第1篇基礎知識
第1章緒論2
1.1測控儀表繫統2
1.2本課程的意義及所討論的內容3
思考題與習題3

第2章測控儀表基本概念及性能指標4
2.1測量範圍、上下限及量程4
2.2零點遷移和量程遷移4
2.3靈敏度和分辨率5
2.4測量誤差5
2.5線性度7
2.6精度和精度等級7
2.7死區、滯環和回差9
2.8反應時間10
2.9重復性和再現性11
2.10可靠性11
2.11穩定性12
思考題與習題13


第2篇過程參數檢測
第3章溫度檢測及儀表16
3.1溫度及溫度測量16
3.1.1溫度及溫度測量方法16
3.1.2溫標18
3.2接觸式測溫儀表19
3.2.1膨脹式溫度計19
3.2.2熱電偶測溫22
3.2.3熱電阻測溫37
3.3非接觸式測溫儀表44
3.3.1輻射測溫原理45
3.3.2輻射測溫方法45
3.3.3輻射測溫儀表45
3.3.4輻射測溫儀表的表觀溫度49
3.4光纖溫度傳感器50
3.5測溫儀表的選用及安裝52
3.5.1測溫儀表的選用52
3.5.2測溫儀表的安裝53
思考題與習題55

第4章壓力檢測及儀表57
4.1壓力單位及壓力檢測方法57
4.1.1壓力的定義及單位57
4.1.2壓力的幾種表示方法58
4.1.3壓力檢測的主要方法及分類58
4.2常用壓力檢測儀表59
4.2.1液柱式壓力計59
4.2.2負荷式壓力計61
4.2.3彈性式壓力計62
4.2.4壓力傳感器66
4.3測壓儀表的使用及壓力檢測繫統73
4.3.1測壓儀表的使用73
4.3.2壓力檢測繫統75
思考題與習題78

第5章流量檢測及儀表80
5.1流量檢測的基本概念80
5.1.1流量的概念和單位80
5.1.2流量檢測方法及流量計分類80
5.2體積流量檢測及儀表81
5.2.1容積式流量計81
5.2.2差壓式流量計83
5.2.3速度式流量計94
5.3質量流量檢測方法100
5.3.1間接式質量流量測量方法100
5.3.2直接式質量流量計101
5.4流量標準裝置104
5.4.1液體流量標準裝置104
5.4.2氣體流量標準裝置105
5.5流量檢測儀表的選型106
思考題與習題107

第6章物位檢測及儀表109
6.1基本概念及物位檢測儀表的分類109
6.1.1基本概念109
6.1.2物位檢測儀表的分類109
6.2靜壓式物位檢測儀表110
6.2.1壓力和差壓式液位計110
6.2.2吹氣式液位計111
6.2.3液位測量的零點遷移問題112
6.3浮力式物位檢測儀表113
6.3.1浮子式液位計113
6.3.2浮筒式液位計115
6.4其他物位測量儀表115
6.4.1電容式物位計115
6.4.2超聲式物位計117
6.4.3核輻射式物位計117
6.4.4稱重式液罐計量儀118
6.4.5光纖式液位計119
6.4.6物位開關119
6.5物位檢測儀表的選型121
思考題與習題121

第7章成分分析儀表123
7.1成分分析方法及分類123
7.2自動分析儀表的基本組成123
7.3氣體成分的分析與檢測124
7.3.1混合氣體中組分含量的分析與檢測124
7.3.2氧氣的檢測與分析126
7.3.3紅外線氣體分析器130
7.3.4氣相色譜分析儀131
7.4溶液酸度的分析與檢測134
7.4.1酸度及其檢測方法134
7.4.2電位測定法原理134
7.4.3工業酸度計135
7.5物質性質的分析與檢測137
7.5.1濕度的表示方法137
7.5.2常用濕度檢測儀表138
7.5.3密度的檢測141
思考題與習題143


第3篇過程控制儀表
第8章控制儀表及裝置145
8.1概述145
8.1.1控制儀表及裝置的分類145
8.1.2信號制146
8.2模擬式控制儀表149
8.2.1模擬式控制儀表概述149
8.2.2DDZ-Ⅲ型電動控制器150
8.3數字式控制儀表及裝置152
8.3.1可編程調節器152
8.3.2可編程控制器155
8.3.3集散控制繫統163
8.3.4現場總線控制繫統172
思考題與習題178

第9章執行器179
9.1概述179
9.1.1執行器的構成及工作原理179
9.1.2執行器的分類及特點180
9.1.3執行器的作用方式180
9.2執行機構181
9.2.1氣動執行機構181
9.2.2電動執行機構182
9.3調節機構183
9.3.1調節閥的工作原理183
9.3.2調節閥的作用方式184
9.3.3調節閥的結構及特點184
9.3.4調節閥的流量繫數187
9.3.5調節閥的可調比188
9.3.6調節閥的流量特性190
9.4執行器的選擇和計算194
9.4.1執行器結構形式的選擇194
9.4.2調節閥流量特性的選擇196
9.4.3調節閥口徑的選擇197
9.5氣動執行器的安裝和維護198
9.6電氣轉換器及閥門定位器199
9.6.1電氣轉換器199
9.6.2閥門定位器200
9.7數字調節閥與智能調節閥203
思考題與習題205


第4篇現代檢測技術及儀表
第10章現代檢測技術及智能儀表207
10.1現代檢測技術207
10.1.1現代傳感器技術的發展207
10.1.2軟測量技術簡介209
10.1.3多傳感器融合技術簡介211
10.1.4虛擬儀器技術簡介212
10.1.5網絡化儀表技術簡介214
10.1.6生物傳感器技術簡介216
10.2智能儀表218
10.2.1智能儀表的特點及定義218
10.2.2智能儀表的分類220
10.2.3智能儀表的硬件結構220
10.2.4典型智能儀表221
思考題與習題223


附錄224

習題參考答案241

參考文獻

檢測是一切科技活動的基礎環節，檢測技術及儀表已廣泛應用於工業、農業、軍事等領域。檢測技術的水平已成為衡量一個國家、一個行業現代化水平的重要標準之一。隨著新技術的不斷湧現，特別是先進檢測技術、現代傳感器技術、計算機技術、網絡技術和多媒體技術的出現，為傳統檢測技術及儀表繫統的發展帶來了新的機遇與挑戰。
為了適應當前我國高等教育發展的需要，依據“卓越工程師教育培養計劃”，培養創新能力強、適應經濟社會發展需要的應用型復合人纔，本書在介紹自動檢測技術與控制儀表基礎知識的同時，注重與實際應用相結合，強調從工程實際應用的角度出發，培養學生工程思維的能力，例如在溫度、壓力、流量、物位檢測等章節加入了儀表的選用、安裝及使用條件，又在熱電偶測溫線路中加入了測溫實例，使讀者能夠將理論與實際應用相結合，在掌握儀表應用的同時加深對檢測原理的理解，提高分析與解決實際工程問題的能力。其次，本書在緒論部分從繫統的角度入手，介紹了具有代表意義的典型測控儀表繫統，分析了檢測儀表和控制儀表在控制繫統中的關聯和作用，以此作為貫穿全書的線索，展開後面的理論、技術和方法的闡述，突出課程的理論體繫。另外，本書引入新的現代檢測技術和研究成果，例如：軟測量技術、多傳感器融合技術、虛擬儀器技術、網絡化儀表技術和生物傳感器技術等，把新技術、新產品、新方向和新理念通過教材傳遞給學生，分析當前檢測技術的發展趨勢，及時跟蹤科技的發展。
全書內容分為4篇，共10章。
第1篇（第1、2章）介紹本課程的意義及內容，檢測儀表的基本知識和基本概念及性能指標；
第2篇（第3～7章）介紹生產過程中常用的溫度、壓力、流量、物位和成分等參數的測量方法及常用檢測儀表；
第3篇（第8、9章）介紹控制儀表及裝置，包括常用儀表分類、各種儀表信號制、模擬控制器、數字控制器、PLC、DCS和現場總線技術以及執行器；
第4篇（第10章）簡要介紹現代檢測技術及智能儀表。
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本書由遼寧石油化工大學金鑫、王越、許秀、王莉編寫，金鑫任主編，王越任副主編。其中金鑫編寫了第3、7、10章，王越編寫了第4～6章，許秀編寫了第11章，王莉編寫了第2、8章，第9章由王越、許秀共同編寫。
由於時間及作者水平有限，書中難免有不當之處，敬請廣大讀者批評指正。

編者
2022年11月