緒言1



一、課程的意義1



二、課程討論的內容1



三、檢測技術及儀表發展概況2







章過程檢測技術基礎4



節過程檢測的基本概念4



一、檢測4



二、檢測繫統與檢測儀表4



三、檢測儀表的基本性能7



第二節誤差的產生及分類9



一、概述9



二、誤差產生分類10



第三節誤差處理的基本方法11



一、誤差分析11



二、誤差處理13



三、儀表的誤差補償及線性化19



練習與思考23



參考文獻24







第二章參數檢測技術25



節參數檢測的一般方法和原理25



一、自然規律與檢測方法25



二、基礎效應27



第二節溫度檢測27



一、溫標28



二、溫度檢測儀表的分類及特點29



三、熱電偶及測溫原理30



四、熱電阻及測溫原理37



五、其他溫度檢測方法與儀表41



六、新件及傳感技術44



七、測溫器件選擇及舉例46



第三節壓力檢測47



一、概述47



二、壓力檢測的主要方法和分類48



三、彈性式壓力檢測48



四、電氣式壓力檢測51



五、壓力檢測器件的選用及舉例55



第四節物位檢測56



一、物位檢測的主要方法和分類58



二、靜壓式物位檢測58



三、浮力式物位檢測61



四、電氣式物位檢測63



五、超聲波物位檢測64



六、其他物位檢測67



七、影響物位測量的因素69



八、物位檢測器件的選擇及舉例69



第五節流量檢測71



一、流量檢測的主要方法和分類72



二、節流式流量檢測73



三、電磁式流量檢測91



四、容積式流量檢測95



五、變面積式流量檢測97



六、其他流量檢測方法99



七、流量檢測器件選擇及舉例107



第六節成分參數檢測108



一、熱導式檢測技術109



二、熱磁式檢測技術111



三、紅外式成分檢測114



四、色譜分析方法118



五、固態電解件及成分檢測123



六、分析儀表的選擇及舉例126



練習與思考126



參考文獻128







第三章信號變換技術129



節信號變換的基本形式129



一、簡單直接變換129



二、差動式變換133



三、參比式變換134



四、平衡式變換135



第二節常見信號間的變換140



一、位移與電信號的變換140



二、電阻與電壓的變換144



三、電容與電壓的變換147



四、電壓與電流之間的變換154



第三節典型儀表的信號變換舉例156



一、差壓變送器156



二、氧化鋯氧量變送器159



第四節新型變送器162



一、微電子式變送器162



二、數字式變送器166



練習與思考166



參考文獻167







第四章顯示儀表168



節顯示儀表的構成及基本原理168



一、模擬式顯示儀表169



二、數字式顯示儀表174



第二節數字式顯示儀表176



第三節集散控制繫統(DCS)196



一、概述196



二、集散控制繫統的數據采集197



三、參數的顯示和記錄199



練習與思考201



參考文獻202







第五章現代檢測技術203



節智能檢測技術203



一、概述203



二、軟測量技術204



三、虛擬儀表技術208



第二節現場總線檢測儀表210



—、概述210



二、現場總線儀表的原理211



三、現場總線儀表設計213



參考文獻217







附錄一熱電偶的分度表218



附錄二主要熱電偶的參考函數和逆函數228



附錄三壓力單位換算表230



附錄四節流件和管道常用材質的熱膨脹繫數λ·106 231



附錄五檢測儀表的安裝232

本書是為高等學校自動化、測控技術與儀器等相關專業編寫的一本專業課教材，是在筆者多年來講授這門課程的基礎上編寫而成的。本書的思路如下。，不采用傳統的每一種儀表的介紹方法，而是著重闡述過程檢測技術及顯示儀表方面較完整、繫統的基本概念，例如檢測繫統的組成，顯示儀表的結構型式、技術特點，誤差產生的原因以及處理、消除或減小的方法，儀表的線性化和溫度補償等。第二，圍繞組成檢測繫統的各環節加以介紹，突出共性及基本理論，培養解決實際問題的能力，使讀者在閱讀本書後，能分析和設計各種檢測繫統及其測量電路，而不是掌握某幾種具體儀表。第三，引進了帶微處理器的數字、屏幕顯示技術和集散控制繫統的數據采集及顯示原理，介紹了部分模塊的電路原理與實際使用時工程量的標度變換，使顯示裝置內容更加豐富，更具有實際應用價值，更有利於與集散控制繫統的聯繫，使讀者可獲得集中監測管理的基本概念。第四，簡要介紹了智能檢測技術和現場總線檢測等現代檢測新技術。其中智能檢測技術主要對軟測量技術和虛擬儀表技術的基本概念和構成進行闡述。以嵌入式微處理器和通信控制器為核心的現場總線檢測儀表已經廣泛用於過程檢測現場，本書主要對現場總線儀表的基本原理和設計、選型進行概念性介紹。



過程檢測技術及儀表涉及範圍相當寬廣，特別是在檢測器件和檢測方法方面，種類繁多，不可能一一介紹。本書隻重點介紹過程檢測中典型、實用和較新的一件及檢測方法，但給出了測量各過程參數常用的部件和檢測方法的分類、用途及性能比較表，以便讀者擴大知識範圍及選用；對於過程參數中，應用多、重要的流量檢測給予較多篇幅介紹；對於伴隨計算機發展的數字和屏幕顯示以及DCS繫統中的數據采集、顯示原理的基本概念給予一定篇幅的介紹，例如，信號的標準化與標度標換、模數(A/D)轉換、非線性補償及顯示功能分類等，並結合實例予以分析；對於新近發展的軟測量、虛擬儀器，作了概念性及基本結構的介紹，以擴展讀者視野。



本書突出了檢測技術及儀表的基本概念、基本理論及其共性，同時又新增加了DCS繫統的數據采集和顯示原理、智能檢測、現場總線檢測的基本概念，內容較豐富，深度和廣度有所提高，老師在教學時可根據具體情況，進行安排。



本書相關電子課件可免費提供給采用本書作為教材的大專院校使用，如有需要請聯繫：cipedu@163.com。



參加本次修訂的有杜維(前言、緒言、章和第四章的一～三節)，張宏建(第二章和第三章一～三節、附錄)，王會芹(第二章節中基礎效應及其餘各節的部分概述和後部分檢測器件的選擇及舉例，第三章第四節、第四章第三節和第五章)，王會芹作全書整理統排。



本書版由周春暉教授審定，樂嘉華高級工程師參與編寫，他們對本書的出版付出了辛勤的勞動，在此深表感謝。







編著者



2018年5月寫於杭州浙江大學求是園