《过程检测及控制》教学大纲 课程编号 课程名称:过程检测及控制 英文名称: Process measurement and controlling 学时:54(理论教学12(实验) 学分:7 授课对象:材料科学与工程专业本科生 课程性质:任选 先修课程:传热学、电工学、高等数学、流体力学、数理统计 、课程教学目标 本课程主要研究各种热工过程参数的检测方法和检测仪表,涉及传热学、电工 学、高等数学、流体力学、电磁学、微机原理等方面知识,通过本课程的学习,使 学生掌握过程控制仪表的组成、原理、工程选用方法;常规过程控制系统的基本控 制方法与工程设计;了解计算机过程控制系统的原理及集散控制系统的组成与应用 培养学生正确地选择和使用传感器、检测仪表和一定的设计检测系统的能力,了解 测量数据的处理方法和新的检测技术,为学生毕业后在工作中能解决某些参数的检 测问题和控制系统设计打下一定的基础。 二、教学内容及基本要求 本课程的主要内容组成:分为4篇15章;包含检测技术基础;主要过程参数测 量:过程控制系统的组成与设计;硅酸盐工程测量技术。 第一篇:检测技术基础 第1章测量概述 基本内容: 1.1测量的意义、测量方法 12测量系统 3测量误差 14测量仪表的品质指标 15测量技术的发展
《过程检测及控制》教学大纲 课程编号： 课程名称：过程检测及控制 英文名称：Process Measurement and Controlling 学 时：54(理论教学)/12(实验) 学 分：7 授课对象：材料科学与工程专业本科生 课程性质：任选 先修课程：传热学、电工学、高等数学、流体力学、数理统计 一、课程教学目标 本课程主要研究各种热工过程参数的检测方法和检测仪表，涉及传热学、电工 学、高等数学、流体力学、电磁学、微机原理等方面知识，通过本课程的学习，使 学生掌握过程控制仪表的组成、原理、工程选用方法；常规过程控制系统的基本控 制方法与工程设计；了解计算机过程控制系统的原理及集散控制系统的组成与应用。 培养学生正确地选择和使用传感器、检测仪表和一定的设计检测系统的能力，了解 测量数据的处理方法和新的检测技术，为学生毕业后在工作中能解决某些参数的检 测问题和控制系统设计打下一定的基础。 二、教学内容及基本要求 本课程的主要内容组成：分为 4 篇 15 章；包含检测技术基础；主要过程参数测 量；过程控制系统的组成与设计；硅酸盐工程测量技术。 第一篇：检测技术基础 第1章 测量概述 基本内容： 1.1 测量的意义、测量方法 1.2 测量系统 1.3 测量误差 1.4 测量仪表的品质指标 1.5 测量技术的发展
基本要求:明了测量的基本意义,常用的测量方法:掌握测量系统的基本组成, 误差的基本概念、分类;测量仪表的品质指标。了解测量技术发展趋势。 第2章测量误差与数据处理基础 基本内容: 21随机误差的分布规律 22直接测量误差分析与处理 23间接测量误差分析与处理 24粗大误差 2.5系统误差 2.6误差的综合 基本要求:理解随机误差的分布规律及特点,掌握直接测量误差的分析处理方法, 掌握判断粗大误差的判据和坏之的剔除方法,学会削弱或消除系统误差的方法 第二篇:主要过程参数测量 第3章温度检测仪表 基本内容 3.1温标及温度计 3.2热电偶测量温度 3.3热电阻测量温度 34其他接触式测温仪表 3.5接触式测温技术的误差分析 3.6非接触式温度测量技术 基本要求:了解温标建立的历史,温标的种类;对于接触式测温仪表,重点掌握 热电偶测量温度的原理、测温方法及影响因素:常见热电偶的种类,热电偶测温仪 表的电路组成;理解热电阻测量温度的方法、原理和注意事项;学会分析接触式测 温仪表的误差组成及如何减少测量误差。在非接触式温度测量仪表中,重点掌握光 学高温计、光电比色高温计、红外温度计的测温原理及基本组成、测温方法。 第章压力检测仪表 基本内容 41常规测压方法与仪表 42压力信号的远传方法 43流体流动时的压力测量 基本要求:了解常规的测压方法;掌握弹性式压力计的组成,信号的远传方法
基本要求：明了测量的基本意义，常用的测量方法；掌握测量系统的基本组成， 误差的基本概念、分类；测量仪表的品质指标。了解测量技术发展趋势。 第2章 测量误差与数据处理基础 基本内容： 2.1 随机误差的分布规律 2.2 直接测量误差分析与处理 2.3 间接测量误差分析与处理 2.4 粗大误差 2.5 系统误差 2.6 误差的综合 基本要求：理解随机误差的分布规律及特点，掌握直接测量误差的分析处理方法， 掌握判断粗大误差的判据和坏之的剔除方法，学会削弱或消除系统误差的方法。 第二篇：主要过程参数测量 第3章 温度检测仪表 基本内容： 3.1 温标及温度计 3.2 热电偶测量温度 3.3 热电阻测量温度 3.4 其他接触式测温仪表 3.5 接触式测温技术的误差分析 3.6 非接触式温度测量技术 基本要求：了解温标建立的历史，温标的种类；对于接触式测温仪表，重点掌握 热电偶测量温度的原理、测温方法及影响因素；常见热电偶的种类，热电偶测温仪 表的电路组成；理解热电阻测量温度的方法、原理和注意事项；学会分析接触式测 温仪表的误差组成及如何减少测量误差。在非接触式温度测量仪表中，重点掌握光 学高温计、光电比色高温计、红外温度计的测温原理及基本组成、测温方法。 第4章 压力检测仪表 基本内容： 4.1 常规测压方法与仪表 4.2 压力信号的远传方法 4.3 流体流动时的压力测量 基本要求：了解常规的测压方法；掌握弹性式压力计的组成，信号的远传方法
安装的注意事项;学会测量流体流动时的动压力和静压力。 第5章流量检测仪表 基本内容: 5.1流量测量概述 52节流式流量计 53速度式流量计 54容积式流量计 55冲击式流量计 56其他流量计 基本要求:了解常用的流量测量方法,掌握节流式流量计测量原理及流量方程, 标准节流装置的有关参数,安装条件,适用范围,设计计算以及误差来源;理解涡 轮流量计、电磁流量计、涡街流量计等的工作原理与结构;对于容积式流量计,理 解常用的容积式流量计的特点、适用范围;对于固体粉状物料流量的测量,掌握冲 击式流量计的工作原理;了解其他流量计如哥式力流量计、量热式流量计的基本原 理 第6章物料电子秤 基本内容: 61应变电阻荷重传感器 62应变检测电桥 63电子秤 基本要求:掌握物料电子秤的基本工作原理,信号转换、传输方式:电子皮带秤 的工作原理、标定方法等。 第7章物位检测仪表 基本内容: 7.1浮力式液位计 72差压式液位计 73电容式物位计 74放射性物位计 7.5其他物位计 基本要求:了解常用物位检测仪表的工作原理、安装方式、适用对象等 第三篇:过程控制系统的组成与设计
安装的注意事项；学会测量流体流动时的动压力和静压力。 第5章 流量检测仪表 基本内容： 5.1 流量测量概述 5.2 节流式流量计 5.3 速度式流量计 5.4 容积式流量计 5.5 冲击式流量计 5.6 其他流量计 基本要求： 了解常用的流量测量方法，掌握节流式流量计测量原理及流量方程， 标准节流装置的有关参数，安装条件，适用范围，设计计算以及误差来源；理解涡 轮流量计、电磁流量计、涡街流量计等的工作原理与结构；对于容积式流量计，理 解常用的容积式流量计的特点、适用范围；对于固体粉状物料流量的测量，掌握冲 击式流量计的工作原理；了解其他流量计如哥式力流量计、量热式流量计的基本原 理。 第6章 物料电子秤 基本内容： 6.1 应变电阻荷重传感器 6.2 应变检测电桥 6.3 电子秤 基本要求：掌握物料电子秤的基本工作原理，信号转换、传输方式；电子皮带秤 的工作原理、标定方法等。 第7章 物位检测仪表 基本内容： 7.1 浮力式液位计 7.2 差压式液位计 7.3 电容式物位计 7.4 放射性物位计 7.5 其他物位计 基本要求：了解常用物位检测仪表的工作原理、安装方式、适用对象等。 第三篇：过程控制系统的组成与设计
第8章自动控制系统的基本概念 基本内容: 81自动控制系统概述 82控制系统的过渡过程和控制指标 8.3被控过程的特性 84调节器的特性 85简单控制系统的设计 86调节器参数的工程整定 基本要求:掌握简单自动控制系统的基本组成,理解控制系统的过渡过程和控制指 标、被控过程的特性参数;理解调节器的特性,调节规律对控制质量的影响及调节 规律的选择;了解简单控制系统的设计过程和调节器参数的工程整定方法。 第9章过程控制仪表与装置 基本内容: 91模拟调节仪表的分类和特性 92DDZI型电动单元组合仪表 93执行器 94可编程序调节器 基本要求:了解模拟调节仪表的分类和特性:理解DDZⅢ型电动单元组合仪表 中常用单元如:变送单元、调节单元和执行单元的基本电路组成原理;理解常用 的执行器的特点和组成,常用调节阀的主要类型、特性曲线、流通能力等。了解 可编程调节器的组成与功能。 第10章集散控制系统介绍 基本内容: 10.1集散控制的概念 102集散控制系统的系统结构 103集散控制系统的硬件组成 104集散控制系统的软件 基本要求:理解集散控制的概念,了解集散控制系统的系统结构、硬件组成和相 应的软件配置。 第四篇:硅酸盐工程测量技术 第11章粉体特性的测量 基本内容:
第8章 自动控制系统的基本概念 基本内容： 8.1 自动控制系统概述 8.2 控制系统的过渡过程和控制指标 8.3 被控过程的特性 8.4 调节器的特性 8.5 简单控制系统的设计 8.6 调节器参数的工程整定 基本要求：掌握简单自动控制系统的基本组成，理解控制系统的过渡过程和控制指 标、被控过程的特性参数；理解调节器的特性，调节规律对控制质量的影响及调节 规律的选择；了解简单控制系统的设计过程和调节器参数的工程整定方法。 第9章 过程控制仪表与装置 基本内容： 9.1 模拟调节仪表的分类和特性 9.2 DDZ-III 型电动单元组合仪表 9.3 执行器 9.4 可编程序调节器 基本要求：了解模拟调节仪表的分类和特性；理解 DDZ-III 型电动单元组合仪表 中常用单元如：变送单元、调节单元和执行单元的基本电路组成原理；理解常用 的执行器的特点和组成，常用调节阀的主要类型、特性曲线、流通能力等。了解 可编程调节器的组成与功能。 第10章 集散控制系统介绍 基本内容： 10.1 集散控制的概念 10.2 集散控制系统的系统结构 10.3 集散控制系统的硬件组成 10.4 集散控制系统的软件 基本要求：理解集散控制的概念，了解集散控制系统的系统结构、硬件组成和相 应的软件配置。 第四篇：硅酸盐工程测量技术 第11章 粉体特性的测量 基本内容：
11.1粉体粒度的测量 11,2粉体流动性的测量 基本要求:了解常用的粉体粒度测量方法和粉体流动性的评判指标及测量方法 第12章两相流流量测量概述 基本内容: 12.1两相流的基本形态与流量测量 12.2气力输送物料流量(浓度)的测量 123气力输送中各参数的测量 基本要求:理解两相流的基本形态与相应的流量测量方法;熟悉气力输送过程中 物料流量(浓度)和其他各参数的测量方法。 第13章烟气成分的测量 基本内容: 13.1奥氏分析法 13,2热导式分析法 133红外线分析法 基本要求:掌握奥氏分析法的原理和奥氏气体分析仪的主要组成部分、分析过程 等;了解其他的烟气成分测量方法,如:热导式分析法、红外线分析法等 第14章气体含尘率的测量与计算 基本内容:测量仪器及设备;粉尘浓度的测量方案及计算 基本要求:了解体含尘率的测量与计算方法。 第15章气体湿含量的测量与计算 基本内容 15.1吸收法 15,2干湿球温度计法 15.3冷凝法 基本要求:了解常用的气体时含量的测量与计算过程 三、教学安排及方式 过程检测及控制是一门与专业技术关系较为密切的辅助课程,其教学以课内讲授为 主,配合实验等教学环节。第七学期计划讲授54学时,实验安排12学时
11.1 粉体粒度的测量 11.2 粉体流动性的测量 基本要求：了解常用的粉体粒度测量方法和粉体流动性的评判指标及测量方法。 第12章 两相流流量测量概述 基本内容： 12.1 两相流的基本形态与流量测量 12.2 气力输送物料流量（浓度）的测量 12.3 气力输送中各参数的测量 基本要求：理解两相流的基本形态与相应的流量测量方法；熟悉气力输送过程中 物料流量（浓度）和其他各参数的测量方法。 第13章 烟气成分的测量 基本内容： 13.1 奥氏分析法 13.2 热导式分析法 13.3 红外线分析法 基本要求：掌握奥氏分析法的原理和奥氏气体分析仪的主要组成部分、分析过程 等；了解其他的烟气成分测量方法，如：热导式分析法、红外线分析法等。 第14章 气体含尘率的测量与计算 基本内容：测量仪器及设备；粉尘浓度的测量方案及计算 基本要求：了解体含尘率的测量与计算方法。 第15章 气体湿含量的测量与计算 基本内容： 15.1 吸收法 15.2 干湿球温度计法 15.3 冷凝法 基本要求：了解常用的气体时含量的测量与计算过程。 三、教学安排及方式 过程检测及控制是一门与专业技术关系较为密切的辅助课程，其教学以课内讲授为 主，配合实验等教学环节。第七学期计划讲授 54 学时，实验安排 12 学时
课程主要内容 讲课学时 实验学时 检测技术|测量概述 基础 测量误差与数据处理基础 温度检测仪表 压力检测仪表 主要过程 流量检测仪表 参数测量 物料电子秤 物位检测仪表 自动控制系统的基本概念 过程控制 系统的组过程控制仪表与装置 成与设计 集散控制系统介绍2 粉体特性的测量 2-4828226622421 两相流流量测量概述 硅酸盐工 程测量技烟气成分的测量 术 气体含尘率的测量与计算 气体湿含量的测量与计算 四、教材或参考书: 《热工参数测量与处理》 清华大学出版社 《硅酸盐工程测量技术》 浙江大学出版社 《硅酸盐工业仪表及自动化》 武汉工业大学出版社 《热能与动力工程测试技术》 华中科技大学出版社 《智能化测量控制仪表原理及设计》北京航空航天大学出版社 《过程控制与自动化仪表》 机械工业出版社
课程主要内容 讲课学时 实验学时 检测技术 基础 测量概述 2 测量误差与数据处理基础 4 主要过程 参数测量 温度检测仪表 8 压力检测仪表 2 4 流量检测仪表 8 物料电子秤 2 物位检测仪表 2 过程控制 系统的组 成与设计 自动控制系统的基本概念 6 过程控制仪表与装置 6 集散控制系统介绍 2 2 硅酸盐工 程测量技 术 粉体特性的测量 2 8 两相流流量测量概述 4 烟气成分的测量 2 气体含尘率的测量与计算 1 气体湿含量的测量与计算 1 总 结 2 四、教材或参考书： 《热工参数测量与处理》 清华大学出版社 《硅酸盐工程测量技术》 浙江大学出版社 《硅酸盐工业仪表及自动化》 武汉工业大学出版社 《热能与动力工程测试技术》 华中科技大学出版社 《智能化测量控制仪表原理及设计》 北京航空航天大学出版社 《过程控制与自动化仪表》 机械工业出版社
五、学生成绩评定方法: 平时成绩占40%考试成绩占60%
五、学生成绩评定方法： 平时成绩占 40% 考试成绩占 60%