第三篇仪表系统分析仪表发展概况常用仪表分类及特性常用仪表分类电动单元组合仪表及DDZ-Ⅱ和DDZ-Ⅲ型仪表比较仪表输入输出静态特性分析输入输出特性分析仪表特性线性化处理分析仪表系统建模—时域、频域和离散模型仪表系统的时域分析时域分析指标阶跃扰动动态特性分析等速扰动动态特性分析仪表系统的频域分析正弦扰动动态特性分析频率响应Bode图分析频带分析10.1仪表发展概况数字式自动化仪表：随着计算机技术发展而在80年代中期出现的。其核心为单板机或单片机，相应的有数字式调节器和显示仪表、智能仪表及可编程逻辑控制器等，为计算机控制系统发展做基础。现场总线控制系统：90年代初发展起来的，是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的最新发展成果，将现场的智能仪表连成网络系统并向上一层监控级、管理级传递信息，相应的产生传感器、变送器和仪表的网络化。一、分类按使用性质划分标准表—专用于校准，不直接用于生产，需定期检验合格实验室表—使用条件较好，无防尘、防水要求工业用表—为数众多，工作环境恶劣，分为现场安装和控制室安装按测量方式划分直读式—可直接读出被测量值，包括读出经过一定传递后的被测量的值，如浮子重锤式液位计和水银温度计比较式—通过未知量与已知量相比较而得出被测量的值，电位差计测量电动势，天平测质量。按原理性连接方式划分串联（开环）--各功能模块首尾相连反馈（闭环）--某功能模块输出又回到自身的输入端或其前的某模块的输入端，从而构成正反馈或负反馈作用按信号传输方式划分电动—以电量为传输信号，信号的变换、放大容易，可远传，但防爆性能差。气动—使用压缩空气来传递信号，反映慢。按组成方式划分基地式—通用性差，是为特定被测量在特定范围内使用而设计，可直接读数单元组合式—通用性强，只完成单一功能，因其输出信号标准，可灵活构建系统组件组装式—利用集成电路和电子元件形成各种不同的插件，可选择多个插件以构成需要的仪表，常用在计算机控制系统中。按安装和使用方式划分现场安装—具有良好的防护结构，能提供防爆、防腐和抗振能力盘后架安装—不需要显示和操作盘装—具备操作和显示功能；这三个均为工业用表台式—实验室环境携带式—野外工作环境按放爆能力划分普通型—没有采取任何防爆措施隔爆型—采取了某种措施以防止燃烧和爆炸事故，如安全栅安全火花型—试图从根本上杜绝爆炸事故，如采用低压直流小电流供电，并控制储能元件，使正常工作或故障状态下产生的火花及达到的温度均不足以引燃周围的爆炸性的混合物。防爆性能最好。按运算处理方式划分模拟式—核心运算采用模拟信号数字式—运算和处理过程都是以数字信号为基础二、电动单元组合仪表及DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表比较仪表型号项目名称一、输入输出特性分析仪表输入输出特性是衡量仪表性能的重要指标定义：常用仪表输出相对于输入的变化曲线来表示，即以仪表的输入为横坐标、输出为纵坐标而得到的特性曲线。组成：上升曲线和下降曲线。理想情况：两条曲线重合且为一条直线，说明仪表具有线性特性实际情况：非线性，原因有二：其一是仪表具有的元件老化、滞环、死区或其他效应，可通过对仪表的适当调整及补偿而使特性近似线性；其二是某些被测量与输出值之间的关系为非线性，是固有的，只能通过特殊方法来改变。目的：通过分析仪表的输入输出特性曲线，可以知道仪表特性是线性的还是非线性的，同时也可以知道任何输入点不同方向上的仪表放大倍数、灵敏度、量程、输入输出范围、滞环和死区等指标。根据仪表的开环和闭环特性有不同的方法3个及以上的情况可将一个坐标系的输出信号映射到另一个坐标系，并作为新坐标系的输入信号继续进行线性化处理。2.反馈式仪表：建立仪表系统的数学模型是进行特性分析的基础，可分为时域模型、频域模型和离散模型。一、时域模型以时间t为参变量描述仪表输入输出的关系的一个函数，一般采用微分方程。单输入-单输出系统的微分方程：2.具有1阶特性（惯性环节）的仪表，其微分方程可表示为：3.具有2阶特性即振荡环节的仪表，其微分方程可表示为：以复变量s为参变量描述仪表输入输出的关系的一个函数。对时域模型的微分方程进行拉氏变换，即可得仪表的频域模型，常用传递函数表示。1.具有0阶特性即比例环节的仪表，其传递函数可表示为：3.具有2阶特性即振荡环节的仪表，其传递函数可表示为:是数字式仪表的产物，是对连续信号进行等间隔（步长）采样所获得的输入输出特性函数。还可以看作是对连续系统的时域或频域模型离散化而得到，常用采用差分方程来描述仪表的输入输出关系。1.具有0阶特性即比例环节的仪表，其差分方程可表示为：2.具有2阶特性即振荡环节的仪表，其差分方程可表示为：在时域模型的基础上，通过分析在不同输入情况下输出