环境工程仪表与自动化控制.doc

.自动控制系统：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。 控制对象：在生产过程中被控制的反应构筑物或生产设备，可指各种装置、设备、反应器，或反应系统中某一相关部分。 被控量：被控参数y：按工艺要求对某些参数进行调节控制。 调节器输出：按照工艺规律，按一定控制算法，得到的控制调节作用的电信号或其他信号。 干扰f：破坏系统平衡，引起被控参数变化的外界因素。 .传感器：直接感受被测参数变化的装置。 .变送器：将感应信号变为标准信号的原件或装置 。 方框图：控制系统的元件作用图。图中每一个方框表示组成系统的一个部分（如元件或设备），称之为环节，用带箭头的直线表示信号的相互联系和传递方向。 组成：测量元件、比较元件、调节元件 自动控制系统的分类：1 闭环控制2 开环控制a按给定值控制b按干扰补偿3 复合控制 闭环特点：据被控量与给定值的偏差进行控制，最终达到消除或减少偏差；闭环；反馈控制。 开环特点：受控对象是被控量，但控制装置仅接受给定值，信号只有倾向作用，无反向联系。 传递函数：一个环节或一个自动控制系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，称为该系统或该环节的传递函数。 过渡过程：系统在动态过程中被控量不断变化，这种随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程。 稳定的过度过程：(a)单调过程：这是一种非周期过程，被控变量在某一侧偏离给定值后．经过相当的时间又慢慢地接近给定值。(b)衰减振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动．但振幅逐渐减小，最终能回到给定值。 不稳定的过渡过程：（c)等幅振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动且振幅不变，最终也不能回到给定值。(d)发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且振幅逐渐变大，偏离给定值越来越远。(e)非周期发散过程：被控变量在给定值的某一侧，逐渐偏离给定值，而且随时间t的变化，偏差越来越大，永远回不到给定值。 过渡过程的5个品质指标：（1）最大偏差A：被控参数测量值与给定值的最大差值，最大偏差不能超过允许范围，希望最大偏差尽量小。第一峰值与新稳定值的偏差又称超调量B。 （2）过渡时间ts：从干扰到建立新平衡所经历的时间ts过渡时间越短，稳定过程越快，控制质量越高。（3）余差C：控制调节时间结束，被控参数新的稳定值与给定值的偏差，余差的大小反应了控制系统的控制精度。（4）衰减比Ψ：相邻两个波峰值的比值，B：B’＝ Ψ，定值系统低一些，随动系统高一些，一般4:1~10:1。（5）振荡周期Tp：相邻两个波峰值之间的时间成为过渡过程振荡周期，倒数为振荡频率，周期与过渡时间成正比。 传感器作用：感受被检测参数的变化，直接从对象中提取被检测参数的信息，并转换成一相应的输出信号。 变换器作用：将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性化或转变成统一的信号，供给显示器。 仪表的性能指标1）仪表的量程2）绝对误差3）相对误差4）引用误差5）精度等级6）灵敏度（7）分辨率（8）有效度（9）响应时间 pH测量原理电极电位法的原理是用两个电极插在被测量溶液中，其中一个电极为指示电极(如玻璃PH电极)，它的输出电位随被测溶液中的氢离子活度变化而变化；另一个电极为参比电极（例如氯化银电极)，其电位是固定不变的.这两个电极在溶液中构成了一个原电池，该电池所产生的电动势E的大小与溶液的pH值有关，可用下式表示： E=E*—D*PH 式中 E —测量电池产生的电动势；E*——测量电池的电动势常数(与温度有关)pH——溶液的pH值；D——测量电极的响应极差(与温度有关)。因此，若已知E*和D，则只要准确地测量两个电极间的电动势，就可以测得溶液的pH值了。 电导率检测仪表原理:对于特定的电导仪，有确定的电极常数Q。根据此电极常数Q和在此条件下测得的溶液的电导S．便可算出溶液的电导率k。K=SL/A—SQ 溶解氧检测仪表原理（1）氧电极法:氧电极对氧活度的测定是基于电流的测量。包含一个阴极与一个阳极的氧电极由一种电解质传导连接。加在阳极与阴极之间的适宜的极化电位在阴极上选择性地将氧还原。阴极：O2+2H2O+4e == 4OH－阳极: 4Ag+4C1－ == 4AgC1↓+4e 化学反应产生一个与氧浓度成正比的电流。（2）实验室溶解氧分析：碘量法（硫酸锰和碱性碘化钾）（3）电导测定法用非导电的金属铊或其他化合物与水中溶解的氧反应生成能导电的离子Tl＋。2Tl + 0.5O2+H2O== 2Tl＋＋ 2OH－通过测定水样电导率的增量，可求得溶解氧的浓度。实验表明：每增加0.035S/cm的电导率相当于1ml/L的溶解氧。 浊度检测仪表原理:目前各种类型的浊度仪，全是利用光电光度法原理制成的。悬浊液体是光学不均匀性很显著的