第1页：测量仪表与自动化封面
- 教材
- 《测量仪表与自动化》
本页为课程教材封面，标注教材名称与课程主题，是全套课件的起始页；课程围绕过程测量仪表、过程控制仪表与过程控制系统三大板块展开。
第2页：测控系统：嫦娥的保护神
在嫦娥绕月探测工程五大系统中，测控系统至关重要。自运载火箭与卫星发射启程起，航天测控通信网始终对嫦娥一号的运动和工作状态进行严密测量与控制。
第3页：卫星测控系统
本页主题为卫星测控系统，展示地面测控通信网与卫星之间测量、遥测与遥控的对应关系，具体系统构成以课件图示为准。
第4页：经济控制论
- 经济控制论
- 应用现代控制理论和方法研究经济系统的演变规律和最优控制的学科，是控制论的重要分支，内容包括经济系统的建模、仿真、辨识、估计以及最优或次优控制。
- 1952年巴黎世界控制论大会首先提出
- 1954年美国数学家R.S.菲利普斯用二阶常微分方程描述宏观经济系统，并采用PID控制原理改善经济政策稳定性
- 50年代中期H.A.西蒙等人研究宏观经济最优控制问题
- 1975年布加勒斯特第三届国际控制论与系统大会正式确认该学科
强调整体、动态、相互联系和协调发展的观点，既适用于宏观经济调控，也适用于企业微观管理。
第5页：工厂自动化
本页主题为工厂自动化，示意自动化仪表与系统在工厂生产中的典型应用形式，具体场景以课件图示为准。
第6页：
第7页：
第8页：
第9页：绪论：自动化的学习意义
自动化水平是一个国家技术先进程度和生产力发达程度的重要标志。
- 生活：小区安防、可燃气体泄漏与火灾报警、水电气热计量、智能家居系统
- 工作：智能楼宇系统、电梯、空调、轨道交通、导航管理系统
- 工业：电厂、钢铁厂、自来水厂、污水处理厂、炼油厂、化工厂、制药厂，以及汽车、制药、食品、啤酒全自动生产线
- 军事：导弹自动制导系统、红外夜视仪、雷达探测、声纳探测
第10页：生产过程自动化及系统分类
- 生产过程自动化
- 在生产过程中利用自动化仪表、装置检测、显示、控制重要工艺参数，自动维持生产正常进行；当参数受外界干扰偏离正常状态时，能自动调回规定范围。
- 自动检测系统：实现过程参数自动检测、显示、报警
- 信号联锁保护系统：实现异常、故障状态下生产装置自动保护
- 自动操作系统：自动实现规定操作过程
第11页：自动控制系统方框图
- 感测部分
- 传感器或变送器，相当于人的眼睛
- 指挥机构
- 控制器，相当于人的大脑
- 执行机构
- 执行器，相当于人的手
本页以人工控制过程与自动控制方框图对照，说明自动控制系统由感测、指挥与执行三部分闭环构成。
第12页：自动化仪表分类与发展概况
- 按工作能源分：气动、电动、液动
- 按系统结构分：基地式、单元组合式、计算机综合控制
- 按防爆能力分：普通型、隔爆型、增安型、本质安全型
发展概况：基地式仪表阶段 → 单元组合式仪表阶段 → 以微处理器为基本部分的控制装置阶段。
第13页：第一篇 过程测量仪表
第一篇过程测量仪表共六章，覆盖过程参数的测量与变送方法。
- 第一章 概述
- 第二章 压力测量及变送
- 第三章 物位测量及变送
- 第四章 流量测量及变送
- 第五章 温度测量及变送
- 第六章 显示仪表
第14页：第一章 概述
- 本章内容
- 测量方法，测量仪表构成，测量误差，仪表性能指标
第15页：第一节 测量过程
- 测量过程
- 用一个已知量（单位）与被测量相比较、收集信息的过程，即 A = a × g，其中 a 为测量比值，g 为测量单位。
门捷列夫指出「在自然界里，度量衡是主要的认识工具」「科学始于测量」；雅可比认为没有测量就没有精密科学与应用科学。
第16页：测量方法与仪表结构
- 按测量方式分：直接测量（直接得到结果）、间接测量（须经一定运算）
- 按接触方式分：接触式测量、非接触式测量
- 按平衡方式分：平衡式（指零式）、非平衡式（偏差式）
仪表结构：开环结构简单；闭环结构增加反馈环节，可提高仪表稳定性与测量精度。
第17页：测量误差及其分类
- 误差
- 误差 = 测量值 − 真实值，真实值常以标准值、理论值代替。
- 系统误差：测量数据整体偏离真实值
- 随机误差：测量数据围绕真实值分布
- 疏忽误差：个别数据较明显偏离真实值
第18页：绝对误差与相对误差
- 绝对误差
- a = x − x₀，x 为测量值、x₀ 为真实值（标准值），有单位、有方向
- 相对误差
- r = (x − x₀)/x₀ × 100%，没有单位、有方向
第19页：引用误差与回差（变差）
- 引用误差
- q = amax/L × 100% = (x − x₀)/(Lmax − Lmin) × 100%，L 为仪表量程（上、下限之差）
- 回差（变差）
- h = (x上 − x下)/L × 100%，x上为上行值、x下为下行值
变差产生原因：传动机构间隙、弹性元件滞后。
第20页：精度及精度等级
- 精度（精确度）
- 是精密度（系统误差）与准确度（随机误差）的综合，是反映仪表性能优劣的主要指标。
由 qmax 与 hmax 确定：q允 ≥ qmax、q允 ≥ hmax，去掉正负号与百分号即为精度等级。
- 精度等级序列：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5 等
- 示例：qmax = −1.2%、hmax = +1.3%，则 q允 = ±1.3%，精度等级为 1.5
第21页：灵敏度、灵敏限及分辨率
- 灵敏度
- 表示仪表灵敏程度，S = dy/dx
- 灵敏限
- 输出发生可察觉变化时输入的变化量
- 分辨率
- 数字式显示仪表最小量程时的最小分辨能力
其它性能指标还包括反应时间、可靠性等。
第22页：压力表精度计算例题
例题：压力表测量范围 0～150kPa，检 100kPa 点，上行值 98kPa、下行值 101kPa，其余各点误差均小于此点。
- qmax = (98 − 100)/(150 − 0) × 100% = −1.33%
- hmax = (98 − 101)/150 × 100% = −2.0%
- 精度等级：2.5 级
习题：3、4、5、6
