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第一章 基础知识1

第一节 基本概念与基本定律1

第二节 化工控制工艺识图12

一、工艺流程图12

二、仪表位号表示19

三、回路编号29

第三节 检测控制术语30

一、基本术语30

二、传感器特性31

三、仪表的零点迁移和量程迁移35

四、标准仪表信号36

五、变送器36

六、调节器（控制器）37

七、执行器37

八、仪表的防爆等级与标志38

第四节 电容传感器原理38

一、差动式电容传感器39

二、变介质电容传感器原理41

三、转换电路42

第五节 电感式传感器45

一、电感式传感器的主要特点45

二、自感式电感传感器46

三、差动电感传感器48

四、差动变压器式传感器49

五、相敏检波电路50

六、差动整流电路52

第二章 仪表常用测量变换电路54

第一节 传感器电路的基本要求54

一、传感器输出信号的特点54

二、信号的二次变换54

第二节 基本运算放大器电路分析55

一、负反馈放大电路的四种基本形式55

二、负反馈对输入电阻的影响61

三、负反馈对输出电阻的影响62

第三节 基本运算电路63

一、积分运算电路63

二、微分运算电路64

三、对数运算电路65

四、指数运算电路66

五、差动比例运算电路67

六、三运放精密差动放大电路68

第四节 有源滤波器70

一、无源滤波电路71

二、有源低通滤波电路72

三、有源高通滤波电路74

四、有源带通滤波电路76

五、有源带阻滤波电路77

第五节 变换电路78

一、电压-电流转换78

二、恒流源与恒压源80

三、电阻-电压转换81

四、电感-电压转换81

五、交流电桥对称激励电路83

第六节 数字线性化简介84

第三章 执行器86

第一节 阀门特性88

一、理想流量特性88

二、阀门特性参数91

第二节 阀座的基本结构与特点95

一、调节阀的工作原理95

二、常见调节阀结构95

三、调节阀的选择96

第三节 电动执行器（调节阀）97

一、伺服电动机99

二、伺服电动机控制电路100

三、数字式电动执行器和智能电动执行器102

第四节 气动执行器与电气变换器103

一、气动执行器的结构和原理103

二、电—气变换器105

三、电—气阀门定位器106

四、气动阀门定位器108

五、阀门定位器传递函数108

六、阀门定位器的主要特性109

七、阀门定位器的选择110

第五节 调节阀的选择和安装原则111

一、固有流量特性选择111

二、调节阀形式的选择112

三、阀门材料选择114

四、调节阀泄漏量考虑116

五、上阀盖形式的选择116

六、调节阀口径的确定原则116

七、执行机构的选择117

八、调节阀附件的选择119

九、调节阀气开、气关特性选择原则121

十、调节阀安装要求121

十一、调节阀配管和配线123

第四章 温度测量与变送技术124

第一节 温度标准124

第二节 温度测量128

一、温度仪表的分类129

二、温度仪表的选择130

第三节 接触式温度测量仪表131

一、热膨胀式温度计131

二、工业常用温度检测元件134

第四节 金属热电阻136

一、铂热电阻136

二、铜热电阻137

三、热电阻分度表137

四、金属热电阻的主要参数140

五、工业用金属热电阻142

六、热电阻引线方式148

第五节 半导体热敏电阻149

一、半导体陶瓷的热敏特性149

二、热敏电阻的基本参数151

第六节 热电偶测温157

一、热电偶原理和类型157

二、各类热电偶参考模型和系数表160

三、热电偶装配形式172

四、热电偶基本参数174

五、热电偶的保护178

六、补偿导线180

七、冷端补偿185

第七节 一体化温度变送器189

第八节 其它温度计简介192

一、光学高温计192

二、红外辐射温度计193

三、辐射高温计194

四、光电高温计194

五、光导纤维红外辐射温度计196

第五章 压力测量仪表及选用198

第一节 概述198

一、压力测量基础198

二、压力量值传递198

三、压力仪表的分类199

第二节 液柱式压力计201

一、液柱式压力计分类201

二、液柱式压力计工作原理及结构201

第三节 弹性压力表204

一、弹性压力表分类204

二、弹簧管压力表205

三、膜片压力表和隔膜式压力表208

四、膜盒压力表210

五、波纹管压力表211

六、专用压力表212

七、压力开关217

八、基地式压力调节器218

第四节 压力传感器和变送器218

一、电位器式远传压力传感器220

二、应变电阻传感器220

三、电容式压力传感器223

四、电感式压力传感器225

五、霍尔式压力传感器229

六、霍尔式微压力传感器230

第五节 压力测量仪表选择231

一、量程选择232

二、仪表类型和型号的选择233

三、仪表精度等级的选择234

第六章 流量测量仪表及选用236

第一节 概述236

一、流量测量的意义236

二、流量仪表的分类237

第二节 流量测量仪表的选用241

一、流体特性241

二、仪表性能245

三、安装条件248

四、环境条件250

五、经济因素251

第三节 差压式流量计253

一、差压式流量计工作原理253

二、差压式流量计分类与结构255

三、差压式流量计的主要特点262

四、差压式流量计选用注意事项263

第四节 浮子流量计264

一、浮子流量计基本工作原理264

二、浮子流量计分类与结构265

三、浮子流量计的主要特点267

四、选用注意事项268

第五节 容积式流量计268

一、基本工作原理269

二、容积式流量计分类与结构270

三、容积式流量计的主要特点274

四、选用注意事项275

第六节 涡轮流量计276

一、工作原理276

二、分类与结构278

三、涡轮流量传感器主要特点282

四、选用注意事项283

第七节 电磁流量计284

一、工作原理285

二、电磁流量计结构与分类285

三、电磁流量计主要特点288

四、选用注意事项289

第八节 涡街流量计290

一、工作原理291

二、涡街流量计分类与结构293

三、涡街流量计主要特点296

四、选用注意事项298

第九节 超声流量计298

一、工作原理299

二、超声流量计分类与结构301

三、超声流量计主要特点303

四、选用注意事项304

第十节 质量流量计304

一、间接式质量流量计304

二、直接式质量流量计306

三、直接式质量流量计的主要特点和选用312

第十一节 插入式流量计314

一、插入式流量计工作原理314

二、插入式流量传感器分类与特点318

三、选用注意事项319

第十二节 流量显示仪321

一、基本工作原理322

二、流量显示仪主要技术参数和功能322

第十三节 其它流量测量方法324

一、混相流流量测量324

二、固体流量测量327

第十四节 流量仪表的校验329

一、校验目的和方法329

二、流量标准装置的作用与分类330

三、流量标准装置结构332

第七章 物位测量336

第一节 物位测量仪表类型和选择336

一、物位测量仪表类型336

二、物位测量方法选择341

第二节 直读式液位测量仪表342

一、基本原理342

二、玻璃管式液位计342

三、玻璃板式液位计343

四、其它系列的玻璃板液位计344

第三节 静压式液位测量仪表345

一、测量原理345

二、带有正负迁移的差压法液位测量347

三、差压法界面测量348

四、吹气法液位测量的基本原理348

第四节 浮力式液位测量仪表349

一、浮子式液位计349

二、伺服型浮子液位计350

三、浮筒式液位计352

四、磁性翻板式液位计355

第五节 电气型液位测量仪表356

一、电接点式液位计356

二、磁致伸缩式液位计358

三、电容式液位计359

第六节 超声波液位测量仪表363

一、反射式超声波液位计363

二、超声波液位开关366

三、超声波液位计安装367

四、超声波液位计适用范围与注意事项367

第七节 雷达液位计368

一、基本原理368

二、工业控制级雷达液位计（BL—30K型）的主要技术参数369

第八节 放射性液位计372

一、基本原理372

二、主要技术参数373

三、放射性防护的基本概念375

第八章 过程分析仪表及选用377

第一节 概述377

一、对样品预处理系统的要求378

二、过程分析仪的选用382

第二节 热导式气体分析仪383

第三节 红外线分析仪387

一、工作原理及结构387

二、主要特性及规格392

三、选用注意事项394

四、应用场所394

第四节 工业色谱仪395

一、工业色谱仪的分类及结构395

二、工业色谱仪的主要特性及规格403

三、选用注意事项404

四、应用场所406

第五节 色谱—质谱联用仪406

一、质谱仪工作原理及分类407

二、色谱—质谱（GC—MS）联用仪的构成414

三、色谱—质谱联用仪的优点417

四、GC—MS联用仪的主要性能指标417

五、选用注意事项418

六、GC—MS联用仪的应用420

第六节 氧分析仪421

一、磁导式氧分析仪421

二、磁力机械式氧分析仪424

三、磁压力式氧分析仪425

四、氧化锆氧分析仪427

五、微量氧分析仪429

第七节 水分析仪431

一、pH计431

二、电导仪438

三、溶解氧分析仪441

第八节 粘度检测仪表443

一、超声波式粘度计444

二、差压式粘度计445

三、扭矩式粘度计447

第九节 环保安全检测仪表448

一、可燃气体报警器448

二、毒性气体报警器449

第十节 过程分析仪的取样与预处理系统452

一、取样装置452

二、过滤装置455

三、流量控制装置457

第九章 系统安全保护458

第一节 系统安全基本概念458

第二节 爆炸危险场所的划分460

一、主要工业国家对危险场所划分规定461

二、美国对工业危险场所划分的规定464

三、我国对爆炸危险场所的划分和防爆安全法规466

四、仪表防护等级标准469

第三节 电气设备防爆471

一、防爆电气设备的分类471

二、本安型防爆仪表的特征473

三、关联设备474

四、本安系统分级479

五、本安电路外部连接电缆的影响481

第四节 保护接地483

一、电气设备和线路的保护接地483

二、防静电保护接地485

第五节 防雷电技术487

一、雷电危害的类型及雷电参数488

二、雷电感应的防护490

三、常用防雷元器件492

第六节 控制系统的抗干扰498

一、噪声与信噪比499

二、共模信号与差模信号500

三、抗耦合干扰技术501

四、抗传导干扰技术503

五、其它抗干扰技术504

第十章 过程控制系统分析与设计507

第一节 控制系统的数学模型509

一、三大守恒定律510

二、单容过程模型512

三、多容过程模型513

四、不可压缩流体管道流动模型514

第二节 基本控制算法515

一、PID调节器的基本原理515

二、数字式PID控制算式518

三、改进PID控制算式520

四、数字PID控制算法的改进524

第三节 单回路控制系统设计526

一、被控参数的选择527

二、测量反馈527

三、控制参数的选择529

四、执行器（调节阀）的选择530

五、调节器正、反作用的确定530

六、调节器控制规律的设计531

七、单回路控制系统分析531

第四节 单回路控制系统调节器参数的整定534

一、工程整定法535

二、单回路控制系统的投运539

第五节 复杂控制系统540

一、串级控制系统540

二、前馈控制系统548

第六节 大时延系统控制557

一、微分先行控制方案557

二、Smith预估控制方案559

第七节 比值控制系统561

一、常用比值控制系统561

二、比值控制系统设计564

第八节 分程控制系统566

一、控制系统设计567

二、分程控制的应用570

第十一章 自动化仪表系统维护573

第一节 综述573

第二节 调节阀故障处理577

一、改变阀结构或用特殊材料577

二、增大阀门正常工作时的开度578

三、调节阀防堵（卡）方法578

四、调节阀防泄漏方法579

五、调节阀防振动579

六、提高调节阀稳定性581

第三节 仪表故障的一般规律582

一、仪表故障的一般规律582

二、故障处理的常用方法583

三、电动仪表维修584

四、气动仪表维修584

五、调节器参数整定585

第四节 温度检测仪表故障处理585

一、温度检测故障原因的判断585

二、热电偶常见故障原因及处理方法586

三、工业热电阻常见故障原因及处理方法587

第五节 压力检测仪表故障处理587

第六节 流量检测仪表故障及处理589

第七节 物位检测仪表故障处理590

附录 常用数据592

一、过热蒸汽表592

二、热电偶分度简表593

三、常用热电偶及配用补偿导线600

四、热电偶补偿电桥（自由端温度补偿器）规格与技术数据602

五、热电阻分度表（ITS-90）602

六、常用热电阻元件表609

七、常用弹簧管压力表及真空表规格610

八、霍尔压力变送器规格612

九、CW型双波纹管差压计规格613

十、靶式流量计规格614

十一、椭圆齿轮流量计规格614

十二、电磁流量计规格615

十三、涡轮流量变送器规格615

十四、沉筒液位变送器规格615

十五、爆炸性气体蒸气特性表616

主要参考文献621