油的膜片通过两个耦合管脚连接，差压通过操作棒产生一种导致扭曲杆发生形变的力。该扭曲杆被放置在由薄膜式应变电阻构成的惠斯登电桥中，以将压差转换为稳定的电压信号。电子放大器将测量室的信号转换成二线制4--20mA直流输出信号，并能提供惠斯登电桥。

进行操作时，务必留意导线的正负极对应。首先，需开启变送器的平衡阀，接着关闭高低压室的手阀。随后，打开高低压室引压管线上的手阀，并逐步开启高低压室的手阀。最后，记得关闭平衡手阀。

第三单元、自动控制系统的基本概念

一、调节对象、被调参数、调节参数、调节通道。

1．什么是调节对象？  在生产过程中被控制的设备或机器。

被调参数是指那些需要调节以维持预定幅度范围内的调节对象参数。

调节参数是指那些对调节对象施加影响，促使被调节的参数达到并维持稳定状态的数值。

干扰，它指的是那些能够扰乱系统原本平衡状态，进而导致被调整的参数发生改变的外部因素。

干扰通道指的是从干扰源到被调整参数所经过的全部路径环节。

二、调节规律、变送器、调节器、执行器。

1． 什么是调节规律？

就是指调节器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。

在探讨调节器的调节机制时，我们会先将调节器从整体系统中分离出来，独立地研究其输出信号与输入信号之间的相互作用。在深入分析调节器的调节特性时，我们通常会在调节器的输入端施加一个阶跃信号，也就是模拟一个突然出现的偏差，此时观察输出信号如何随着阶跃输入信号的变化而变化。

调节器的调节法则实际上反映了其动态行为，这一特性可以通过传递函数的方式来进行阐述。调节器的基本调节法则包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三种调节方式，以及它们之间的不同组合。

2． 什么是变送器？

变送器在自动检测与调节系统中扮演关键角色，它负责将诸如压力、差压、温度、流量、液位以及成分等众多工艺参数，转化为统一的标准化信号，随后将这些信号传输至指示记录仪、运算器和调节器，以便进行指示、记录和调节操作。

根据检测参数的不同，变送器可以分为多种类型，包括但不限于：差压型、压力型、温度型以及流量型等。

该结构一般由三个主要部分构成：首先是输入转换部分，其中包含敏感元件，其主要职能是检测特定参数并将其转化为特定的中间模拟量，这些模拟量可能包括电压、电流、位移以及作用力等物理量；其次是反馈部分，负责将变送器的输出信号转换为反馈信号；最后是放大器，它将中间模拟量与反馈量的差值进行放大处理，并将其转换成标准的输出信号。

3． 什么是调节器？

调节器一般会对输入信号与预设信号之间的差异进行PID计算，随后将计算得出的结果转化为标准信号，传递至执行器，以此达成自动调节的功能。

调节器需具备检测偏差以及执行PID运算的核心功能。通常，负责偏差检测的电路被称为输入电路。该电路中，偏差信号通常以电压的形式呈现，因此，在输入电路中，输入信号与设定信号均以电压形式进行对比。若输入信号为电流，则需借助精密电阻将其转换成相应的电压值。输入电路需配备内外电路切换功能、正反作用切换以及偏差指示等组件。PID运算电路是调节器发挥调节功能的核心，它由放大器和PID反馈电路两个主要部分构成。

4． 什么是执行器？

执行器在自动调节系统中扮演着关键角色，它负责接收调节单元发出的控制指令，进而促使调节阀的开合程度发生适应性调整。如此一来，便能够实现有效调节流量的目标。

三、反馈、正反馈、负反馈。

1． 反馈：指把系统的输出信号以一定的方式又引回到输入端。

2． 正反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号增加的反馈。

3． 负反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号减少的反馈。

四、自动调节系统的组成。

该系统包括调节对象、调节阀、测量变送装置以及调节器这四个主要组成部分。

五、比例、积分、微分。

比例调节规律（P）涉及输出信号与偏差量之间的直接比例关联。此调节特性的一大优势在于其迅速的反应速度，调节效果能迅速显现。一旦偏差信号被输入，调节器的输出便会立即与偏差量成正比地变动。输入的偏差信号越强，调节器的调节效果就越显著，这正是比例调节器的一个鲜明特征。

积分调节规律表明，该调节器的输出信号与偏差信号的累积量保持等比例关系。若存在偏差，调节器的输出信号会随时间推移持续增加或减少，直至输入偏差归零，此时输出信号才会停止变动，并维持在某个固定数值。调节器输出信号的变化速率与输入偏差的幅度以及积分速率呈正比关系，而其变化的方向则由偏差的正负来决定。

微分调节规律（D）表明，其输出信号与偏差信号的变化速率呈正比关系。此类调节器应用于系统时，即便偏差极小，一旦趋势发生改变，便能够迅速启动调节。因此，它被誉为“超前”调节。然而，其输出仅能体现偏差信号的变化速率，无法反映偏差的实际数值，且调节效果无法彻底消除偏差，因此不宜单独采用此调节器。他必须常与比例或积分调节规律组合构成PD或PID调节器。

第四单元、执行器的原理、分类、特点及作用

一、 执行器的原理。

电动执行器的运作机制包括伺服电机、机械减速装置以及位置信号发送器三个主要部分。它接收来自伺服放大器或电动操作器的输出指令，进而控制伺服电机的正向或反向转动。经过机械减速器的转换，产生的输出力矩被用来驱动调节机构进行相应的动作。与此同时，位置发送器将调节机构的角位移转化为相应的4-20mADC信号，此信号用作阀门位置的指示，并回传至前置磁放大器的输入端，以此作为位置反馈信号，进而实现输入信号的平衡。

气动执行器的运作机制是：该机构接收来自气动调节器或阀门定位器所发出的气压信号，进而将其转化为对应的推杆直线移动，从而驱动调节机构进行动作。

二、 执行器的分类及特点。

执行器按其使用的能源形式可以分为气动、电动和液动三大类。

⑴以气动执行机构操作的执行器称为气动执行器或气动调节阀；

⑵以电动执行机构操作的执行器称为电动执行器或电动调节阀；

⑶以液动执行机构操作的执行器称为液动执行器或液动调节阀；

气动执行器以其结构简便、操作稳定可靠、输出力量强劲、安装与维护便捷、成本较低以及具备防火防爆特性等优势，在石油、化工、冶金、电力等行业得到广泛运用。然而，它存在响应延迟较大、不适宜远距离传输（传输距离受限于150米以内）的不足。为解决这一弊端，可通过使用电/气转换器或电/气阀门定位器，将传输信号转换为电信号，同时现场操作仍采用气动方式。

电动执行器运作迅速，非常适合用于远距离信号的传输，并且易于与电子计算机相配合，具备诸多优势。通常情况下，这种执行器并不适合用于防火防爆的环境。然而，若采用了防爆设计，它同样能够实现防火防爆的功能。

三、 气开式调节阀、气关式调节阀的选择原则。

选择原则：压力信号中断时，应保证设备和操作人员的安全。

四、电/气阀门定位器的作用。

其功能包括：增强气动执行机构的敏感度和准确度，同时优化气动执行器的静态性能。

下列影响气动执行机构的灵敏度和精度的因素均可减小。

执行机构中的薄膜与弹簧的不稳定性，以及各个可动部件之间的摩擦阻力。

b． 当调节阀阀前阀后压差过大时所产生的不平衡力。

由于调节介质的黏度较高，或者其中含有悬浮物、固体颗粒等杂质，这些因素均会对阀杆的移动造成一定的阻力。

2、 加快阀杆的移动速度，减小系统的传递滞后。

第五单元、防爆仪表的概念及防爆措施

1、 隔爆型仪表。

该仪表的壳体具备抵御内部爆炸所产生压力的能力，且在内部爆炸发生时，不会导致外部环境的爆炸，此类仪表的标识为“d”。

2、 本安型仪表。

此类仪表的电路系统在正常运作或出现故障时，所引发的电火花及热效应均不具备点燃特定爆炸性混合物的能力，其标识为：ia。

3、 安全栅、安全栅的种类。

安全栅装置位于控制室内，是连接控制室仪表与现场仪表的关键设备。它既负责信号的传输，又对危险场所中的能量流动进行控制，确保这些能量在爆炸性气体或混合物的点火能量之下，从而保障系统的安全火花性能。

安全栅的种类：

电阻式安全栅通过电阻的限流特性，将流入特定场所的能量控制在临界值之下，以此实现防止爆炸的效果。

b.齐纳安全栅:是基于齐纳二极管反向击穿性能而工作.

中继放大式安全栅源自电阻式安全栅的演变，通过采用放大器的高输入阻抗特性，有效提升了串联于输入回路中的限流电阻的阻抗，从而达到了安全火花防爆的目的。

隔离式安全栅，通过实施隔离、压力限制和流量控制等手段，对危险区域输入的能量进行有效遏制仪表电子学校，以此确保安全火花功能的可靠性。其核心措施包括：绝缘处理和能量限制。

四、防爆型仪表使用时注意的事项。

核实仪表外壳是否带有EX标识，确认防爆标识是否与现场存在的危险物质要求相吻合。

2． 本安型变送器必须配安全栅，才能在危险场合使用。

3． 仪表外壳必须有良好的接地。

4． 在危险场合，必须先断电，才能开盖。

5． 本安型变送器的进线电缆的规格由联合取证的安全栅规定。

第六单元、基本的电工知识

一、 基本的电气知识。

欧姆定律指出，通过电阻R的电流I与该电阻两端的电压U之间存在正比关系。具体来说，这种关系的数学表达形式为：U等于R乘以I。

全电路欧姆定律阐述了单回路电路中的电流关系，具体来说，它指出在一个单回路中，若电源的电动势标识为E，内部电阻表示为r，外部负载电阻记作R，那么流经电路的电流值等于电动势E除以电路中所有电阻的总和。

其数学表达式为：I=E/（R+r）。

3． 基尔霍夫定律：

电流定律规定，在任意时刻，节点流入的电流总量与流出节点的电流总量保持相等。

⑵电压定律：沿任何一回路循环一周，各段电压的代数和为零。

4． 电阻的串、并联：

将电阻依次连接成一条直线，这样的连接方式被称为串联。在这种连接方式下，每个电阻所通过的电流都是一致的。串联连接的电阻，其总等效电阻R等于各个电阻值的总和。具体计算公式为：R等于R1加上R2再加上R3，以此类推，直至Rn。

电阻并联时，将各个电阻的一个端子连接至同一节点，而另一端子也连接至另一个共同节点，这种连接方式被称为并联。在这种连接方式下，每个电阻都承受着相同的电压。并联电路的等效电阻的倒数，等于各个电阻倒数之和。具体来说，1/R等于1/R1加上1/R2，再加上1/R3，以此类推，直至1/Rn。

二、 三相异步电动机变频调速的工作原理。

定子绕组产生的同步旋转磁场转速为n0，其值等于60f除以p，单位是转/分，这里的f代表交流电的频率，p则是指绕组的极对数。然而，电机实际旋转的转速n略低于n0，即n小于n0，且n的计算公式为（1-s）乘以60f除以p。因此，这种电机被称为异步电动机。从这一公式中可以明显看出，通过调整电机电源的频率f，电机的转速也会相应地按比例发生变化。这就是变频调速的基本原理。

操作技能

一、 自控工艺流程图的阅读和理解。

1、符号及意义

TCV代表温度调节阀，TW指的是配备测温套管的测试头，而LI则是液位指示器。

TI/T代表温度指示功能，TR表示温度记录功能，而TS则指的是温度手动多点切换的指示。

TJI代表温度多点巡回指示功能，而TIC则指的是一种配备手动切换功能的温度指示调节系统。

PCV代表压力调节阀，PI/P表示压力或真空指示，PIS/PA则是压力或真空指示报警，PISA为压力联锁报警，而PIT/PRA则是压力指示集中记录报警。

PFI代表压缩比指示，TRC/PIC指的是温度压力串级调节系统，而FO则是指限流孔板。

FR代表流量记录，FRQ表示流量记录的累积，FI用于现场流量指示，FIQ是流量指示的累积，TE/FRQ指带有温度补偿的流量记录及累积，LCV是液位调节阀，FQ是流量的累积，而LI/LX/TVR则是电视监视液位计。

明确各部分间的相互作用：例如，LV液位调节阀的调节幅度由LT液位变送器的测量数据来决定。

二、一些ＤＣＳ常见故障的处理。

报警系统出现故障：在DCS控制系统中，某些部位配备了报警信号。在处理这些报警信号时，必须明确区分报警的种类，例如，若罐内液位不足，便会导致低液位报警。此时，需深入分析低液位报警的具体原因。可能是进液阀未正常开启，或是调节参数设置不当，亦或是液位传感器测量不准确，甚至可能是液量过少。根据检查结果，需采取相应的具体措施进行处理。

2、操作站死机：激活操作站就行了。

3、接线端松动：定期紧固螺丝。

第三单元、数字万用表和信号发生器的使用

数字万用表的使用：

数字万用表的位数区分：通常包括31/2位、32/3位、33/4位以及41/2位等多种类型。其中，31/2位至41/2位的数字万用表多为便携式设计，而51/2位及以上的则通常是台式。具体来说，31/2位数字万用表的显示范围是0000至1999，32/3位的显示范围是0000至2999，而33/4位的显示范围则是0000至3999。

数字万用表的分辨率指的是这种仪表末位数字所表示的物理量的大小；同时，这种分辨率会随着测量量程的增加而相应提升。以DT-930-F型数字万用表为例，在直流电压200mV量程档位上，其分辨率为10微伏；而在2V量程档位上，分辨率则增至100微伏。

一些中高档的数字万用表在测量过程中具备自动量程转换的功能仪表电子学校，这一特点有助于降低测量误差，极大地方便了用户操作。然而，每次测量都必须从最大量程开始，逐步减小至适宜的量程。当测量值较小的时候，读取结果所需等待的时间相对较长。

数字万用表与指针式万用表在多个方面展现出显著差异：首先，其准确度显著提升；其次，读数过程更为便捷；再者，灵敏度有所增强；使用上更加简便；测量范围更为广泛；具备过载保护功能；在测量电压或电流时，对电路状态的影响极小。

5． 怎样测电压：

⑴将黑表笔插入“COM”孔中，红表笔插入“V/Ω”孔中。

将量程选择器调整至适当的量程档次，随后将测试笔分别与电源或负载并接，以进行测量操作。

6． 怎样测电流：

将黑色表笔插入“COM”接口，红色表笔则需插入“A”接口（若测量电流低于200mA）或直接插入“10A”接口（若测量电流介于200mA至10A之间）。

⑵先把量程开关拨到合适量程位置，表笔与负载串联进行测量；

7． 怎样测电阻：

⑴将黑表笔插入“COM”孔中，红表笔插入“V/Ω”孔中。

⑵把量程开关拨到合适量程位置，表笔与负载并联进行测量；

⑶在测量电阻时，确保切断电路电源。

低频信号发生器的使用：

以XD-2型信号发生器说明使用方法：

将“输出细调”旋钮在仪器面板上逆时针旋转至最低点，然后开启电源，进行3至5分钟的预热。

根据所需频率设定，需将面板上的“频率范围”开关调整至合适档位，接着通过三个“频率调节”旋钮——“*1”，“*0.1”，“*0.01”——依照十进制递减原则逐一调整，直至达到所需频率。

电压输出部分位于面板的“输出”接线柱，产生的正弦电压由此输出。通过调整“输出细调”旋钮，可以使得电压表的读数达到特定数值；同时，将“输出衰减”开关设定在相应档位（在切换“输出衰减”开关的过程中，电压表的读数保持不变）。在此情况下，输出的电压幅度等于电压表显示的数值，再乘以缩小所选“输出衰减”档位对应的分贝值所对应的倍数。