GB50314-2015《智能建筑設計標準》

智能建筑，intelligent building：以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應用，集架構、系統(tǒng)、應用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑。

建筑設備管理系統(tǒng)，building management system：

對建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)等實施綜合管理的系統(tǒng)。

4.5 建筑設備管理系統(tǒng)一般規(guī)定，不同建筑類型有不同特殊要求。

樓宇自動化系統(tǒng)BAS：

BAS通常包括設備控制與管理自動化（BA）、安全自動化（SA）、消防自動化（FA）。但也有時把安全自動化（SA）和消防自動化（FA）和設備控制與管理自動化（BA）并列，形成所謂的“5A”系統(tǒng)。

樓宇自控系統(tǒng)，BA：

廣義BA系統(tǒng)：智能建筑“3A”中的BA系統(tǒng)，涵蓋了建筑物中所有機電設備和設施的監(jiān)控內容。

狹義BA系統(tǒng)：僅包括由各設備廠商或系統(tǒng)承包商利用DDC控制器或PLC控制器對其進行監(jiān)控和管理的電力供應與管理、照明控制管理和環(huán)境控制與管理以及電梯運行監(jiān)控等系統(tǒng)。

若無特別注明，BA系統(tǒng)通常表示為狹義BA系統(tǒng)，也稱樓宇自控系統(tǒng)，建筑設備管理系統(tǒng)，設備監(jiān)控系統(tǒng)等。

BA系統(tǒng)控制對象與系統(tǒng)功能（廣義）

BA系統(tǒng)的功能：

設備運行監(jiān)控：是樓宇自控系統(tǒng)的首要和基本功能。

節(jié)能控制與管理：節(jié)能降耗是全球環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的首要手段。BA系統(tǒng)通過冷熱源群控、最優(yōu)起停、焓值控制、變頻控制等手段可以有效節(jié)約建筑設備運行能耗 。

設備信息管理：隨著數(shù)據(jù)分析等信息技術的發(fā)展，BA系統(tǒng)開始由單純的自動控制功能，向自動控制、信息管理一體化發(fā)展。數(shù)據(jù)有效存儲、分析，為今后建筑設備改造及在線故障診斷提供依據(jù)。

集散控制系統(tǒng)：

DCS Distributed Control System：是以多臺微處理器為基礎的集中分散型控制系統(tǒng)。集散系統(tǒng)在傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)中引入計算機技術，利用軟件組成各種功能模塊，代替過去常規(guī)儀表功能，實現(xiàn)生產過程參數(shù)的控制，并用屏幕顯示，應用通信聯(lián)網技術組成系統(tǒng)。

DCS特點是現(xiàn)場由控制站進行分散控制，實時數(shù)據(jù)通過電纜傳輸送達控制室的操作站，實現(xiàn)集中監(jiān)控管理，分散控制，將控制功能、負荷和危險分散化。

集中控制系統(tǒng)的不足：

可靠性：整個系統(tǒng)的控制、管理依賴于中央控制站，一旦中央控制站崩潰，整個系統(tǒng)將陷入癱瘓。

運算負荷：全部控制運算功能由中央站控制主機完成，對控制主機中斷優(yōu)先級、分時多任務操作等控制都提出了極高的要求，同時控制主機的運算處理能力限制了整個控制系統(tǒng)的規(guī)模和實時響應能力。

網絡負荷：所有現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)都要通過網絡系統(tǒng)傳送給控制主機進行處理，然后由控制主機發(fā)出命令指揮現(xiàn)場執(zhí)行機構的動作，信息傳輸線路長、網絡傳輸數(shù)據(jù)量大，當系統(tǒng)監(jiān)控點數(shù)較多時實時響應能力差。

集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點：

通過分散控制功能，使得整個系統(tǒng)運算負荷、網絡數(shù)據(jù)通信和故障影響范圍均得到分散，同時控制功能直接在現(xiàn)場得以實現(xiàn)，也增強了系統(tǒng)的實時響應性。

集散控制系統(tǒng)的主要特性是集中管理和分散控制，它是利用計算機、網絡技術對整個系統(tǒng)進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的技術。

DCS邏輯結構圖：

分支型結構，垂直分成3層，每層橫向分成若干子集。

從功能分散上看，縱向分散意味著不同層次的設備具有不同的功能，如實時監(jiān)視、實時控制、過程管理等；橫向分散意味著同級設備之間具有類似的功能。

樓宇集散控制系統(tǒng)圖：

樓宇自控中的集散控制系統(tǒng)：

集散控制系統(tǒng)是工業(yè)生產過程控制需求的產物，首先在工控領域得到成功應用，然后逐漸應用于樓宇控制。

為適應樓宇控制的特點，集散控制系統(tǒng)的許多備份、冗余措施在樓宇控制中都取消了，系統(tǒng)結構及控制器、工作站的功能也有不同程度的簡化和削弱，但整體系統(tǒng)的組成和構架相同的。

因此有人稱樓宇控制系統(tǒng)為“一種低成本的集散控制系統(tǒng)”。

樓宇自控系統(tǒng)的典型網絡結構：

樓宇自控系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)的網絡結構，工程建設中具體采用哪種網絡結構應視系統(tǒng)規(guī)模的大小以及所采用的產品而定。

樓宇自控系統(tǒng)的網絡結構通常采用總線方式，系統(tǒng)結構可以通過總線層次加以區(qū)別。

工作站通過相應接口直接與現(xiàn)場控制設備相連：

實際上是一種單層網絡結構，現(xiàn)場設備通過現(xiàn)場控制網絡相互連接，工作站通過通信適配器直接接入現(xiàn)場控制網絡。適用于監(jiān)控點數(shù)較少、且分布比較集中的小型樓宇自控系統(tǒng)。

典型的兩層網絡構架的樓宇自控系統(tǒng)：

采用典型的集散控制系統(tǒng)兩層網絡構架，適用于絕大多數(shù)樓宇控制系統(tǒng)。上層網絡與現(xiàn)場控制總線兩層網絡滿足不同的設備通信需求，兩層網絡之間通過通信控制器連接。這種網絡結構是許多現(xiàn)場總線產品廠商主推的網絡構架。

通信控制器作用：

功能簡單的只是起到協(xié)議轉換的作用，在采用這種產品的網絡中不同現(xiàn)場控制總線之間設備的通信仍要通過工作站進行中轉；

功能復雜的可以實現(xiàn)路由選擇、數(shù)據(jù)存儲、程序處理等功能，甚至可以直接控制輸入輸出模塊起到DDC的作用，而成為一個區(qū)域控制器，如美國Johnson Controls的網絡控制單元（NCU）。

有些公司（如TAC）甚至將Web服務器功能集成到區(qū)域控制器，這樣用戶甚至不用選配工作站，通過任意一臺安裝有標準網絡瀏覽器（如IE）的PC即可實現(xiàn)所有監(jiān)控任務。

三層網絡結構的樓宇自控系統(tǒng)：

網絡結構在以太網等上層網路與現(xiàn)場控制總線之間又增加了一層中間層控制網絡，這層網絡在通信速率、抗干擾能力等方面的性能都介于以太網等上層網路與底層現(xiàn)場控制總線之間。通過這層網絡實現(xiàn)大型通用功能現(xiàn)場控制設備之間的互連。監(jiān)控點分散，聯(lián)動功能復雜場合。

現(xiàn)場控制器（DDC）輸入輸出點數(shù)：

產品設計及工程選型時考慮的主要問題。

目前市場上流行的DDC點數(shù)從十幾點到幾百點不同。

在工程中，有些場合監(jiān)控點比較集中，如冷凍機房的監(jiān)控，適合采用一些大點數(shù)的DDC；

有些場合監(jiān)控點相對分散，如VAV末端的監(jiān)控，適合采用一些小點數(shù)的DDC。

廠商在設計DDC時，從經濟性的角度考慮，所選用的處理器、存儲器也會根據(jù)此DDC點數(shù)的多少有所不同，一般點數(shù)較少的DDC功能也相對較弱，點數(shù)較多的DDC功能和處理能力也較強。

監(jiān)控點相對分散、聯(lián)動功能復雜系統(tǒng)解決方案：

在一些諸如VAV末端的控制中，雖然末端設備的基本控制要求較低，但作為整個系統(tǒng)的聯(lián)動控制，如風管靜壓控制，單個末端狀態(tài)的變化都會引起其他各監(jiān)控狀態(tài)的變化，這些聯(lián)動控制相當復雜。在這類末端分布范圍較廣，而聯(lián)動控制復雜的系統(tǒng)監(jiān)控中，無論單獨采用小點數(shù)DDC還是大點數(shù)DDC都存在許多問題，三層網絡結構的樓宇自控系統(tǒng)就可以體現(xiàn)出其優(yōu)勢。

以太網為基礎的兩層網絡構架：

以太網在BA系統(tǒng)開始應用于現(xiàn)場控制領域。各大廠商先后推出以太網控制器，這種網絡結構利用高速以太網分流現(xiàn)場控制總線的數(shù)據(jù)通信量，具有結構簡單、通信速率快、布線工作量小（上層可直接利用綜合布線系統(tǒng)）等特點，是目前樓宇自控系統(tǒng)網絡結構的主流發(fā)展方向。

樓宇自控系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站：

名稱：Process Interface Unit（過程接口單元）、基本控制器（Basic Controller）、多功能控制器（Multifunction Controller）、DDC。

功能：現(xiàn)場控制站作為系統(tǒng)的控制級，主要完成各種現(xiàn)場樓宇機電設備運行過程信號的采集、處理及控制，作為控制和操作同時進行。

統(tǒng)稱：現(xiàn)場控制節(jié)點。

現(xiàn)場控制器組成：

現(xiàn)場控制器結構：

中央處理單元；輸入輸出通道AI、AO、DI、DO；安裝時還要考慮：機柜、電源、安裝導軌、線槽、導線、連接器、輔助繼電設備等。

現(xiàn)場控制器安裝：

機柜：防塵、防電磁干擾、安裝電源及輔助輸入輸出設備，現(xiàn)場控制器和電源等設備要安裝在相應的機柜內。

樓宇自控系統(tǒng)對電源的要求不如工業(yè)控制環(huán)境那么嚴格，一般要求現(xiàn)場控制站的電源由中央控制室或操作員站單獨拉出，這樣現(xiàn)場控制站的電源質量基本與中控站或操作員站設備的電源質量相同，且具有UPS保護。

現(xiàn)場控制器主要是DDC和PLC等設備，集成了CPU模塊、I/O處理模塊、存儲模塊、通信模塊等功能模塊。不同現(xiàn)場控制器的CPU處理能力、I/O點數(shù)及存儲器大小各不相同，按實際控制要求選擇。

模擬量輸入通道AI：

輸入控制過程中各種連續(xù)物理量：如溫度、壓力、應力、流量以及電流、電壓等；

毫伏級電壓信號：如熱電偶、熱電阻及應變式傳感器的輸出；

各種溫度、壓力、位移或各種電量變送器的輸出；

一般采用4~20mA標準，信號傳送距離短、損耗小的場合也有采用0~5V或0~10V電壓信號傳輸。

許多廠商提供的現(xiàn)場控制設備支持將模擬量輸入接口與數(shù)字量接口通用稱為通用輸入接口（UI）。

DDZ-Ⅲ型變送器兩線制結構示意圖：

如圖：符合組合電動儀表固有特性，采用直流集中供電方式，可將差壓變送器、24V直流電源、250Ω電阻串聯(lián)起來，壓差的大小確定所通過的電流大小，并將電阻兩端形成的電壓，傳給下一級儀表，作為下一級儀表的輸入。

模擬量輸出通道AO：

輸出4~20mA電流信號， 0~10mA與1~5V電壓。

電動執(zhí)行機構的行程，調速裝置（變頻調速器）、閥門的開度等模擬量。

輸出通道一般由D/A模板、輸出端子板與柜內電纜等構成。

輸出接口的輸出信號一般都可以在電流型和電壓型之間轉換?？梢灾苯油ㄟ^軟件設置實現(xiàn)，或通過外電路實現(xiàn)，如在4~20mA標準直流電流信號輸出端接入一個500Ω電阻，電阻的兩端就是DC 2~10V電壓信號。

開關量輸入通道DI：

用來輸入各種限位（限值）開關、繼電器或閥門連動觸點的開、關狀態(tài)，輸入信號可以是交流電壓信號、直流電壓信號或干接點。

由于干接點信號性能穩(wěn)定，不易受干擾，輸入輸出方便，目前應用最廣。

數(shù)字量輸入接口接收現(xiàn)場各種狀態(tài)信號，經電平轉換、光電轉換及去噪等處理后轉換為相應的0或1輸入存儲單元。

數(shù)字量輸入接口也可以輸入脈沖信號，并利用內部計數(shù)器進行計數(shù)。

開關量輸出通道DO：

用于控制電磁閥門、繼電器、指示燈、聲光報警器等只具有開、關兩種狀態(tài)的設備。

數(shù)字量輸出接口一般以干接點形式進行輸出，要求輸出的0或1對應于干接點的通或斷。

輔助輸入輸出設備：

現(xiàn)場控制設備的模擬量/數(shù)字量輸入、輸出接口一般都可以直接輸入或輸出信號與現(xiàn)場傳感器、變送器、執(zhí)行機構進行通信，輸入各種現(xiàn)場狀態(tài)、參數(shù)，輸出控制現(xiàn)場設備。

當使用數(shù)字量輸出端口控制現(xiàn)場36V以上電壓或大電流回路時，需要借助各種繼電器、接觸器等輔助設備，以保證現(xiàn)場控制設備的端子不竄入高電壓或通過大電流。

樓宇自控系統(tǒng)管理與控制站：

包括一臺中央監(jiān)控站管理服務器和若干個操作員站（分管不同設備子系統(tǒng)的，分散在各監(jiān)控機房的），工程師站為節(jié)約成本一般不單獨固定設置。

中央監(jiān)控站功能：

中央監(jiān)控站提供集中監(jiān)視、遠程操作、系統(tǒng)生成、報表處理及診斷等功能。它集中了中央管理服務器、操作員站和工程師站的全部功能。

樓宇自控系統(tǒng)的中央監(jiān)控站一般包括一臺中央管理服務器和若干個操作員站（這些操作員站從功能上可以是分管不同設備子系統(tǒng)的，也可以是相互冗余的；從地域上，可以是集中設置的，也可以是分散在各監(jiān)控機房的），工程師站為節(jié)約成本一般不單獨固定設置，而由操作員站實現(xiàn)其功能或利用工程師的計算機臨時接入樓宇自控網絡進行系統(tǒng)組建和維護。

典型樓宇自控系統(tǒng)介紹：

霍尼韋爾（Honeywell）公司：

建筑智能系統(tǒng)部產品包括樓宇自控（BA）系統(tǒng)、火災報警消防控制（FA）系統(tǒng)和安保（SA）系統(tǒng)。

EBI系統(tǒng)是一套基于客戶機/服務器結構的控制網絡軟件，用于完成網絡組建、網絡數(shù)據(jù)傳送、網絡管理和系統(tǒng)集成。EBI平臺除了服務器軟件、客戶機軟件、開放系統(tǒng)接口軟件以外，還有6個并列的應用軟件系統(tǒng)，涉及建筑設備監(jiān)控、火災報警、安全防范、視頻監(jiān)控、能源管理等方方面面的系統(tǒng)監(jiān)控管理，這些系統(tǒng)能夠通過以太網實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、聯(lián)動控制和信息集成。

樓宇自控產品主要有XL8000系列BACnet控制器，XL5000系列控制器及各類末端設備，包括風閥執(zhí)行器、電動閥門、電動閥門執(zhí)行器、電動蝶閥、各類傳感器等。

西門子（SIEMENS）樓宇科技公司：

Apogee控制管理系統(tǒng)是用于樓宇設備的集散控制系統(tǒng)，每個DDC控制器均有CPU處理器進行數(shù)據(jù)處理，獨立工作，不受中央或其他控制器故障的影響，從而提高了整個集控管理系統(tǒng)的可靠性。

安裝 Windows 2000/XP 計算機工作站為監(jiān)控平臺，可連接樓宇級網絡（BLN），每條樓宇級網絡可連接DDC控制器，而每個DDC又可通過樓層級網絡（FLN）連接擴展點模塊或終端設備控制器。

實現(xiàn)建筑物內的暖通空調、變配電、給排水、冷暖源、照明、電梯扶梯及其他各類系統(tǒng)機電設備管理自動化、智能化、安全化、節(jié)能化，同時為大樓內的工作人員和其他租戶提供最為舒適、便利和高效率的環(huán)境。

江森自控（Johnson Controls）公司：

1985年在美國成立，其樓宇自控系統(tǒng) Metasys采用開放式結構，可以根據(jù)用戶需求集成不同廠商的軟、硬件產品，滿足整個樓宇自控系統(tǒng)的優(yōu)化需求。

Metasys系統(tǒng)采用分布式結構、模塊化設計，具有高效、可靠、運行穩(wěn)定等特點。Metasys集成支持目前樓宇自動化及信息產業(yè)中絕大多數(shù)的標準，，因此其在系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫整合等方面也具備了相當?shù)撵`活性與互操作性。

Metasys系統(tǒng)的模塊化結構由一個或多個現(xiàn)場控制器、網絡控制器和操作站組成，系統(tǒng)可以不斷滿足受控設備擴展的需要，無論是現(xiàn)場控制器或是網絡控制器都可以根據(jù)項目的需求不斷擴展。

Metasys系統(tǒng)組成：

操作員站：主要由帶鼠標及彩色顯示器的計算機和打印機組成，運行圖形ADS系統(tǒng)軟件和實時監(jiān)控操作軟件，是管理整個系統(tǒng)及實施操作的主要人－機界面。

網絡控制引擎NAE：和操作站共同構成系統(tǒng)的管理層，其功能主要是實現(xiàn)網絡匹配和信息傳遞，具有總線控制，I/O控制功能，操作站以高速通信方式與下一級智能網絡控制單元進行信息交換。

現(xiàn)場控制器（DDC）：主要功能是接收安裝于各種機電設備內的傳感器、檢測器的信息，按DDC內部預先設置的參數(shù)和執(zhí)行程序自動實施對相應機電設備的監(jiān)控。智能網絡控制單元與DDC之間可以通過N2總線RS-485方式或LON方式通信。

施耐德電氣TAC公司：

TAC（Schneider electric tac）是一家專注于樓宇自控、安全防范產品以及能源解決方案的瑞典公司，具有超過80年行業(yè)歷史。2003年，TAC加入法國施耐德電氣集團，并先后收購了安德沃自控（Andover Control）、英維思樓宇系統(tǒng)（Invensys Building System）、派爾高（Pelco）等多家樓宇自控及安全防范產品公司。目前業(yè)務已涵蓋了完整的樓宇自控、門禁控制、視頻監(jiān)控、入侵防范及末端產品線。

TAC Vista是施耐德電氣TAC旗下的LonWorks樓宇自控解決方案。此系統(tǒng)最大的特點在于其Building IT設計理念。所謂Building IT就是將IT的技術、理念充分應用于樓宇自控，從而實現(xiàn)開放、友好、集成與安全。

傳感器與執(zhí)行器基礎：

檢測儀表控制系統(tǒng)組成：

檢測單元：直接測量：溫度、壓力、流量、液位、成份；間接測量。

變送單元：測量信號轉換與傳輸；

1~5V DC 、4~20mA DC模擬信號和數(shù)字信號。

顯示單元：數(shù)字、曲線、圖像。

調節(jié)單元：實現(xiàn)PID（比例、積分、微分）調節(jié)。

執(zhí)行單元：氣動、液動、電動。

溫度測量：

溫度：國際單位制（SI）7個基本物理量之一，重要參數(shù)。M，Kg，s，A，mol，cd。

測溫原理：通過溫度敏感元件與被測對象熱交換，測量相關物理量，確定被測對象的溫度。

測溫方式：

接觸式：傳熱和對流，有熱接觸，精度高，破壞被測對象熱平衡，存在置入誤差，對測溫元件要求高。

非接觸式：接受熱輻射，響應快，對被測對象干擾小，可測高溫、運動對象，適應強電磁干擾、強腐蝕。

熱電阻式傳感器：

金屬熱電阻；半導體熱敏電阻；熱電阻式傳感器的應用。

基于導體或半導體的電阻值隨溫度而變化的特性。

優(yōu)點：信號可以遠傳、靈敏度高、無參比溫度。

金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準確度高，可作為基準儀表。

缺點：電源激勵、自熱現(xiàn)象，影響精度。

金屬熱電阻：

熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒

作為熱電阻的材料要求：

電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；

電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；

熱容量要小，以便提高熱電阻的響應速度；

在測量范圍內，應具有穩(wěn)定的物理和化學性能；

電阻與溫度的關系最好接近于線性；

應有良好的可加工性，且價格便宜。

使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅。

常用熱電阻：

鉑熱電阻：主要作為標準電阻溫度計，廣泛應用于溫度基準、標準的傳遞。

銅熱電阻：測量精度要求不高且溫度較低的場合，測量范圍一般為―50～150℃。

鉑熱電阻，目前最好材料。

長時間穩(wěn)定的復現(xiàn)性可達10-4K，是目前測溫復現(xiàn)性最好的一種溫度計。

鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關。

百度電阻比，

W（100）越高，表示鉑絲純度越高。

國際實用溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，W（100）≥1.3925；目前技術水平已達到W（100）＝1.3930，相當于99.9995%；工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.387～1.390。

銅熱電阻：

應用：測量精度要求不高且溫度較低的場合；

測量范圍：-50～150℃；

優(yōu)點：溫度范圍內線性關系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜，復制性能好。

缺點：易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質的溫度測量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。

熱電阻的結構：

電阻絲采用無感繞法（兩線圈電流流向相反，電感互相抵消）繞在絕緣支架上，圖b所示。

半導體熱敏電阻：

利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成；

由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結。

優(yōu)點：

熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（4～9倍）；

電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點溫、表面溫度及快速變化的溫度。

結構簡單、機械性能好。

缺點：線性度較差，復現(xiàn)性和互換性較差。

熱敏電阻特點與類型：

熱敏電阻分類：

PTC熱敏電阻－正溫度系數(shù)

用途： 各種電器設備的過熱保護， 發(fā)熱源的定溫控制，限流元件。

CTR熱敏電阻－臨界溫度系數(shù)

在某個溫度上電阻值急劇變化,具有開關特性。

用途：溫度開關。

NTC熱敏電阻－很高的負電阻溫度系數(shù)。

應用：點溫、表面溫度、溫差、溫場等測量。

自動控制及電子線路的熱補償線路。

熱敏電阻的結構：

構成：熱敏探頭、引線、殼體；

二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；

四端器件：旁熱式；體積達到小型化與超小型化。

熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)：

熱敏電阻在其本身溫度變化1℃時，電阻值的相對變化量：

B和α值是表征熱敏電阻材料性能的兩個重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的電阻溫度系數(shù)高很多，所以它的靈敏度很高。

熱敏電阻的線性化：

熱敏電阻的電阻-溫度特性呈指數(shù)關系，有較大非線性，一般處理方法是與溫度系數(shù)小的電阻進行串并聯(lián)，使其等效電阻在一定溫度范圍內是線性的。

金屬熱電阻傳感器：

工業(yè)廣泛使用，－200～+500℃范圍溫度測量。在特殊情況下，測量的低溫端可達3.4K，甚至更低，1K左右。高溫端可測到1000℃。

溫度測量的特點：精度高、適于測低溫。

傳感器的測量電路：經常使用電橋，精度較高的是自動電橋。

為消除由于連接導線電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測量誤差，常采用三線制和四線制連接法。

兩線制：

三線制：

工業(yè)用熱電阻一般采用三線制，消除引線電阻影響，提高測量精度。

熱電阻測溫電橋的三線制接法

四線制接法：

精密測量中，采用四線制接法 ，有效消除線路寄生電勢。

幾種常見測溫元件安裝方式：

管道內流體溫度的測量

接觸式測溫：

測點位置：代表性地點，避免溫度死角，避免電磁干擾；

插入深度：保證一定插入深度，流速足夠大；

避免高溫管道測點的熱損失誤差。

壓力檢測：

定義：垂直均勻地作用在單位面積上的力，用p表示。

即物理學中定義的壓強。

1牛頓力垂直均勻地作用在1平方米面積上所形成的壓力為1“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為Pa。

Pa帕斯卡為壓力法定單位，還用有千帕（kPa）、兆帕（MPa）

其他壓力單位有工程大氣壓、標準大氣壓、毫米水銀柱、毫米水柱等，需進行換算。

常用壓力檢測儀表：

彈性壓力計：

原理：彈性元件在彈性限度內受壓變形，其變形大小與外力成比例。

彈性壓力計：

測壓彈性元件，工作原理：感受液體或氣體的壓力或壓力差，輸出位移。

1）彈性膜片：外緣固定，圓形片狀，中心位移與壓力的關系表示，彈性特性具有良好線性關系。

2）波紋管：壁面具有多個同心環(huán)狀波紋，一端封閉，封閉端的位移和壓力在一定范圍內呈線性關系。

3）彈簧管：圓弧狀，不等軸截面金屬管，自由端位移。

彈簧管放大圖，被測壓力p 增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉動，從而帶動指針角位移。

優(yōu)點：結構簡單，使用方便，價格低；測壓范圍寬，可測量負壓、微壓、低壓、中壓和高壓，應用廣泛；精確度可達±0.1級。

缺點：只能就地指示，是現(xiàn)場直讀式儀表。

彈性測壓計信號的遠傳方式：彈性元件的變形或位移轉換為電信號輸出，即可實現(xiàn)遠距離信號傳送。

電位器式：結構簡單，線性化好，電位器易磨損，可靠性差。

霍爾元件式：霍爾效應，通電導體在磁場中產生電動勢，在不均勻磁場中運動，輸出電勢對應位移。結構簡單，靈敏度高，壽命長，但易受外部磁場干擾。

霍爾元件工作原理：

特點：結構簡單、靈敏度高，壽命長。對外部磁場敏感，耐振性差。

壓力傳感器：

檢測壓力值并提供遠傳信號的裝置。

常見形式有應變式、壓阻式、電容式、壓電式、振頻式。

應變式壓力傳感器：

原理：基于“應變效應”，導體和半導體材料發(fā)生機械變形時，其電阻值將發(fā)生變化。

ε為材料的應變大小，k為材料的電阻應變系數(shù)。

金屬材料的K值約為 2~6，半導體材料K值 60~180應變元件可做成絲狀、片狀和體狀。

幾種應變式測量的結構示意：

各種應變元件與彈性元件配用，組成應變式壓力傳感器。多應變片起到測量均衡與補償作用。

荷重傳感器原理演示：

荷重傳感器上的應變片在重力作用下產生變形。軸向變短，徑向變長。

壓阻式壓力傳感器：

固體材料在應力作用下發(fā)生形變時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象被稱為“壓阻效應”。

是利用硅的壓阻效應和微電子技術制成的，是一種新型傳感器。

硅平膜片受壓變形：

利用橋式測量電路，橋臂電阻對稱布置，電阻變化時，電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對應關系。

電容式壓力傳感器：

利用電容器的原理，將非電量轉換成電容量，進而實現(xiàn)非電量到電量的轉化的器件或裝置。

測量范圍大、靈敏度高、結構簡單、適應性強、動態(tài)響應時間短、易實現(xiàn)非接觸測量等。

電容式傳感器應用：壓力、位移、厚度、加速度、液位、物位、濕度和成分含量等測量。

電容式差壓變送器：

兩室結構的電容式壓力傳感器原理：

集成式壓力傳感器：

采用微機械加工、微電子集成工藝制成集成化傳感器，形成各種智能儀表。

可以同時檢測差壓、靜壓、溫度三個參數(shù)。

測壓儀表的使用：

測壓儀表的選擇

類型：測量對象、原理、使用環(huán)境、功能；

測量范圍：一般在量程的1/3 ~ 2/3；

估算被測壓力上下限后，按壓力儀表的標準系列選定量程。

測量精度：注意經濟性，滿足需求，工業(yè)測量在0.5級以下。

取壓口選擇原則示意：

引壓管路的敷設：

引壓管的內徑、長度的選定與被測介質有關；

引壓管路水平敷設時，要保持一定的傾斜度，以避免液體（氣體）的積存；

當被測介質容易冷凝或凍結時，引壓管路需有保溫伴熱措施；根據(jù)被測介質情況，在引壓管路上要加裝附件，如集液器、集氣器等；

在取壓口與儀表之間要裝切斷閥，檢修時使用。

引壓管路的敷設情況：

測量儀表的安裝：

壓力計安裝地點易于觀測和檢修，避免振動和高溫。

特殊介質測量詞用必要的保護措施。

引壓管等連接處，根據(jù)介質材料密封。

儀表位置與取壓點不在同一高度時，要考慮液體介質液柱靜壓對儀表測量的影響。

未完待續(xù)…

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