HG第三章检测仪表与传感器(温度检测)

工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？答： 化工自动化是化工、 炼油、 食品、 轻工等化工类型生产过程自动化的简称。

在化工设备上， 配备上一些自动化装置， 代替操作人员的部份直接劳动， 使生产在不同程度上自动地进行， 这 种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。

它的重要意义如下加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。

减轻劳动强度、改善劳动条件。

能够保证生产安全，防止事故发生或者扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人 身安全的目的。

生产过程自动化的实现， 能根本改变劳动方式， 提高工人文化技术水平， 以适应当代信息技术 革命和信息产业革命的需要。

2.化工自动化主要包括哪些内容？答： ①自动检测系统， 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、 指示或者记录的部份 ②自动信号和联锁保护系统， 对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置， 是生产过程中的 一种安全装置③自动控制及自动开停车系统 自动控制系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行 某种周期性操作。

自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或者 自动停车。

④自动控制系统 对生产中某些关键性参数进行自动控制 ,使它们在受到外界干扰的影响而偏 离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。

3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况， 也不能判断控制变量的校正作用是否 适合实际需要。

也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。

开环系统中， 被控变量是不反 馈到输入端的。

闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况， 有针对性的根据被控变量的变化 情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或者接近与所希翼的状态。

4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。

第三章第2节：温度传感器和光传感器【教学过程】 一、引入新课上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。

请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器?学生思考后回答:电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。

这节课我们继续来学习一些传感器的应用 二、进行新课1、温度传感器-—电饭锅电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下,具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为103℃时,就失去了磁性，不能被磁体吸引了。

我们把103℃就叫做该材料的居里温度或居里点。

师：阅读教材开头几段，然后合上书。

问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体,使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象?手动开关接线螺丝永磁铁电热板 内胆底 转轴感温铁氧体生：随着温度的升高，铁氧体逐渐失去磁性，当温度升高到103℃以上时,铁氧体完全失去磁性，不吸引任何物体了思考与讨论:（1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮?手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？（2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么？（3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作?（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?生1：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态.生2：水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

生3：饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高,当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离,切断电源，从而停止加热．生4:如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变,温度低于“居里点103℃",电饭锅不能自动断电。

只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。

2．温度传感器的应用——测温仪应用温度传感器可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来，由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是吧非电学量转变成电学量的一大优点。

第1、2节 传感器__温度传感器和光传感器一、传感器 1．定义把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置。

2．组成一般由敏感元件和处理电路组成。

(1)敏感元件：将要测量的非电信息变换为易于测量的物理量，形成电信号的元件。

(2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量的电路。

3．敏感元件的原理(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应。

(2)化学类：基于化学反应的原理。

(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能。

二、温度传感器 1．分类(1)热双金属片温度传感器。

(2)热电阻传感器。

1.传感器通常是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置。

它一般由敏感元件和处理电路组成。

2．敏感元件是传感器的重要组成部分，它可以分为如下三类：物理类、化学类、生物类。

3．温度传感器有热双金属片温度传感器、金属热电阻传感器、热敏电阻传感器等。

4．光传感器是测量光信号的传感器，实现光信号向电信号的转化。

(3)热敏电阻传感器。

①NTC型：电阻值随温度升高而减小。

②PTC型：电阻值随温度升高而增大。

2．作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量。

3．热敏电阻的热敏特性(1)实验探究①实验器材：热敏电阻(正温度系数或负温度系数)、烧杯、水、酒精灯、欧姆表、开关、温度计。

②实验装置：如图3­1­1所示。

图3­1­1③实验过程及数据处理：用酒精灯加热，测出水中各温度下欧姆表的读数，由实验数据绘出R­t图像。

(2)实验结论：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。

三、光传感器1．原理某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。

化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。

3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值与测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差（e=x—z）14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。

答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。

可编辑修改精选全文完整版《化工仪表及自动化》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：2．课程名称：化工仪表及自动化3．英文名称：Chemical Engineering Instruments and Automation4. 课程简介：本课程是化学工程与工艺专业本科生开设的一门专业必修课程。

化工仪表及自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪表仪器学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。

化工安全生产技术课程的主要内容有自动控制系统的基本概念，过程特性及其数学模型，检测仪表及传感器，自动控制仪表，执行器，简单控制系统，复杂控制系统，新型控制系统计算机控制系统及典型化工单元的控制方案等。

二、课程说明1．教学目的和要求：通过本课程基本原理的学习，使学生通过本课程学习后，应使学生了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用，能根据工艺的要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案等。

2．与相关课程衔接：该课程是分析化学、化工原理之后的一门必修课程。

3．学时：总学时32、周学时24．开课学期：第7学期5．教学方法：多媒体讲授，并与学生互动教学。

6．考核方式：考查；成绩组成：平时成绩40%和考试成绩60%7．教材：厉玉鸣主编，化工仪表及自动化（第五版），化学工业出版社，2011年.8．教学参考资料：1）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（第四版）.北京：化学工业出版社，2006.2）杨丽明，张光新.化工仪表及自动化.北京：化学工业出版社，2004.3）俞金寿.过程自动化及仪表.第二版.北京：化学工业出版社.三、课程内容与教学要求绪论：教学目标：了解和掌握化工自动化的定义，实现化工自动化的目的，了解和掌握化工自动化的发展历程及和其他学科的联系。

教学重点：化工自动化的定义，实现化工自动化的目的。

教学难点：实现化工自动化的目的。

授课时数：2学时第一章自动控制系统基本概念教学目标：理解化工自动化的主要内容，自动控制系统的基本组成及表示形式，掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。