發(fā)布時間:2023-03-08 15:29:33
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的工業(yè)儀表論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
【關鍵詞】安全儀表系統(tǒng)研究應用
中圖分類號: P634 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著我國科學經(jīng)濟不斷的發(fā)展與進步,安全儀表系統(tǒng)標準逐漸的被認識、理解和接受,加上全球制造業(yè)向中國的擴張,顯而言之對安全儀表系統(tǒng)的需求日益增加,時代的發(fā)展進一步表明了安全儀表在工業(yè)中的必要性和重要性。
二.安全儀表系統(tǒng)。
安全儀表系統(tǒng),Safety instrumentation System,簡稱SIS;又稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)(Safety interlocking System)。主要為工廠控制系統(tǒng)中報警和聯(lián)鎖部分,對控制系統(tǒng)中檢測的結(jié)果實施報警動作或調(diào)節(jié)或停機控制,是工廠企業(yè)自動控制中的重要組成部分。
安全儀表系統(tǒng)是一種可編程控制系統(tǒng),它對生產(chǎn)裝置或設備可能發(fā)生的危險采取緊急措施,并對繼續(xù)惡化的狀態(tài)進行及時響應,使其進入一個預定義的安全停車工況,從而使危險和損失降到最低程度,保證生產(chǎn)·設備、環(huán)境和人員安全。
安全儀表系統(tǒng)通常應用于石油、化工等過程工業(yè)領域,但作為一種高度可靠的安全保護設施,它在其他行業(yè)也有較多應用,包括核電、航空、艦船以及高速鐵路等系統(tǒng)。
根據(jù)IEC 61508標準,一套完整的安全儀表系統(tǒng)由傳感變送器、邏輯運算器和最終執(zhí)行元件構(gòu)成。邏輯運算器作為核心部件,負責按照設定的邏輯進行控制,在一般具體的SIS產(chǎn)品中,安全儀表系統(tǒng)指的都是其中的邏輯運算器。
安全儀表系統(tǒng)遵照安全獨立原則,獨立于集散控制系統(tǒng),并且其安全級別高于DCS。在正常情況下,ESD系統(tǒng)不需要人為干預。安全保護系統(tǒng)凌駕于生產(chǎn)過程控制之上,實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時,不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng),而直接由ESD發(fā)出保護連鎖信號,對現(xiàn)場設備進行安全保護,避免危險擴散而造成巨大損失。人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的。當操作人員面臨生命危險時,要做出快速反應,其錯誤決策概率高達99.9%。因此設置獨立于控制系統(tǒng)的安全連鎖十分必要。
為了保證生產(chǎn)安全,對安全儀表系統(tǒng)的設計非常重要。一是要具有高度的可靠性和可用性;二是要具有實時、快速、豐富的邏輯運算功能,能使整個工藝裝置在安全時間內(nèi)完成一系列開車、停車或局部停車的連鎖動作,自動處理緊急事故等任務,要做到安全,和停車次數(shù)少,連續(xù)運行時間長,經(jīng)濟損失少。至于安全系統(tǒng)本身硬件的先進性、獨立性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的冗余性、中間環(huán)節(jié)最少、機械結(jié)構(gòu)和配線合理、適應苛刻環(huán)境以及故障安全型(fail to safety)的軟件設計等均是安全系統(tǒng)的設計原則。除控制部分外,還有現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行器也需滿足上述要求。
三.安全儀表系統(tǒng)主要涉及的內(nèi)容。
安全儀表系統(tǒng)主要涉及安全檢測技術(shù)和控制技術(shù)。
為了獲得工業(yè)危險源和工業(yè)生產(chǎn)運行的狀態(tài)信息,則需要將其通過物理的、化學的或生物的等多種方法轉(zhuǎn)化為可測量的物理量信號,這就是安全檢測。它是作業(yè)環(huán)境安全與衛(wèi)生條件、特種設備安全狀態(tài)、生產(chǎn)過程超限或危險狀態(tài)、操作人員不規(guī)范操作等各種不安全因素測量的總稱。包括安全檢測儀器儀表和安全檢測系統(tǒng)。安全檢測除了涉及常規(guī)的溫度、壓力、流量、液位檢測外,還有成分組成濃度分析、煙霧檢測、火光檢測、噪聲監(jiān)測、機械振動檢測等。工業(yè)裝置的控制,實際上就是生產(chǎn)過程安全的控制。安全控制技術(shù)水平?jīng)Q定了工業(yè)裝置的安全運行水平。工業(yè)過程安全控制通常簡稱為安全監(jiān)控,具有安全檢測和控制的雙重綜合能力。其控制方法一般包括過程控制、應急控制和綜合安全控制系統(tǒng)。在比較完善的過程控制設計中,一般都要考慮工業(yè)參數(shù)的超限或異常、主輔設備異常甚至自動裝置異常報警,危險因素檢測,以及電力、熱力、開停工等自動保護、應急處理、緊急停車等連鎖、聯(lián)動系統(tǒng)。但只是基本的初級的表層的;
第二層次則是具有安全防范性質(zhì)的應急控制技術(shù)。將安全監(jiān)側(cè)與應急控制結(jié)合在一體的儀器儀表或系統(tǒng)則稱為安全監(jiān)控儀器儀表或安全監(jiān)控系統(tǒng);
第三層次則是動態(tài)過程控制與安全監(jiān)控功能為一體的綜合安全控制系統(tǒng)。包括過程控制、安全狀態(tài)信息監(jiān)測、實時仿真、應急控制、自診斷以及專家決策等。
四.安全儀表系統(tǒng)的應用情況。
自前面臨的最大問題是在貫徹IEC61508/IEC615ll 標準的要求下,如何應用SIS產(chǎn)品。IEC61508/IEC615II 中有一個生命周期模型。在這個生命周期模型中。如何確認防護對象和需要的安全功能,以及要達到怎樣的安全等級等問題,需要一套專業(yè)的危險和風險分析方法來解決。只有經(jīng)過這個分析研究,得出的安全要求才能更加貼近實際需要。其實以往的工作中也形成了很多規(guī)范標準,這些規(guī)范標準多是基于現(xiàn)場工作經(jīng)驗,形成的“慣例”做法。SIS工程中雖然采用的是最基本的危險和風險分析,但是這種基于“過程風險”確定SIS有效性和可靠性的方法,較之傳統(tǒng)的單憑經(jīng)驗的做法,可有效避免SIS設計的過分保守或不足,合理地控制工程成本。
IEC61508/IEC615ll標準是以安全生命周期為架構(gòu)的。SIS的整個安全生命周期可分為分析、工程實施及操作維護三個階段。在分析階段,要辨識工藝過程的潛在危險,并對其后果和可能性進行分析,以便確定過程風險及必要的風險降低要求。工程實施階段主要完成SIS的工程設計、儀表選型,安全邏輯控制器的硬件配置、軟件組態(tài)以及系統(tǒng)集成,完成操作和維護人員的培訓,完成SIS的安裝和調(diào)試,以及SIS的安全驗證。操作維護階段在整個安全生命周期中時間區(qū)間最長,包括操作和維護、修改,和SIS的停用。
目前,歐洲、中東、非洲是最安全系統(tǒng)最大的市場,其次是亞洲和北美,北美市場正在縮小,而中國和印度的市場在迅速膨脹。大多數(shù)亞洲國家市場都歐洲市場增長快。
在SIS設計選型后,要根據(jù)可靠性數(shù)據(jù)和操作模式,對安全儀表功能的危險失效概率或危險失效頻率進行計算,評定是否滿足目標功能安全要求。這是保證必要的風險降低的重要環(huán)節(jié)。同時,在SIS運行后,日常維護、修改管理、周期性檢驗測試、功能安全審計等也是功能安全的核心工作。
五.結(jié)束語
如何在企業(yè)內(nèi)部建立一種安全文化,這一點非常重要。在我國,功能安全還只是一個名詞概念,盡管在工業(yè)控制領域有一定的推廣,但是國內(nèi)生產(chǎn)的電氣儀表產(chǎn)品獲得功能安全認證的還很少,尤其是作為安全儀表系統(tǒng)核心部件的邏輯運算器,目前尚無產(chǎn)品獲得認證,這極不利于我國的國民經(jīng)濟發(fā)展和國家戰(zhàn)略安全。建立功能安全管理體系的目的是明確整體的、E/E/PES的和軟件的安全生命周期所有階段的管理和技術(shù)活動;確定人員、部門、組織在各階段活動中的角色和所肩負的責任。管理體系的建立可保障滿足安全儀表系統(tǒng)所要求的安全完整性。也可以適當?shù)木帉懮芷诟麟A段相關文檔,這樣可以提供安全儀表系統(tǒng)在各個階段所必須的信息。只有將安全問題落實,才能更好的促進我國經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展以及我國的國家戰(zhàn)略安全。
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關鍵詞:教學;演講;設計;辯論;實物制作
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)13-0079-02
《人機工程與造型設計》是一門介紹人機工程學的基本理論和造型設計相關知識的課程,也是一門將技術(shù)與藝術(shù)緊密結(jié)合的課程[1]。人機工程與造型設計是作為一種新的產(chǎn)品設計觀和方法論而興起和存在的,是探討如何應用各種先進技術(shù),達到產(chǎn)品科學與藝術(shù)的高度統(tǒng)一,它不同于傳統(tǒng)的工程設計,也不同于一般的藝術(shù)設計,而具有多學科相互滲透、交融的特點
人機工程與造型設計是一門多學科綜合的邊緣學科。人機工程學研究的主要內(nèi)容就是“人―機―環(huán)境”系統(tǒng),人機工程學既研究人、機、環(huán)境每個子系統(tǒng)的屬性,又研究人機系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其屬性。力求達到“人”盡其力,“機”盡其用,“環(huán)境”盡其美,使整個系統(tǒng)安全、高效,且對人有較高的舒適度和生命保障功能,最終達到系統(tǒng)綜合使用效能最高[2]。造型設計主要以各種產(chǎn)品為表現(xiàn)對象,在滿足產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下,用藝術(shù)手段創(chuàng)造出實用、經(jīng)濟、美觀的產(chǎn)品,造型設計必須滿足實用要求的物質(zhì)功能和審美要求的精神功能兩方面的要求[3]。人機工程與造型設計包括設計生理學和心理學基礎、人體測量學、工業(yè)造型設計的美學基礎、形態(tài)設計、色彩設計等豐富的內(nèi)容,通過人機工程與造型設計課程的學習,可使學生了解人機工程與造型設計的基本設計原理與方法,提高設計素養(yǎng)。本課程的特點是基本理論知識點涉及面廣、分布較散,內(nèi)容相互關聯(lián)較少,學生容易看懂,深入理解則有難度。如采用傳統(tǒng)的教學方式,則不易引起學生的興趣,不利于培養(yǎng)學生的自學能力、動手能力。而應采取靈活的教學方式,對教學思路、教學內(nèi)容、教學方法和教學手段進行改革。已有學者在相應的教學方法改革上進行了有益嘗試。作者在教學中把相關知識和理論與實際情況相結(jié)合,將老師為主變?yōu)閹熒⒅氐慕虒W方式,把學生的創(chuàng)造性、主觀能動性和好勝心結(jié)合到教學中,發(fā)揮學生的積極性,旨在加深學生的理解,開闊思路,培養(yǎng)學生的綜合能力。
一、論文演講
設計生理學與心理學基礎這一章包括人的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、人對信息的處理、人的感覺和知覺特性、視覺功能與特征、聽覺機能與特征、心理因素等內(nèi)容,這些內(nèi)容里的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人對信息的處理、記憶、遺忘等內(nèi)容與我們的日常學習有較大關系,對指導如何正確進行學習有重大作用。在進行生理學與心理學基礎教學時,布置學生撰寫“根據(jù)生理學與心理學知識談如何學習”的小論文,要求學生們根據(jù)學到的生理學和心理學知識談如何學習得快,如何記得牢,如何提高效率,用所學知識指導日常學習。很多同學在教材知識的基礎上又查閱大量資料,并結(jié)合自己的經(jīng)驗,認真撰寫論文,分別從身體健康、記憶、復習、遺忘等不同方面對學習的作用和影響進行了論述,談了各種不同學科的正確的學習方法。老師把其中有特色的論文挑選出來,讓學生在課堂上進行交流演講,各自介紹自己的好的學習方法和建議,每位同學演講結(jié)束后,由下面的學生提問,演講者解答。課堂上氣氛熱烈,一些平時上課總是坐在教室后排聽講的同學也大膽地演說,并能恰當?shù)鼗卮鹌渌瑢W提出的問題,教學效果較好。課后有的同學說以前只知道認真學習、努力學習,對如何正確地學習、學習的方法與技巧等知之甚少,通過知識學習和論文演講獲益非淺。通過讓學生演講和相互提問,鍛煉了學生的自我表現(xiàn)能力和演說口語表達能力,加深了對相關教學內(nèi)容的理解。
二、設計儀表
儀表是顯示裝置中使用最多的一類視覺顯示器,儀表的大小、顏色、刻度、指針、外形等對儀表的正常發(fā)揮作用有重要的影響,根據(jù)不同的使用人群和不同的使用環(huán)境,設計相應的儀表,在講解儀表設計的基本原理后,必須讓學生實際設計,以便把理論和實際結(jié)合起來,每個學生根據(jù)自己的體會、生活經(jīng)歷等設計不同風格、式樣的儀表,在設計完儀表后,組織學生交流,每人介紹自己設計的思路、意義、作用和使用環(huán)境等。通過交流,同學開闊了設計思路,加深了對儀表作用原理的理解,之后再進行第二輪儀表設計,大家對儀表的設計有深刻的理解和印象。儀表是大家經(jīng)常見到的一種常用的設備,看似簡單,但真正開始設計,才能發(fā)現(xiàn)其中需要解決的各種尺寸關系、顏色配比問題,通過兩輪設計學生在繪圖、配色、比例關系、美學素養(yǎng)等方面有提高,體會出儀表設計中的奧妙。
三、正反方辯論
在工業(yè)造型設計的美學基礎教學時,涉及比例與尺度、對稱與均衡、穩(wěn)定與輕巧、節(jié)奏與韻律、統(tǒng)一與變化、主從與重點、調(diào)和與對比、過渡與呼應、比擬與聯(lián)想、單純與和諧等十個既對立又統(tǒng)一的概念,這些概念有的每一對概念既相互關聯(lián)近似,又有很大差異,短時間理解和記憶有一定難度,為此每一對概念請兩個同學結(jié)合自己的經(jīng)歷和體會,談其中一個概念的優(yōu)點、用途等,相互辯論,如兩個同學辯論調(diào)和與對比,一個同學認為設計中應多采用調(diào)和的表現(xiàn)方法,另一個則認為在設計中采用對比的方法能帶來視覺沖擊,給人留下深刻印象,經(jīng)過這樣的熱烈辯論,大家對這些概念理解深刻、記憶牢固。在課堂上辯論讓學生在相互爭論中及時找出辯論對方論點中的漏洞和邏輯錯誤,把自己的觀點有條理地展現(xiàn)給大家,提高了思維敏捷能力和邏輯分析判斷能力。
四、實物制作
構(gòu)成是形態(tài)設計中的重要內(nèi)容,構(gòu)成包括平面構(gòu)成、立體構(gòu)成和色彩構(gòu)成。構(gòu)成是研究物質(zhì)世界形態(tài)要素及其組合規(guī)律的科學。它不以客觀物象為模特進行寫生,而是從造型要素入手,把客觀物象分解為點、線、面、體,然后按照一定的秩序重新組合,構(gòu)成一新的形態(tài)。構(gòu)成與設計是有區(qū)別的。構(gòu)成研究的內(nèi)容是涉及各個藝術(shù)門類之間的、相互關聯(lián)的形態(tài)因素,從整個設計領域中抽取出來,專門研究它的視覺效果和造型特點,從而做到科學、系統(tǒng)、全面地掌握形態(tài)。構(gòu)成能為設計提供廣泛的發(fā)展基礎。構(gòu)成的構(gòu)思不完全依賴于設計師的靈感,而是把靈感和嚴密的邏輯思維結(jié)合起來,通過邏輯推理,并結(jié)合美學、工藝、材料等因素,確定最后方案。構(gòu)成是包括技術(shù)、材料在內(nèi)的綜合訓練。在構(gòu)成過程中須結(jié)合技術(shù)和材料考慮造型的可能性。因此,作為設計師來講,不僅要掌握造型規(guī)律,且要了解或掌握技術(shù)、材料等方面的知識和技能。構(gòu)成的特點和技能必須通過實際的設計和制作才能深刻理解和掌握。布置學生制作實物,學生利用一切可以利用的材料,如紙張、木板、一次性筷子、易拉罐和礦泉水瓶等進行構(gòu)成制作,包括平面的、立體的,所有的制作帶到教室展示交流,并評選最佳作品,取得較好的效果。通過實物制作,動手能力得到鍛煉,制作的作品形態(tài)各異,豐富多彩。
通過對《人機工程與造型設計》教學方式的改革,改變了老師講、學生聽的傳統(tǒng)教學模式,采用學生演講、設計、辯論、實物制作等教學方法,學生對教學內(nèi)容的理解和掌握有較大的提高,表達能力、邏輯分析能力、思維敏捷水平、動手能力得到加強提高,培養(yǎng)了學生的綜合能力,取得較好的教學效果。
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[作者簡介]劉曉紅(1989—),女,山東日照人,會計碩士在讀。研究方向:審計理論與實務。
附1:《對以用戶體驗為導向的智能手機應用軟件界面設計的幾點探討》
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附2:《智能手機中傳感技術(shù)的發(fā)展和應用》
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附3:《智能手機電源管理模塊的設計》
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附4:《鎖屏Android智能手機的取證方法》
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附5:《智能手機SD卡數(shù)據(jù)恢復初探》
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測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程
主要課程:精密機械與儀器設計、精密機械制造工程、模擬電子技術(shù)基礎、數(shù)字電子技術(shù)基礎,微型計算機原理與應用、控制工程基礎、信號分析與處理、精密測控與系統(tǒng)等。
主干學科:光學工程、儀器科學與技術(shù)。
主要實踐性環(huán)節(jié):包括軍訓、金工、電工、電子實習,認識實習,生產(chǎn)實習,社會實踐,課程設計,畢業(yè)設計(論文)等。
測控技術(shù)與儀器專業(yè)就業(yè)方向
本專業(yè)學生畢業(yè)后可在國民經(jīng)濟各部門從事測量與控制領域內(nèi)有關技術(shù)、儀器與系統(tǒng)的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運行管理等方面的工作。
從事行業(yè):
畢業(yè)后主要在儀器、電子技術(shù)、新能源等行業(yè)工作,大致如下:
1、儀器儀表/工業(yè)自動化;
2、電子技術(shù)/半導體/集成電路;
3、新能源;
4、計算機軟件;
5、機械/設備/重工;
6、石油/化工/礦產(chǎn)/地質(zhì);
7、其他行業(yè);
8、環(huán)保。
從事崗位:
畢業(yè)后主要從事儀表工程、硬件工程、電氣工程等工作,大致如下:
1、儀表工程師;
2、硬件工程師;
3、銷售工程師;
4、電氣工程師;
5、嵌入式軟件工程師;
6、區(qū)域銷售經(jīng)理;
7、技術(shù)支持工程師;
8、測試工程師。
關鍵詞:溫度,熱電阻,端面,Pt100
中圖分類號:TM241文獻標識碼: A
溫度是表征物體冷熱程度的物理量,是工業(yè)生產(chǎn)和科學試驗中最普通、最重要的熱工參數(shù)之一。物理的許多物理現(xiàn)象和化學性質(zhì)都與溫度有關,許多生產(chǎn)過程均是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的。因此,溫度的測量是保證生產(chǎn)正常進行、確保產(chǎn)品、質(zhì)量和安全生產(chǎn)關鍵環(huán)節(jié)。溫度不能直接加以測量,只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換,以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性,來進行間接測量。利用熱平衡原理,我們可以選擇某一物體同被測物體相接觸來測量它的溫度,當兩者達到熱平衡狀態(tài),選擇物體與被測物體的溫度相同,通過對選擇物體的物理量的測量,便可得到被測物體的溫度數(shù)值。其中,熱電阻溫度計是不可缺少儀表元器件之一。今天,我就談一談我對熱電阻溫度計的認識。
首先我們說一說熱電阻的測溫原理、特點:熱電阻是中低溫區(qū)的一種測溫元件。熱電阻利用物質(zhì)在溫度變化時本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的。熱電阻的受熱部分(感溫元件)是用細金屬絲均勻的纏繞在絕緣材料制成的骨架上,當被測介質(zhì)中有溫度梯度存在時,所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。它的主要特點是測溫精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度最高。
熱電阻的結(jié)構(gòu)特點:熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表和變送器配套使用。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中從―200至+600范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)及固體表面的溫度。
(1)WZ系列裝配熱電阻:通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成,具有測量精度高,性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實際運用中以Pt100鉑熱電阻運用最為廣泛。
(2)WZPK系列鎧裝鉑熱電阻:鎧裝熱電阻是由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體,它有下列優(yōu)點:體形細長,熱響應時間快,抗振動,使用壽命長等優(yōu)點?,F(xiàn)在的本鋼馬耳嶺球團廠采用的就是這種熱電阻。
(3)防爆型熱電阻:隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把接線盒內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。大多使用在化工產(chǎn)業(yè)中。
(4)端面熱電阻:端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成,緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速反映被測端面的實際溫度,適用于測量表面溫度。
電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度監(jiān)測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。熱電阻測溫原理及材料,熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。其次,我們談一下熱電阻溫度計的日常維護。我們單單從以上大篇幅的介紹不難看出,熱電阻溫度計在當今科學技術(shù)如此發(fā)達的今天得到了較理想的運用。
機械工程專業(yè)主要課程
主要課程:主干學科:力學、機械工程主要課程:工程力學、機械設計基礎、工程熱力學、現(xiàn)代控制理論、材料加工工藝與設備、測試技術(shù)、計算機系列課程、經(jīng)營與管理、電工與電子技術(shù)基礎理論課程。
主要實踐性教學環(huán)節(jié):包括軍訓、金工、電工、電子實習、認識實習、生產(chǎn)實習、社會實踐、課程設計、畢業(yè)設計(論文)等,一般應安排40周以上。
主干學科:力學、機械工程。
機械工程專業(yè)就業(yè)方向
國家有關部門、科研院所、高等院校、企業(yè)、高新技術(shù)公司應用CAD及分析軟件從事各種機電產(chǎn)品及機電自動控制系統(tǒng)及設備的研究、設計、制造,如:進行工業(yè)機器人、微機電系統(tǒng)、智能裝置等高新技術(shù)產(chǎn)品與系統(tǒng)的設計、制造、開發(fā)、試驗與研究工作。
從事行業(yè):
畢業(yè)后主要在機械、儀器儀表、新能源等行業(yè)工作,大致如下:
1、機械/設備/重工;
2、儀器儀表/工業(yè)自動化;
3、新能源;
4、電子技術(shù)/半導體/集成電路;
5、汽車及零配件;
6、其他行業(yè);
7、計算機軟件;
8、原材料和加工。
從事崗位:
畢業(yè)后主要從事機械工程師、高級機械工程師、結(jié)構(gòu)工程師等工作,大致如下:
1、機械工程師;
2、高級機械工程師;
3、結(jié)構(gòu)工程師;
4、自動化機械工程師;
5、電氣工程師;
6、機械設計工程師;
7、助理機械工程師;
8、模具工程師。
機械工程專業(yè)培養(yǎng)目標
【關鍵詞】壓力變送器 測量誤差 準確性
1 壓力變送器的簡介及其概念
1.1 壓力變送器的簡介
隨著科學技術(shù)的不斷進步,現(xiàn)在的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程自動化水平有了很大的提高,壓力變送器的使用逐步推廣開來。壓力變送器主要用于測量和控制工業(yè)過程壓力參數(shù)和流量,其顯示數(shù)值的準確情況對生產(chǎn)安全、貿(mào)易結(jié)算和質(zhì)量控制具有重要的意義。
1.2 壓力變送器的概念
壓力變送器是一種傳感器受壓后并將壓力變化量按一定比例轉(zhuǎn)換為標準輸出電信號的儀表。將變送器輸出的電信號傳輸?shù)街行目刂剖抑校⑦M行壓力指示、記錄或控制處理,最終在計算機上顯示出壓力。
2 壓力變送器測量方法及檢定結(jié)果處理2.1 壓力變送器測量方法
根據(jù)國家檢定規(guī)程JJG882―1994《壓力變送器檢定規(guī)程》,進行壓力變送器的檢定。在測量之前,應根據(jù)被檢儀器的量程不同,對壓力變送器進行檢定,壓力標準器可采用相應范圍的二等活塞壓力計,被檢器的供電電源及輸出信號檢測儀器可采用恒流電源和6位半高性能數(shù)字萬用表。然后,安裝和連接上述儀器,對檢定系統(tǒng)進行預熱,預熱時間應不少于十五分鐘,而后對被檢器連續(xù)預加測量上限(或下限)三次。若壓力變送器為0.2級,應在測量范圍內(nèi),均勻合理地選取至少六個檢定點(包括零點),并對其連續(xù)進行三次檢定,最后根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)和規(guī)程要求評定被檢器的誤差。
2.2 檢定結(jié)果處理
應使基本誤差(若有3個測量循環(huán)時,則應取最大誤差值)、回程誤差以及影響量引起的輸出下限值、量程變化符合規(guī)程中各自允許誤差的要求,用絕對誤差方式表示允許誤差時,可按下列公式計算:
=±Am c% (式1)
式中:
――絕對誤差方式表示的允許誤差;
Am――變送器規(guī)定的輸出量程;
C ――規(guī)定的允許誤差指數(shù)。
對所得的數(shù)據(jù)進行檢定,首先要用公式計算,然后需對其進行修約,應使修約所引起的舍入誤差小于變送器允許誤差的1/20。下面是修約的進舍規(guī)則:當擬舍棄數(shù)字最左一位小于5時,就予以舍去;當大于5時(包括等于5而其后尚有非零的數(shù))則進1,也就是保留的未位數(shù)加1;當擬舍數(shù)字最左一位為5,且其后無數(shù)字或皆為0時,所保留的未位為奇數(shù),則進1,為偶數(shù),則舍棄,檢定結(jié)果的判定應以修約后的數(shù)據(jù)為準。
若壓力變送器經(jīng)檢定合格,則出具檢定證書;若不合格的,也應出具相應檢定結(jié)果通知書,并列出不合格項目。
3 儀表問題及其調(diào)校的基本步驟
3.1 儀表坑出現(xiàn)的基本問題
(1)儀表的測量范圍、上下限及量程不準確;
(2)儀表的誤差與精確度不夠;
(3)儀表的靈敏度、線性度、回差及分辨率不符合標準;
(4)示值的修正值及修正系數(shù)選擇不合理
3.2 儀表調(diào)校的基本步驟
(1)檢查儀表外觀的完整程度,銘牌、型號、規(guī)格、部件、插件、端子、接頭、固定附件等齊全與否;
(2)檢查電氣線路絕緣情況并使其符合要求;
(3)檢查儀表受壓部件的密封性的良好程度;
(4)根據(jù)國家或行業(yè)標準及產(chǎn)品說明書、調(diào)校規(guī)范的要求全面檢查和調(diào)校儀表的零點、量程、誤差等性能。
4 壓力變送器出現(xiàn)誤差的原因及其解決方法4.1 壓力變送器出現(xiàn)誤差的原因
壓力變送器的準確度及性能對流量計的計量結(jié)果影響非常大。在實際工作中,由于沒有按照設計要求進行壓力變送器的選型、安裝和使用中的維護保養(yǎng),以致經(jīng)常發(fā)生流量計產(chǎn)生計量附加誤差的情況。
(1)沒有正確選擇壓力變送器的準確度等級和量程范圍,沒有按照GB/T18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》要求進行選型,造成“小馬拉大車或大馬拉小車”現(xiàn)象的出現(xiàn),從而導致了計量附加誤差。
(2)壓力變送器的零位偏高(或低),造成靜、差壓值偏大(或?。?,使計算氣量比實際氣量偏大(或小)。
(3)壓力變送器的三閥發(fā)生組漏氣或堵塞的情況。高壓閥漏氣,將會造成計算氣量比實際氣量偏小;低壓閥漏氣將會造成計算氣量比實際氣量偏大;平衡閥內(nèi)漏將會造成計算氣量比實際氣量偏小。
4.2 壓力變送器出現(xiàn)誤差的解決方法
結(jié)合實情況,我們得出了下列解決壓力變送器測量誤差的方法:
第一,導壓管不宜太長;
第二,當測量液體或蒸汽時,導壓管向上流連接到工藝管道,其斜度應在1/12以上(包括1/12);
第三,對于氣體測量時,導壓管向下連接到工藝管道,其斜度應大于或等于1/12;
第四,要避免液體導壓管道的布設中間出現(xiàn)高點,氣體導壓管的布設中間出現(xiàn)低點;
第五,應使兩導壓管之間的溫度保持相同;
第六,導壓管的口徑應足夠大,以避免磨擦影響;
第七,應使充滿液體的導壓管中無氣體存在;
第八,當使用隔離液時,兩邊導壓管的液體必須相同;
第九,采用潔凈劑時,應使?jié)崈魟┻B接處靠近工藝管道取壓口,潔凈劑所經(jīng)過的管路,其長度和口徑應相同,應潔凈劑不通過變送器。
5 結(jié)束語
綜上所述,我們已對壓力變送器測量誤差的產(chǎn)生原因列了出來,這就相當于找準了病因,接下來,我們所要做的是對癥下藥了,這不僅有助于對測量結(jié)果準確的把握,而且進一步提高測量的準確度,為計量工作質(zhì)量打下堅實的基礎。在工作中,我們要根據(jù)自己遇到的特殊情況而具體分析,因為上述原因不可能都會出現(xiàn)在我們的實際工作中。筆者建議,在工作中應關注一些細節(jié)性的問題,注重實踐,仔細觀察,這樣才會更好的發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。
參考文獻
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關鍵詞:測試技術(shù);工程教育;實踐;主線;課程建設
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)40-0217-04
一、引言
為了適應新世紀面臨的挑戰(zhàn)和機遇,近年來工程教育與工程師職業(yè)改革受到越來越多的關注[1-3]?,F(xiàn)代教育理念不僅重視知識內(nèi)容的傳授和教育投入,更重視能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)[4-6]。2013年,中國加入華盛頓協(xié)議是我國工程教育發(fā)展的重要里程碑,對提高教學質(zhì)量、促進我國工程師國際交流和職業(yè)發(fā)展具有深遠意義。同時,如何貫徹“以結(jié)果為導向、以專業(yè)教育目標為導向”的教學理念,也給高等學校工程專業(yè)教學改革、課程建設,實現(xiàn)專業(yè)教育國際認證,提出了新的挑戰(zhàn)[7-9]。
雖然只有400多萬人,但是新西蘭是一個高度國際化的國家,不僅體現(xiàn)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)模式上,還表現(xiàn)在發(fā)達的高等教育體系中。新西蘭是華盛頓協(xié)議組織首批成員國之一,奧克蘭大學(University of Auckland)、奧塔哥大學(University of Otago)、坎特伯雷大學(University of Canterbury)和梅西大學(Messay University)等都有很好的國際聲譽,國際留學生的比例較高??蔡夭├状髮W機械工程系被認為是世界上最好的工程系之一,優(yōu)異的學術(shù)與工程技術(shù)水平在國際上享有盛譽。該校工程教育體系、課程教學組織和教學內(nèi)容設計具有很強的系統(tǒng)性和連續(xù)性,一些較成熟的教育理念和組織方法值得我們借鑒和學習[10-13]。
本文結(jié)合測試技術(shù)課程教學內(nèi)容和方法,分析了坎特伯雷大學機械工程專業(yè)(簡稱坎大機械)和吉林大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)卓越工程師實驗班(簡稱吉大農(nóng)機)在課程內(nèi)容設置、實踐組織模式和學習效果評價方面的特點,總結(jié)了坎大工程專業(yè)課程教學的特色和經(jīng)驗,旨在探討我國機械類專業(yè)測試課程教育的發(fā)展方向和改革途徑。
二、課程定位
坎特伯雷大學本科教學分為兩個階段:第1學年叫過渡學年(Intermediate Year),后3年是職業(yè)教育學年,分別叫第1、第2和第3職業(yè)學年。與奧克蘭大學(University of Auckland)、梅西大學(Massey University)等新西蘭大學一樣,坎特伯雷大學一般每學年設8門課(共修120學分),每門課15學分,學生一般每學期修60學分。近年來,各學校學分結(jié)構(gòu)和標準逐漸統(tǒng)一,便于學生跨學校交流。在最后一個學年(Third Professional year)包括3門必修課和4門選修課。必修課包括畢業(yè)設計、機械系統(tǒng)設計工程管理與機械工程管理專業(yè)實踐。畢業(yè)設計覆蓋兩個學期,占30學分。選修課包括學科模塊(一般2~3門課)課程和自由選擇課程。學科模塊課程一般要求成組選擇,自由選擇課程可以在任何一個學科模塊課程中選修。測試課程、控制和機器人學屬于機械工程專業(yè)控制與自動化模塊。
吉林大學工科本科專業(yè)學制也是4年,課程結(jié)構(gòu)包括3部分:普通教育課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課。一般第1學年是普通教育課,第2學年是專業(yè)基礎課,第3、4學年包括部分專業(yè)基礎課和專業(yè)課。4年總學分為200學分左右,其中包括140~150學分的理論課和40~50學分左右的實踐課程。平均每學年修學約50學分,每學期5~8門理論課,必修課一般2~3學分,選修課一般1~2學分。測試課是第3學年學習的必修課,屬于專業(yè)基礎課。
三、課程教學目標與內(nèi)容
坎大機械和吉大農(nóng)機專業(yè)具有共同的學科背景,測試課程的基本目標均為通過測試技術(shù)基本理論加深和擴展機械工程學科教育??蔡夭状髮W機械專業(yè)測試課程名稱為“傳感器與測試儀表(Instrumentation and Sensors)”,吉大農(nóng)機專業(yè)測試課程為“測試與傳感技術(shù)(Sensors and Measurement Technology)”。從課程設置可以反映出兩個學校課程教學的不同特色,也體現(xiàn)出了教學理念的差異。
(一)課程目標
“傳感器與測試儀表”課程的“儀表化”體現(xiàn)了測試技術(shù)的工業(yè)性和實踐性,教學內(nèi)容中包含了較多的實踐教學內(nèi)容。該課程包括36學時理論學習和不少于36學時的實驗,還有復習和作業(yè)。另外,還有一項測試實驗設計競賽,該項目設計競賽需要小組成員合作完成,每人工作12小時以上。修本課程的研究生還要按照學術(shù)論文格式寫測試研究報告。理論課以外的自主學習(包括設計報告)和小組合作實踐環(huán)節(jié)占整個學習進程的50%左右。據(jù)了解,除考試復習時間外,一般在坎大修1學分需要學生10小時的工作量,包括理論課學習、實驗和完成作業(yè)、答疑、考試復習。
吉林大學“測試與傳感技術(shù)(Sensors and Measurement Technology)”課程主要圍繞測試系統(tǒng)學習測試技術(shù)的基本原理、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)特性、測試方法和常用工程測試系統(tǒng)應用、調(diào)試和設計方法?!皽y試與傳感技術(shù)”課程設置40課內(nèi)學時,包括30學時理論學習、10學時課內(nèi)實驗,10學時課外開放實驗和3~4次作業(yè)。自主學習時間約為20~25小時。
“測試與傳感技術(shù)”課程學習目標:(1)理解測試信號的測試分析理論,熟悉測試系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)特性;(2)了解常用傳感器原理與應用方法;(3)掌握基本測試儀表操作方法和建立基本測試系統(tǒng)的方法;(4)掌握應變片測試系統(tǒng)建模和關鍵測試部件設計方法;(5)了解現(xiàn)代測試理論,掌握數(shù)字化信號采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟硬件建模方法;(6)掌握測試系統(tǒng)設計、試驗規(guī)劃與測試誤差分析方法。由此可以看出,坎大機械專業(yè)“傳感器與測試儀表”課程強調(diào)測試儀表運用和設計技能的培養(yǎng)?!爸R”和“技能”訓練圍繞“學生進行測試儀表系統(tǒng)設計和應用”組織內(nèi)容,實驗技能訓練占課程內(nèi)容的50%左右。
“測試與傳感技術(shù)”課程內(nèi)容以工程測試系統(tǒng)應用技術(shù)為中心組織,培養(yǎng)了學生系統(tǒng)分析和設計的能力,知識和技術(shù)性較強。
(二)課程教學內(nèi)容
為分析方便,把坎大機械工程專業(yè)“傳感器與測試儀表”課程和吉大農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)卓越工程師實驗班“測試與傳感技術(shù)”課程內(nèi)容和時間安排整理到表2中。
表2中統(tǒng)計的學時未包含這兩門課程安排的2學時答疑時間。除期末考試外,“傳感器與測試儀表”課程還安排2小時的期中考試。(如果是碩士生選修這門課,必須完成“測試技術(shù)學術(shù)論文”)
從表2中可以看出,“傳感器與測試儀表”采用以學習過程為主線的教學組織模式。教學內(nèi)容不僅包括測試系統(tǒng)建模與測試信號處理技術(shù),而且包含概率統(tǒng)計和測試誤差分析方法,為系統(tǒng)應用和測試結(jié)果分析奠定了基礎。另外在測試技術(shù)應用方面進行了機器人傳感技術(shù)、生物儀表、運動伺服控制、工業(yè)傳感網(wǎng)絡和智能技術(shù)等方面的技術(shù)擴展,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和軟件平臺學習通過實驗環(huán)節(jié)進行學習。課程內(nèi)容圍繞學生學習和運用測試技術(shù)進行實踐的過程組織,涵蓋了應用測試技術(shù)分析和處理工程問題的各階段,既有較全面的知識點,又有比較深入的實踐體驗內(nèi)容,有助于學生對測試技術(shù)的消化和吸收。
“傳感器與測試儀表”課程實驗內(nèi)容主要圍繞虛擬儀器技術(shù)平臺組織,通過LED燈控制、機器視覺檢測、運動測試與控制和力學測試等訓練項目學習基于數(shù)字化數(shù)據(jù)采集技術(shù)和虛擬儀器軟件的運用方法。訓練方式包括3類:前4項實驗項目(LED燈控制、機器視覺檢測、銑床運動測試與控制和并行機器人控制)采用教師指導下的實驗方法,屬于驗證性實驗,在給定的例子程序的基礎上進一步擴張編成已達到實驗的要求;第5項實驗,學生自主設計傳感器模塊和軟件模塊,是設計性實驗;第6項實驗是學生自主選題的研究性實驗。3類實驗互相配合,使學生從基本操作技能到測試系統(tǒng)設計和技術(shù)研究得到了全面的技術(shù)體驗。實驗內(nèi)容結(jié)合數(shù)據(jù)采集技術(shù)和虛擬儀器軟件平臺,體現(xiàn)了技術(shù)的先進性。
“測試與傳感技術(shù)”課程理論教學和實驗教學內(nèi)容以測試系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和設計方法展開,屬于以知識為核心的教學組織模式,包含測試體系原理和測試信號處理過程,具有完整的體系結(jié)構(gòu)。實驗訓練內(nèi)容包含測試部件和系統(tǒng)調(diào)試操作技能、測試系統(tǒng)設計和開放實驗。除測試技術(shù)開放實驗外,其他實驗項目訓練時間都是2學時,總實驗訓練時間比“傳感器與測試儀表”課程少20學時左右。
1.課程考核與評價。由表3可見,“傳感器與測試儀表”課程評價中實驗成績、期中測驗成績和期末成績大約各占三分之一。這種基于學習過程的評價方法更加注重平時表現(xiàn)和實驗室實踐效果,知識理解和動手能力訓練趨于平衡?!皽y試與傳感技術(shù)”課程考核以期末考試成績?yōu)橹鳎?0%),平時學習表現(xiàn)和實驗評價在總成績中只起輔助作用。
2.機械類專業(yè)“測試技術(shù)”課程教學的發(fā)展思考。在高等教育和職業(yè)發(fā)展日益全球化的今天,工程教育面臨的技術(shù)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化,網(wǎng)絡技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展改變了人們的生活習慣和學習習慣,也同樣影響著高等教育課程的教學方法?!皽y試技術(shù)”作為一門專業(yè)基礎核心課程,其教學目標、教學內(nèi)容和教學模式都要根據(jù)時代要求不斷發(fā)展,課程設計思路和組織模式也值得深入探討。因此可以看出,“傳感器與測試儀表”課程教學中體現(xiàn)以下幾個特點。
(1)轉(zhuǎn)變“以教師為主體”的教學理念?,F(xiàn)在的學生更適應網(wǎng)絡化的生活模式,因而在課程教學中可以把學生能了解和消化的知識內(nèi)容交給學生自己去消化和吸收,提高學生的參與度和主動性。在這種情況下,對教師提出了更高的要求:需要深入分析課程內(nèi)容,找出哪些內(nèi)容適合學生自學以及如何保證教學內(nèi)容的完整性和系統(tǒng)性。解決完這些問題后,在教學中需要以學生為主體,把主要精力放在幫助學生理解基本概念和學術(shù)思想上,檢驗和分析學生自學的成果,提高學生的學習興趣和教學效果。
(2)強化“以應用實踐為主線”的教學組織模式,提高教學內(nèi)容的系統(tǒng)性。工程技術(shù)的實踐性決定了工程教育課程的出發(fā)點和終點都是實踐。在測試技術(shù)課程教學中,從測試概念理解、技術(shù)應用結(jié)構(gòu)體系和教學內(nèi)容組織順序上,要求突破傳統(tǒng)“圍繞測試技術(shù)知識教學”的模式,不僅要知道測試技術(shù)是什么,還要掌握如何應用測試技術(shù)解決工程問題。而在技術(shù)應用中涉及的技術(shù)內(nèi)容比“測試技術(shù)理論”寬得多,如在測試應用中涉及到試驗設計方法、數(shù)據(jù)概率統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)誤差分析等,在教學中也需要引入相關知識的理解和應用輔導。
(3)工程技術(shù)課程教學重在“理解和體驗”。根據(jù)測試技術(shù)的實踐性特點,可以引導學生進行交互性學習和體驗性學習。應用案例教學讓學生研究測試應用案例和構(gòu)建實驗模型。教學中重視中間環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)督和控制,在學習中體驗、在實踐中學習,提高學生的學習興趣,由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習,加強理論和實踐聯(lián)系,提高解決實際工程問題的能力。在教學評價中轉(zhuǎn)變以期末考試為主的學習評價模式,推廣基于學習過程的評價方法可以改善學生“平時不學習,考前突擊和死記硬背”的弊端,有利于提高學生的學習積極性。
四、結(jié)語
通過對坎特伯雷大學機械工程專業(yè)和吉林大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)“測試技術(shù)”課程教學模式的比較分析,總結(jié)了坎特伯雷大學“傳感器與測試儀表”課程教學定位、內(nèi)容組織和實踐技能培養(yǎng)方面的特點。實踐表明,“以應用實踐為主線,基于項目的教學模式,強調(diào)教學過程質(zhì)量控制”的教學思想在坎特伯雷大學中取得了很好的教學效果,是工程技術(shù)教育的先進理念,值得我們在今后的“測試技術(shù)”課程教學改革和專業(yè)課程建設中借鑒。
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