儀器儀表基礎(chǔ)知識問答

1、儀器儀表基礎(chǔ)知識壓力的解釋： 1、 大氣壓：地球表面上的空氣柱因重力而產(chǎn)生的壓力。它和所處的海拔高度、緯度及氣象狀況有關(guān)。 2、 差壓（壓差）：兩個壓力之間的相對差值。 3、 絕對壓力：介質(zhì)（液體、氣體或蒸汽）所處空間的所有壓力。 絕對壓力是相對零壓力而言的壓力。 4、 表壓力（相對壓力）：如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個正值，那么這個正值就是表壓力，即表壓力=絕對壓力-大氣壓0。 5、 負(fù)壓（真空表壓力）：和“表壓力“相對應(yīng)，如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個負(fù)值，那么這個負(fù)值就是負(fù)壓力，即負(fù)壓力=絕對壓力-大氣壓0。 6、 靜態(tài)壓力：一般理解為“不隨時間變化的壓力，或者是隨時間變化較緩慢的壓

2、力，即在流體中不受流速影響而測得的表壓力值”。 7、 動態(tài)壓力：和“靜態(tài)壓力”相對應(yīng)，“隨時間快速變化的壓力，即動壓是指單位體積的流體所具有的動能大小。”通常用1/22計算。式中流體密度；v流體運動速度。” HART協(xié)議和現(xiàn)場總線技術(shù)有哪些異同？ HART和現(xiàn)場總線技術(shù)都可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。同時，兩種技術(shù)都支持在一條總線上連接多臺設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)方式。HART和現(xiàn)場總線都采用設(shè)備描述，實現(xiàn)設(shè)備的互操作和綜合運用。所以，它們之間有一定的相似之處。 它們之間的不同有以下四點： 1）現(xiàn)場總線采用真正的全數(shù)字通信，而HART是以FSK方式疊加在原有的420mA模擬信號上的，因此可以

3、直接聯(lián)入現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)中而不需要重新組態(tài)； 2）現(xiàn)場總線多采用多點連接，HART協(xié)議一般僅在做監(jiān)測運用的時候才會采用多點連接方式； 3）用現(xiàn)場總線組成的控制系統(tǒng)中，設(shè)備間可以直接進(jìn)行通信，而不需要經(jīng)過主機干預(yù)； 4）現(xiàn)場總線設(shè)備相對HART設(shè)備而言，可以提供更多的診斷信息。 所以現(xiàn)場總線設(shè)備適用于高速的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，而HART設(shè)備的優(yōu)越性則體現(xiàn)在與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容上。 智能壓力/差壓變送器較模擬變送器有什么優(yōu)越性？ 智能化儀表的優(yōu)越性主要有： 對儀表制造過程簡化調(diào)校過程、補償傳感器缺陷（如線性化、環(huán)境因素補償?shù)龋?、提高儀表性能、降低制造成本、可形成多參數(shù)復(fù)合儀表。 對儀表安裝調(diào)試過程簡化

4、安裝調(diào)試過程（如對線、清零）、降低安裝調(diào)試成本。 對儀表運行過程提高測量質(zhì)量、有利于進(jìn)行軟測量、便于儀表的維護校驗和資產(chǎn)管理（需要系統(tǒng)和設(shè)備管理軟件的支持）。 壓力/差壓變送器有哪些選型原則？ 在壓力/差壓變送器的選用上主要依據(jù)：以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn)，以節(jié)約資金、便于安裝和維護為參考。如被測介質(zhì)為高黏度易結(jié)晶強腐蝕的場合，必須選用隔離型變送器。 在選型時要考慮它的介質(zhì)對膜盒金屬的腐蝕，一定要選好膜盒材質(zhì)，變送器的膜盒材質(zhì)有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質(zhì)等。 在選型時要考慮被測介質(zhì)的溫度，如果溫度高一般為200400，要選用高溫型，否則硅油會產(chǎn)生汽化膨脹，使測量不準(zhǔn)。

5、在選型時要考慮設(shè)備工作壓力等級，變送器的壓力等級必須與應(yīng)用場合相符合。從選用變送器測量范圍上來說，一般變送器都具有一定的量程可調(diào)范圍，最好將使用的量程范圍設(shè)在它量程的1/43/4段，這樣精度會有保證，對于微差壓變送器來說更是重要。實踐中有些應(yīng)用場合（液位測量）需要對變送器的測量范圍遷移，根據(jù)現(xiàn)場安裝位置計算出測量范圍和遷移量，遷移有正遷移和負(fù)遷移之分。 為何變送器輸出固定在20.8mA？如何解決？ 變送器輸出固定在20.8mA，表示當(dāng)前主過程變量大于傳感器的設(shè)定量程上限，儀表處于輸出飽和狀態(tài)?？梢赃M(jìn)行以下幾項檢查： 1）檢查設(shè)定的傳感器量程上限或傳感器極限量程是否大于或等于當(dāng)前被測信號，確定所

6、選的傳感器型號和設(shè)定量程的正確性； 2）檢查導(dǎo)壓管是否存在泄漏或堵塞，如果使用引壓閥，檢查閥門是否完全打開； 3）確認(rèn)引入的被測信號是穩(wěn)定的輸入量；如果被測量是液體，確認(rèn)不存在殘留氣體；如果被測量事干燥氣體，確認(rèn)不存在液體； 4）檢查傳感器法蘭測是否存在沉淀，法蘭是否有被腐蝕現(xiàn)象； 5）如果是遠(yuǎn)傳法蘭型變送器，檢查兩個被測信號間是否存在位差，計算由位差所引起的差壓是否大于傳感器量程； 6）檢查供電電源是否在12V24VDC之間； 7）利用手持操作器對儀表進(jìn)行自檢和參數(shù)讀取，檢驗是否智能電子部件故障或未經(jīng)初始化。 變送器的維護工作主要包括以下幾個方面： 1) 巡回檢查： 儀表指示情況，儀表示值有

7、無異常；氣動變送器氣源壓力是否正常； 電動變送器電源電壓是否正常； 環(huán)境溫度、濕度、清潔狀況；儀表和工藝接口、導(dǎo)壓管和閥門之間有無泄漏、腐蝕。 2) 定期維護： 定期檢查零點，定期進(jìn)行校驗； 定期進(jìn)行排污、排凝、放空； 定期對易堵介質(zhì)的導(dǎo)壓管進(jìn)行吹掃，定期灌隔離液。 3) 設(shè)備大檢查： 檢查儀表使用質(zhì)量，達(dá)到準(zhǔn)確、靈敏，指示誤差、靜壓誤差符合要求，零位正確； 儀表零部件完整無缺，無嚴(yán)重銹垢、損壞，銘牌清晰無誤，緊固件不得松動，接插件接觸良好，端子接線牢固；技術(shù)資料齊全、準(zhǔn)確、符合管理要求。 質(zhì)量流量控制器的工作壓差范圍是個什么概念? 質(zhì)量流量控制器(MFC)中設(shè)置有一個氣體流量調(diào)節(jié)閥門，閥門能

8、使通過控制器的流量從零調(diào)節(jié)到測量的滿量程，在工作的過程當(dāng)中，控制器的入口和出口之間會產(chǎn)生一個氣壓降，即壓差。MFC的工作壓差范圍通常為0.10.3MPa，若壓差低于最低值(0.1 MPa)，有可能控制達(dá)不到滿量程值;若高于最高值(0.3MPa)，有可能關(guān)閉時流量不能小于2%F.S。用戶使用MFC時，無論用戶工作的反應(yīng)室是真空還是高壓，應(yīng)做到使MFC進(jìn)出氣兩端的壓差保持在所要求壓差范圍之內(nèi)，并且要求氣壓要相對穩(wěn)定。 電磁流量計常見故障現(xiàn)象有：無流量信號；（2）輸出晃動；（3）零點不穩(wěn)；（4）流量測量值與實際值不符；（5）輸山信號超滿度值5類。 經(jīng)常采用的檢查手段或方法及其檢查內(nèi)容有哪些？ （1）

9、通用常規(guī)儀器檢查 （2）替代法 利用轉(zhuǎn)換器和傳感器間以及轉(zhuǎn)換器內(nèi)務(wù)線路板部件間的互換性，以替代法判別故障所在位置。 （3）信號蹤跡法 用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試電磁流量轉(zhuǎn)換器。 檢查首先從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進(jìn)行。用模擬信號器測試轉(zhuǎn)換器，以判斷故障發(fā)生在轉(zhuǎn)換器及其后位儀表還足在轉(zhuǎn)換器的上位傳感器發(fā)生的。若足轉(zhuǎn)換器故障，如有條件可方便地借用轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器內(nèi)線路板作替代法調(diào)試；若是傳感器故障需要試調(diào)換時，因必須停止運行，關(guān)閉管道系統(tǒng)，因涉及面廣，常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器，試換工程量大，通常只有在作完其他各項檢查，最后才下決心，

10、卸下管道檢查傳感器測量管內(nèi)部狀況或調(diào)換。 使用超聲波流量計應(yīng)注意哪些問題？ （1）根據(jù)介質(zhì)、流量及工作場地的不同，選擇合適的流量計型式； （2）根據(jù)不同型式的超聲波流量計以合理的方式安裝換能器； （3）定期維護，經(jīng)常檢查流量計工作狀態(tài)、顯示器的連接； （4）定期校準(zhǔn)流量計。 污水排放測量用的是電磁流量計，流量計安裝前經(jīng)過了檢定，可計量數(shù)據(jù)一直和其他流量計指示的量值不一致，原因何在？ 極有可能是安裝位置不對。若流量計裝于系統(tǒng)的最高處，管道中的氣泡會嚴(yán)重影響計量精度；或流量計裝在流體向下流動的垂直管道上，有可能產(chǎn)生非滿管流。建議將流量計裝在系統(tǒng)位置較低的水平管道上或向上流動的垂直管道上，最好在系統(tǒng)

11、中安裝消氣器或排氣閥 什么是質(zhì)量流量計？什么是質(zhì)量流量控制器？ 質(zhì)量流量計，即Mass Flow Meter（縮寫為MFM）, 是一種精確測量氣體流量的儀表，其測量值不因溫度或壓力的波動而失準(zhǔn)，不需要溫度壓力補償。 質(zhì)量流量控制器, 即Mass Flow Controller（縮寫為MFC）, 不但具有質(zhì)量流量計的功能，更重要的是，它能自動控制氣體流量，即用戶可根據(jù)需要進(jìn)行流量設(shè)定，MFC自動地將流量恒定在設(shè)定值上，即使系統(tǒng)壓力有波動或環(huán)境溫度有變化，也不會使其偏離設(shè)定值。簡單地說,質(zhì)量流量控制器就是一個穩(wěn)流裝置, 是一個可以手動設(shè)定或與計算機聯(lián)接自動控制的氣體穩(wěn)流裝置。 質(zhì)量流量計/質(zhì)量流量

12、控制器的主要優(yōu)點是什么？ (1)流量的測量和控制不因溫度或壓力的波動而失準(zhǔn)。 對于多數(shù)流量測控系統(tǒng)而言，很難避免系統(tǒng)的壓力波動及環(huán)境和介質(zhì)的溫度變化。對于普通的流量計，壓力及溫度的波動將導(dǎo)致較大的誤差；對于質(zhì)量流量計/質(zhì)量流量控制器，則一般可以忽略不計。 (2)測量控制的自動化 質(zhì)量流量計/質(zhì)量流量控制器可以將流量測量值以輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。這樣很容易實現(xiàn)對流量的數(shù)字顯示、累積流量自動計量、數(shù)據(jù)自動記錄、計算機管理等。對質(zhì)量流量控制器而言，還可以實現(xiàn)流量的自動控制。通常, 模擬的MFC/MFM輸入輸出信號為0+5V或420mA, 數(shù)字式MFC/MFM還配有RS232或RS485數(shù)字串行通訊口,

13、 能非常方便地與計算機連接, 進(jìn)行自動控制。 (3)精確地定量控制流量質(zhì)量流量控制器可以精確地控制氣體的給定量，這對很多工藝過程的流量控制、對于不同氣體的比例控制等特別有用。 (4)適用范圍寬 有很寬的工作壓力范圍，我們的產(chǎn)品可以從真空直到10MPa; 可以適用于多種氣體介質(zhì)（包括一些腐蝕性氣體，如HCL）；有很寬的流量范圍，我們的產(chǎn)品最小流量范圍可達(dá)05 sccm，最大流量范圍可達(dá)0200 slm。流量顯示的分辨率可達(dá)滿量程的0.1%, 流量控制范圍是滿量程的2100% (量程比為- 50:1), 因此在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 目前國內(nèi)常用的氣體傳感器有哪些？ 目前按照氣敏特性來分，主要分為

14、：半導(dǎo)體型、電化學(xué)型、固體電解質(zhì)型、接觸燃燒型、光化學(xué)型等氣體傳感器，又以前兩種最為普遍。 請介紹一下半導(dǎo)體型氣體傳感器的優(yōu)缺點。 自從1962年半導(dǎo)體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器問世以來，半導(dǎo)體氣體傳感器已經(jīng)成為當(dāng)今應(yīng)用最普遍、最實用的一類氣體傳感器。它具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。不足之處是必須在高溫下工作、對氣體或氣味的選擇性差、元件參數(shù)分散、穩(wěn)定性不理想、功率高等方面。 半導(dǎo)體傳感器為什么需要加熱？ 半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣體分子在薄膜表面進(jìn)行還原反應(yīng)以引起傳感器電導(dǎo)率的變化。

15、為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導(dǎo)致溫度太低反應(yīng)不充分。 電化學(xué)氣體傳感器是怎樣工作的？ 電化學(xué)氣體傳感器是通過檢測電流來檢測氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以檢測許多有毒氣體和氧氣，后者還能檢測血液中的氧濃度。電化學(xué)傳感器的主要優(yōu)點是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。 半導(dǎo)體傳感器和電化學(xué)傳感器的區(qū)別？ 半導(dǎo)體傳感器因其簡單低價已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是又因為它的選擇性差和穩(wěn)定性不理想目前還只是在民用級別

16、使用。而電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場合。 固態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器是怎樣的？ 顧名思義，固態(tài)電解質(zhì)就是以固體離子導(dǎo)電為電解質(zhì)的化學(xué)電池。它介于半導(dǎo)體和電化學(xué)之間。選擇性，靈敏度高于半導(dǎo)體而壽命又長于電化學(xué)，所以也得到了很多的應(yīng)用，不足之處就是響應(yīng)時間過長。 接觸燃燒式氣體傳感器是怎樣的？ 接觸燃燒式氣體傳感器只能測量可燃?xì)怏w。又分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式，原理是氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃?xì)怏w在表面或者在催化劑作用下燃燒，由于燃燒使氣敏材料溫度升高從而電阻發(fā)生變化。后者因為催化劑的關(guān)系具有廣普特性應(yīng)用更廣。 光學(xué)式氣體傳感器是怎樣的？ 光學(xué)式氣體傳感器主要

17、包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等等，主要以紅外吸收型為主。由于不同氣體對紅外波吸收程度不同，通過測量紅外吸收波長來檢測氣體。目前因為它的結(jié)構(gòu)關(guān)系一般造價頗高。 現(xiàn)場維護經(jīng)驗?zāi)壳埃S著石化、鋼鐵、造紙、食品、醫(yī)藥企業(yè)自動化水平的不斷提高，對現(xiàn)場儀表維護人員的技術(shù)水平提出了更高要求。為縮短處理儀表故障時間，保證安全生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益，本文發(fā)表一點儀表現(xiàn)場維護經(jīng)驗，供儀表維護人員參考。一、現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障的基本分析步驟現(xiàn)場儀表測量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)?，F(xiàn)根據(jù)測量參數(shù)的不同，來分析不同的現(xiàn)場儀表故障所在。1首先，在分析現(xiàn)場儀表故障前，要比較透徹地了解相關(guān)儀表系統(tǒng)的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)

18、工藝情況及條件，了解儀表系統(tǒng)的設(shè)計方案、設(shè)計意圖，儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點、性能及參數(shù)要求等。2在分析檢查現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障之前，要向現(xiàn)場操作工人了解生產(chǎn)的負(fù)荷及原料的參數(shù)變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進(jìn)行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。3如果儀表記錄曲線為一條死線(一點變化也沒有的線稱死線)，或記錄曲線原來為波動，現(xiàn)在突然變成一條直線；故障很可能在儀表系統(tǒng)。因為目前記錄儀表大多是DCS計算機系統(tǒng)，靈敏度非常高，參數(shù)的變化能非常靈敏的反應(yīng)出來。此時可人為地改變一下工藝參數(shù)，看曲線變化情況。如不變化，基本斷定是儀表系統(tǒng)出了問題；如有正常變化，基本斷定儀表系統(tǒng)沒有大的問題。4變化工藝參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)記

19、錄曲線發(fā)生突變或跳到最大或最小，此時的故障也常在儀表系統(tǒng)。5故障出現(xiàn)以前儀表記錄曲線一直表現(xiàn)正常，出現(xiàn)波動后記錄曲線變得毫無規(guī)律或使系統(tǒng)難以控制，甚至連手動操作也不能控制，此時故障可能是工藝操作系統(tǒng)造成的。6當(dāng)發(fā)現(xiàn)DCS顯示儀表不正常時，可以到現(xiàn)場檢查同一直觀儀表的指示值，如果它們差別很大，則很可能是儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障?？傊治霈F(xiàn)場儀表故障原因時，要特別注意被測控制對象和控制閥的特性變化，這些都可能是造成現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障的原因。所以，我們要從現(xiàn)場儀表系統(tǒng)和工藝操作系統(tǒng)兩個方面綜合考慮、仔細(xì)分析，檢查原因所在。二、四大測量參數(shù)儀表控制系統(tǒng)故障分析步驟1溫度控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟分析溫度控制儀表

20、系統(tǒng)故障時，首先要注意兩點：該系統(tǒng)儀表多采用電動儀表測量、指示、控制；該系統(tǒng)儀表的測量往往滯后較大。(1)溫度儀表系統(tǒng)的指示值突然變到最大或最小，一般為儀表系統(tǒng)故障。因為溫度儀表系統(tǒng)測量滯后較大，不會發(fā)生突然變化。此時的故障原因多是熱電偶、熱電阻、補償導(dǎo)線斷線或變送器放大器失靈造成。(2)溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)快速振蕩現(xiàn)象，多為控制參數(shù)PID調(diào)整不當(dāng)造成。(3)溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)大幅緩慢的波動，很可能是由于工藝操作變化引起的，如當(dāng)時工藝操作沒有變化，則很可能是儀表控制系統(tǒng)本身的故障。(4)溫度控制系統(tǒng)本身的故障分析步驟：檢查調(diào)節(jié)閥輸入信號是否變化，輸入信號不變化，調(diào)節(jié)閥動作，調(diào)節(jié)閥膜頭

21、膜片漏了；檢查調(diào)節(jié)閥定位器輸入信號是否變化，輸入信號不變化，輸出信號變化，定位器有故障；檢查定位器輸入信號有變化，再查調(diào)節(jié)器輸出有無變化，如果調(diào)節(jié)器輸入不變化，輸出變化，此時是調(diào)節(jié)器本身的故障。2壓力控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟(1)壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)快速振蕩波動時，首先檢查工藝操作有無變化，這種變化多半是工藝操作和調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定不好造成。(2)壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)死線，工藝操作變化了壓力指示還是不變化，一般故障出現(xiàn)在壓力測量系統(tǒng)中，首先檢查測量引壓導(dǎo)管系統(tǒng)是否有堵的現(xiàn)象，不堵，檢查壓力變送器輸出系統(tǒng)有無變化，有變化，故障出在控制器測量指示系統(tǒng)。3流量控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟(1)流量控制儀表系統(tǒng)指示值達(dá)到最小時，首先檢查現(xiàn)場檢測儀表，如果正常，則故障在顯示儀表。當(dāng)現(xiàn)場檢測儀表指示也最小，則檢查調(diào)節(jié)閥開度，若調(diào)節(jié)閥開度為零，則常為調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)器之間故障。當(dāng)現(xiàn)場檢測儀表指示最小，調(diào)節(jié)閥開度正常，故障原因很可能是系統(tǒng)壓力不夠、系統(tǒng)管路堵塞、泵不上量、介質(zhì)結(jié)晶、操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐?。若是儀表方面的故障，原因有：孔板差壓流量計可能