上述的两个例子表明传感器/变送器的增益是超过其完全操作范围的常量，大多数传感器/变送器都是这种情况；然而，也有一些象用于测量流的微分压力h传感器不是这种情况的例子。微分压力传感器冷处理孔处的微分压力。微分压力与测定体积流的速率F的平方有关，即 F2ah。

描述当测量范围为0～Fmaxgpm的测定体积流时，输出信号形式为微分压力热敏电阻的公式为

MF?4?162F(Fmax)2式中 ？＝输出信号，毫安 F＝测定体积流。

从等式中可知，变送器的增益获得如下：

标称增益为：

KT?dMF2(16)?F2dF(Fmax)?KT?16Fmax此表达式说明增益不是常量，而是一个时间的函数。流量越大，增益越大。明确的说，

?FAt??F?max?KT???K????T?????000.10.20.51.00.751.501.02.0因此，实际上增益在零到两倍标称增益间变化。

在流体控制系统中这就造成了非线性。目前，大多数生产厂家均提供产生潜入变送器的嵌入式开方器的微分压力热敏电阻。

大多数传感器/变送器的动态响应比过程快，因此，时间常数和空载时间经常被忽略，从而传递函数有纯增益给出。然而，当考虑动态特性时，一次或二次系统的仪表传递函数通常表示为：

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G(s)?KT?s?1或 G(s)?KT?2s?2??s?1

B 终端控制元件和控制器

控制阀

控制阀是最普遍的终端控制元件。在过程工厂中，控制阀被用于操纵流量，从而使控制量维持在设定值。在本节中，应用于过程控制的控制阀的许多重要方面被介绍。

在管道过程系统中，控制阀作为可变阻尼，通过改变口的大小来改变流量阻尼和流量本身的大小。控制阀的作用就是调节流量。本部分介绍控制阀的作用（故障条件）、控制阀尺寸和它们的特点。

选择控制阀时工程师必须回答的问题是：当能量传递到控制阀时，怎样做能使其失效。此问题涉及到阀门的失效点。回答此问题主要考虑或应该考虑的是可靠性。如果认为出于安全考虑，阀门应该关闭，那么必须指定“无信号则关”（FC）的阀门，另一种可能是“无信号则开”（FO）的阀门，当能量提供失败此类阀门将打开，不再节流。大多数的控制阀是气动操作，因此，提供能量的是空气压力。无信号则关的阀门需要能量来打开，因此被指定为“气开”（AO）阀门。需要能量来关闭的无信号则开的阀门被指定为“气关”（AC）阀门。

现在举例说明控制阀作用的选择。此例是如图4-2B-1所示的过程。在此过程中，通过操作到达热交换器的蒸汽流来控制过程流的出口温度。问题是：当空气供应失败时，我们想让蒸汽阀做什么？

图 4-2B-1 热交换器控制回路

如前所述，想让蒸汽阀到达最安全的情况。看上去最安全的情况可能是使蒸汽流停止的位置；也就是说，在不安全的操作中，不希望有蒸汽流过，这就意味着应该指定出故障时自动关闭的阀门。在决定中，我们并没有考虑关闭阀门后不能加热流体的

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TC 流体 15 过程流 Ti(t), ?C T TT 15 T (t), ?C 后果。在某些情况下，可能不会有什么问题，然而，在另一些情况下，就不得不考虑。另一个例子，考虑一个气体是维持某种聚合物温度的例子。如果蒸汽阀门关闭，在交换器中温度将下降，聚合物可能固化。在此例中，可能希望无信号则开阀门提供最安全的情况。

注意，这一点很重要，在此例中仅仅考虑了热交换器周围的安全情况，这并不一定是最安全的全局操作，也就是说，工程师应从整个工厂着眼，而不是仅注意某一台设备。必须看到对蒸汽和过程流流过的热交换器和其他设备的影响。再说一遍，必须考虑整个工厂的安全。

反馈控制器

此部分介绍最重要的工业控制器。强调了其参数的物理意义，旨在理解其如何工作。此介绍对于气动电子控制器和大多数基于微处理器的控制器均适用。

简单的说，控制器是控制回路的“脑”。如第一单元所述，控制器是控制系统中起决定作用的设备。为了做到这一点，控制器：

1. 比较来自热敏电阻和控制器变量的过程信号和参考点。

2. 为了维持控制变量在其参考点，给控制阀或其他任何控制元件发送适当的信号。

考虑如图4-2B-1所示的热交换器的控制回路。如果热流的出口温度超过其参考点，控制器必须关闭蒸汽阀。由于阀门是气开（AO）阀，控制器必须降低其输出（气压或电流）信号（看图中箭头）。为了做到这一点，控制器必须设定为反作用。一些生产者把此作用指定为衰减，也就是说，控制器输入信号有一增量，那么控制器的输出信号会产生一减量。

考虑如图4-2B-2所示的平面控制回路。如果液面超过参考点，控制器必须打开阀门使液面返回到参考点（看表中箭头）。为做到这一点，控制器必须被设置为正作用，也就是说，在控制器的输入信号加一增量，那么控制器的输出信号会产生一增量。

qo(t), gmp AO 39

qi(t), gmp h(t) LT 41 LIC 41 图 4-2B-2 液位控制回路

总之，为确定控制器的作用，工程师必须了解：

1. 2.

控制的过程要求；

控制阀或其他终端控制元件的作用。

两个条件必须均考虑。读者会自问，平面控制器的正确作用是否是运用气关（AC）阀门或用入口流量代替出口流量来控制平面。在第一种情况下控制阀作用变化，而在第二种情况下，控制阀作用是控制变化的过程要求。

控制器作用通常被设置为气动或电子控制器方面的开关，或大多数基于微处理器的控制器方面的配置位。

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