仪表设计（通用12篇）
仪表设计 篇1
1 前言
就我国目前的化工行业以及其他高危行业的发展状况来看,我国的技术水平还不能够完全的保证这些行业的职业危险系数降至最低。但是,随之时代的发展以及技术的进步,这些行业领域的安全性却也在不断的提高。这主要是因为科学技术所研发出来的各项能够保证工作安全的设备的投入使用。而在这些应用中最不可避免的就是安全仪表系统的安装以及应用。一方面是为了保证施工操作人员的人身安全以及各种设备的安全,而另一方面也是为了能够提高设备的工作效率以及质量。
2 关于安全仪表相关内容的介绍
在设计以及使用这种安全系统之前首先应该明白的就是关于这种系统的相关概念以及其设计时应该遵循的原则。当然,关于这种系统的应用装置也是需要事前进行了解的。因此,接下来,我就简单的介绍一下关于这种系统的各项内容。
(1)关于这种系统概念的介绍。一般来讲,根据这种系统在设计以及使用时所涉及到的性能的不同,可以将这种系统的安全度简单的分为四级。和这种系统中的其他数据不同的是这个安全度的等级是测量整体系统在具体的操作运行过程中质量的一种标准,也就是说在各项其他的条件都能够得到保障的情形之下,如果对这种系统进行测量的话,这种等级的不同就会使得测量结果出现大大的不同,最为明显的第四等级和第三等级的差距。所以,根据这种等级不同的性能,也可以将其运用到不同的化学工业部门,比如说将第四等级的系统运用到核工业的生产。进行这种分配的主要原因是因为不同的等级在具体运用中的性能所造成的各项损失的程度是不一样的。而对于核工业来讲,工作时的危险系数是非常大,因此,这也就需要最能够保证其运行质量的系统。值得注意的是,在这些系统的等级划分中,除了第四等级的质量比较高之外,其他等级的划分却是逐渐递减的,也就是说安全性最高的系统等级却是第一等级。
在这个系统设计的时候除了需要对安全等级的划分之外,还应该注意的一个地方就是关于其内部零件的检查。通常情况之下,这种系统在设计应该是将其设置成为自动化的装置,因此,这种系统内部的每一个零件都是不可缺少的。不然的话,就很难能够使其发挥应有的功效,严重的话还会导致操作人员的伤亡以及应用企业的经济损失。
(2)在设计这种系统时应该遵循的各项原则介绍。在设计这种系统的时候除了需要对其安全性以及完整性能进行检测之外,还应该保证这种系统具备保密性以及独立性。当然,在设计的时候也需要考虑到日后的维修工作,所以,接下来我就具体的介绍一下关于这种系统的原则。1)设计系统时应该遵循的原则之一就是使其具备独立性。一般来讲,在这种系统具体应用的时候是和其他的设备系统相互分开的,这主要是为了保证这种系统能够在发生意外情况的时候可以自行处理。所以,如果在设计这种系统的时候不具备这一原则的话,就会使得化学工业的相关设备在应用过程中不能够对突发的事情采取停车以及安全联锁的处理,这样一来就会大大的增加这些工业的危险;2)设计系统时应该遵循的原则之二就是使其能够保障设备以及人员的安全。为了保证系统在设计的时候具备这一原则,应该使用励磁来对其进行供电。而且还需要保证这种系统的检测仪表能够正常运作,尤其是在断电的时候;3)设计系统时应该遵循的原则之三就是保证这种系统结构的复杂性以及完整性。遵循这一原则最主要的目的就是能够使这种系统在遇到紧急情形的时候可以维持相关设备的运转能力,以免出现事故,造成化学工业的损失。当然,在设计的时候也应该注意中间环节的质量。
3 关于这种安全系统设计时应该注意的地方
(1)在设计时应该注意的问题之一就是关于传感器的设置。在设计这种系统的时候,为了能够使其准确的接受到危险的信号以及及时做出相应的反应,在其设计初期就应该做好传感器的设置工作。一方面,在设计传感器的时候应该遵循一定的独立原则,以免其他部件的损失影响到其正常的工作。而另一方面也要注重这种机器和其他部件之间的联系性。这主要表现在传感器能够有效的传输危险数据。最重要的是在设计传感器的时候所采用的材料应该是能够防爆的。
(2)在设计时应该注意的问题之二就是关于最终的执行元件的设计工作。一方面,在设计最终的执行元件的时候应该设置独立自主的开关,以免出现程序错乱而影响到它的工作质量以及效率。当然,在设计这个元件的时候也应该将其与控制系统进行分离,这主要是为了保证它具有对设备进行意外事件的处理能力。除此之外,在设计的时候也需要保证它的电磁装置的完整性。
(3)在设计时应该注意的其他问题。除了上述两个地方需要格外注意之外,还需要保证设计这种系统时所遵循的逻辑。主要包括信号输入的逻辑以及PLC的逻辑等等。
4 结束语
综上所述,在现在的化学工业生产以及经营过程中如何保证相关技术人员以及设备的安全性是各个部门以及企业的领导人应该率先思考的问题。因此,在化学工业领域已经出现了各种各样能够保证这一安全性的系统,而安全仪表系统就是其中之一。一般来讲,这种系统虽然在设计的时候会比较复杂,但是,相对的,这种系统的应用却能够很大程度的保证技术操作人员的人身安全。所以,仅仅是从这一点来看,我国相关行业的人员就应该继续将这种系统加以完善,使其能够更好的为人们服务。
参考文献
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[6]龙飞.安全仪表系统及其SIL评估技术在歧化装置中的应用[D].华东理工大学,2015(15):222-223.
仪表设计 篇2
根据当前市场对称重仪表的实际需求,以STC89C52单片机为核心,结合等臂全桥差动电阻应变式称重传感器、三运放仪表放大器、MAX111A/D转换器等功能设计出一种具有高精度、高可靠性、动态响应好、现场适应能力强等特点的新型数字化称重仪表.
作 者：刘海俊 作者单位：内蒙古科技大学信息工程学院 刊 名：科技信息 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(12) 分类号：G64 关键词：称重仪表 数据采集 STC89C52单片机 MAX111A/D转换器
浅析自动化仪表设计和安装 篇3
关键词：自动化仪表;设计;安装
自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能;另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
一、自动化仪表的设计
随着智能化、数字化仪器仪表的发展，以及我国改革开放政策的深化，近年来我们引进了大批的国际上高水平的仪器仪表，进口数量也在逐年增加。这不仅对国内测量仪器的设计研制、元器件、生产工艺带来很大的冲击，更是对我国仪器仪表的设计理论和制造方法的巨大震动。
1.可靠性设计。
可靠性理论广泛应用于工程技术的各个领域，其分支——可靠性分析和设计更是在先进的智能式仪器仪表设计中得到重视和应用。我们必须深刻认识到高水平的产品离开高可靠性做保证就是废品。国外先进的智能式仪器仪表，在设计阶段就十分注意可靠性的分析与设计。运用可靠性分配理论，将可靠性指标从系统整机到部件级、元器件级逐级分配，从而使整机的可靠性得到保证。当某一部分的可靠性指标无法满足时，可采用冗金设计方案来实现。从一些可靠性设计的流程图可以看出，仪表设计中一般采用并联冗余法。在高可靠性场合（可靠性R≥0.999）时，尤其是计算机控制系统中，也采用冗余法。
国外智能式仪表不仅注重仪表本身的可靠性设计，并对使用可坏性也要加以设计考虑。一般电子仪器仪表产品的可靠性属于指数分布，而机械加工件多的仪表其可靠性属于正态分布，实际计算起来并不很复杂。我国的仪表设计应对此加以重视，这是产品质量的一个重要关键环节。
2.注重维修性设计。
维修性，不仅包括使用中产品的维修，还包括生产阶段仪器的校准功能、调试功能和维修功能等技术指标，维修住必须在设计阶段加以保证。国外智能仪器仪表，具有较高的维修度，使其使于生产调试和维修，包括在设计中实施于自动检测系统。这样设计的产品给用户在测量和使用过程中提供了极大的方便性。
3.先进的设计手段和方法。
国外智能仪器仪表的设计，广泛使用现代化的设计手段，如逻辑分析仪、计算机辅助设计系统等，这样可使设计调试效率提高几十倍甚至数百倍。因此我国仪器仪表行业要重视和执行CAD/CAM的应用工作。
4.产品系列化和通用化。
国外的仪器仪表制造厂家，其产品系列化工作做得很好。几乎每一种类型产品，都先后推出系列产品。有简单到复杂的功能型系列;有低到高的量程范围型系列;有仪表附件、接口等不同的附件系列等。这样会给用户带来巨大的吸引力，而带来的效益也十分可观。
先进的智能式仪器仪表，其通用性都很强。这突出反映在绝大多数产品都有通用接口系统，可以很方便地将系统互联并与计算机组建成自动测试系统。这样就使得仪器与仪表的用途和使用范围大大地扩展了。
5.同步发展自动测试系统。
新型仪器仪表大多是基于微处理机（μP）化的智能式设计。这样，人工调试非常困难，有时是不可能的。因此，自动测试系统（ATS）就要随着仪器仪表的发展而同步研制。有了ATS的强大的技术支持，才能使精心设计的智能式仪表的大量生产得到可靠保证。国外大的仪器和计算机制造厂家，无一例外的都配备有高水平的自动检测、自动校准和在线维修技术的功能和系统。
6.完善的配套服务设施。
智能仪表都配有详细的使用说明，给出许多实用的操作使用程序，并附有各种可选择的、用于扩大应用范围的附件。这些附件的设计都要同主机设计进行一体化考虑，对仪表的易损件和定期更换件都配套供应，使用户感到十分方便。这种“软科学”发展了，仪器仪表硬件电路的智能化水平就能迅速提高。这方面英国厂家是一个很好的例证。英国的集成电路工业较薄弱，但仪表工业却很先进。这主要在于用现代化的设计思想和方案来组织设计用进口元器件所构成的仪表。我国仪器仪表工业的现代化，应首先是仪器仪表设计的现代化和智能化。只有这样才会进入一个良性循环，使仪器仪表的设计和生产立足国产化，推动我国仪器仪表的迅速发展。
二、自动化仪表的安装
仪表按工作领域不同可分为两类。
电工仪表;如、电压电流表、功率表、功率因数表、电能表、频率表等。
热工仪表;如、温度测量仪表、压力侧连仪表、流量测量仪表、中量测量仪表、各种物质含量测量仪表、各种分析仪表、各种控制仪表等。
热工仪表按测量方式不同可分为两类：非电量测量、（即不用电信号进行测量的方式，如压力表、温度计等）;非电量的电测量、（即把物理状态通过传感器转换成电信号进行测量的 方式。如压力数显仪、温度数显仪等。）传感器的种类很多、分类方式也很多，压电式有源传感器：即能根据被测量的变化而产生变化的电流或电压，如热电偶和轴震动等。物理量无源传感器：即能根据被测量的变化而自身的物理量（电阻、电容磁场）发生变化，压力、差压变送器和远传压力计等。
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热电偶是有两种不同的、特殊材质的金属导体结合成回路组成，这两根导体结合以后，结合点（称之为热端）与接线端之间（称之为冷端）有温差时、两导体上就会产生感应电势，电势的大小随感温点温度的变化成正比而变化，所以称他为热电势。
1.偶的选型。
根据偶所工作和被测的环境、温度来选择热电偶。
根据被测环境来选择偶丝的材质和保护管的材质，
根据外部环境来选择结构和按装方式，比如、是不是需要防水、防溅、隔爆（根据环境来选择隔爆等级），还有偶的固定方式、是阀兰连接还是螺纹连接或无连接方式。偶直径的选择要根据环境的震动性和对于偶的氧化程度 、还有偶的热惰性来选择。偶的精度等级要根据工况来选择。注意、在震动大的地方要用凯装热电偶，宜延长使用寿命。如热电联产的汽机的循环水管道，现在全坏过了，以后我们要注意。
2.偶长度的选择。
如果是在管道上垂直安装偶的插入深度（我们称他为小L）为保护管或连接头的尺寸+管道的半径，如果要倾斜45度安装，其插入深度应为直形连接头的尺寸+0.7被的管道外径，也就是热电偶要将其感温点插入到被测管的中心，侧温元件感温点：1）热电偶的感温点是器热接点，2）热电阻是其电阻棒的中心，电阻棒的长度（铂电阻为30-80mm，铜电阻为64mm，双金属温度计是距前端50mm）。如果条件不允许的话，偶的插入深度应大于偶直径的8—10倍。双金属温度计其保护管长度不大于300mm时，插入深度不小于70mm，如果大于300mm时，其插入深度不小于100mm。偶的总长度（我们称他为大L）要保证其接线盒的温度不超过100℃。
3.偶的安装。
选择按装地点是要避开高温区和危险区，要选择便于按装和检修的地方。在管道上安装时除了偶的感温点要插到管中心以外，还要注意液体的管道，在测量水平的液体管道的温度时要尽量向下取点，避免有气体的存在。在测量高温高压的气体和液体时（如蒸汽管道和高炉炉体检点），还要加与管道同材质的保护管、壁厚2mm以上、（参考工况压力）。如果被测量管道直径小，安装是要逆向介质流向倾斜装。如果是在其他物体中测量、如炉膛或烟道，那麽他的插入深度应不小于其保护管直径的8—10倍。
安装热电偶时密封一定要做好，螺纹连接的一定要加淬火的铜垫，阀兰按装的要扰紧石棉绳，高温时还要加耐火土，缠绕长度是其保护管长度的1/3。
热电偶的连接，热电偶与显示表连接是要用补偿导线，补偿导线是将热电偶的冷端引道恒温或温度波动范围小的地方，实计上是将冷端延长，补偿导线的热电性能在0—100℃时、与其使用的热电偶的材质的特性是相同的。由于在测温比较低的冬季测量的数据一直很稳定，所以我们判断热电偶的接线盒的温度不能过高，要在常温的环境中是最准确的。前面我们讲的热电势是靠热电偶冷端和热端的温差产生的，那现在电偶的冷端和热端相距很远、冷端的温度未知，在正常测量时，冷端的温度在零摄氏度时，冷端和热端的测量值才是实际值，所以我们要消除由于冷端温度影响而产生误差。这误差消除的方法很多，我们通常采用冷端补偿法（即内部补偿），原理是用感温元件测量出冷端的实际温度，然后与冷热端的测量值相加，这时的结果才是实际测量值。也就是人为地在显示值上加以修改，在显示表和PLC内部有测温元件还有设置冷端补偿的参数。
参考文献：
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仪表盖注射模具设计 篇4
如图1所示为塑料仪表盖。技术要求: (1) 塑件不允许有裂纹、变形缺陷; (2) 脱模斜度30”; (3) 未注圆角R1。材料为PP。
该塑件为回转体, 顶部设有孔设计时不仅要注意材料的各项性能, 还要注意浇注系统的设计, 并且推出件要设计严谨。壁厚相对均匀, 设计合理, 且符合最小壁厚的要求, 末端有3mm的台阶, 做型心应注意设计间隙要求, 该塑件结构较典型。
2 注射成型机的选择
通过计算得到塑件的体积为:
V塑件=39601m m3。PP材料ρ=0.90-0.91g/cm3, 根据塑件形状及尺寸, 采用一模两件的模具结构。
又有V塑件=0.8V
初步计算选螺杆式注射机XS-ZY-250。
注射机XS-ZY-250主要技术参数如表1所示
3 浇注系统的设计
注射模具浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔截止流经的通道, 他们主要由主流道、分流道、浇口、冷料穴等几部分组成。主流道为圆锥形, 上部直径与注射机喷嘴配合, 查表得知XS-ZY-250型注射机的喷嘴有关尺寸为: (1) 喷嘴孔直径d0=Φ6m m。 (2) 喷嘴球半径R0=18m m。 (3) 模具浇口套主流道小端直径为:d=d0+0.5=6.5m m。 (4) 模具浇口套主流道球面半径为:R=R0+1=18+1=19m m。
侧浇口开设在分型面上, 塑料熔体于型腔的侧面充模, 其截面形状多为矩形狭缝, 调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上。端部为Z字形和拉料杆的形式, 开模时主流道凝料被拉杆拉出, 具体数据如图2和3所示:
4 成型零部件设计
型腔是成型塑件外表面主要零件, 主型芯是成型其主体部分内表面零件。主型芯设计成整体嵌入式凹模, 结构制造, 加工效率高, 装拆方便, 能节省贵重模具材料。成形其他小孔的型芯称为小型芯, 设计中考虑了保证型芯强度, 防止热处理时变形, 且避免了尖角与壁厚突变。
根据塑件材料, 该塑件平均收缩率为Scp= (1.0+2.5) %/2=0.0175
型腔径向尺寸
型腔径向尺寸φ63.850+0.05
型腔轴向尺寸
型芯轴向尺寸36.90+0.22.810+0.38
根据塑件的形状特点, 确定模具型腔的定模部分, 模具型芯在动模部分。塑件成型开模后, 塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件结构简单, 含有很多圆形内孔, 可用推板推出机构。推板推出塑件的运动方式与推杆推出的运动方式基本相同, 只是增加推板, 使模具的闭合高度加大, 但结构可靠, 推板推出机构动作均匀可靠, 且在塑件上不留任何推出痕迹。
为满足模具在不同温度条件下的使用, 可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度, 冷却水通过外部的塑料软管循环, 调节冷却水的流速和温度, 可在一定温度范围内调节冷却效果。
5 注射机有关参数的校核
由于XS—YZ—250型注射机所允许的模具最小厚度为200mm, 最大厚度为350mm, 如图4所示, 本模具中闭合高都H=294mm, 所以满足要求。该模具的最大外形尺寸为200mm*400mm, XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为589mm*520mm, 故能够满足模具安装的要求。
XS-ZY-250型注射机的最大开模行程Sm ax=500m m。为了使塑件成型后能够顺利脱模, 确定该模具的开模行程S应满足下式要求:Smax>H1+H2+ (5-10) mm其中H1-塑件所用的脱模距离, H2-塑件高度。
H1+H2+10=55+50+10=115m m。故该注射机的开模行程满足要求。
根据上述设计计算, 综合应用Pro/E, AutoCAD设计的模具二维装配图如图4所示:
6 结语
综合应用Pro/E和AutoCAD进行设计, 提高了设计精度和设计效率, 模具采用推板推出顺利脱模, 生产实践表明, 模具结构合理, 塑件质量符合要求。
参考文献
[1]杨占尧.最新模具标准应用手册.北京:机械工业出版社.2011, 4.
[2]张正修.模具产业的现状及发展对策[J].五金科技.2005, 8.
仪表设计 篇5
关键词：石油化工；仪表防雷；控制系统；接地设计
21世纪以来，DCS在石油化工行业的应用和技术都得到较大程度的突破，因此仪表系统接地的问题也受到相关人员较高程度的重视。虽然，我国早在多年以前就仪表系统接地问题进行研究和规范，并通过明文对仪表以及控制系统的等电位接地问题进行了统一的规范和详细说明，但仍有许多项目在实际执行的过程中存在许多问题未能按照标准执行，尤其是项目单独设置仪表接地极的问题，不但给项目的具体实施造成了不必要的麻烦，也不符合我国在仪表系统等电位接地问题上所制定的规范和原则。
1仪表系统接地分类
1.1保护接地
保护接地主要目标是为了保障人身的安全和设备的稳定运行。因为通常状况下，仪表和控制系统都会存在外露的导电部分，而这一部分会因为故障或是不正常运行导致高危电压的形成，给工程现场埋下了极大的安全隐患。因此，这类设备需要进行保护接地。除此之外，由于现场环境的复杂性和变化性，有时甚至会出现仪表导线附带高于36V的电压的情况，因此，处于安全性的考虑也会给仪表外壳进行保护接地。
1.2工作接地
工作接地作为保障仪表数据的精确度和可靠度的重要工程，其主要内容包括了信号回路接地、本质安全系统接地和屏蔽接地三种情况。信号回路的接地处理需要分情况进行处理，当信号系统处于非隔离情况时，通常将直流电源的负极进行接地处理；反之，若是隔离的情况，则会由于信号本身就处于绝缘状态，因此，可不实施接地。而屏蔽接地主要是为了防电磁干扰，因此大多数会在控制室进行接地处理。本质安全仪表系统由于安全栅类型的区别而划分为隔离式和齐纳式两大类。隔离式安全栅由于自身的特性无需接地，而齐纳式安全栅电路则需要在控制室采用同一接地体。
1.3防静电接地
防静电接地处理需要在没有保护接地和工作接地时进行。而且接地的标准需要根据建筑物的特性来划分，每一类建筑物都有特定规格的保护器。
2仪表及系统接地的设置
2.1接地系统的主要组成部分
接地系统包含了导线、铜板、电极。导线起连接功能，贯通各处。然而，接地导线需要根据使用途径、连接部位、数量和长度的区别选择合适截面积的接地导线。通常状态下，需要设置三块接地铜板：第一块是工作地的汇总铜板；第二块是保护地的汇总铜板；第三块是总接地的铜板。这三块铜板都需要进行绝缘固定，而且这些铜板厚度都存在严格的要求（不小于6mm），而尺寸则需要根据需求情况进行确定。
2.2接地系统的设计原则
我国现阶段的主要接地设计原则是防电位差，因为保护接地和工作接地选择多个接地点时，接地点会产生电位差，从而影响仪表系统正常运行。正常状况下，仪表盘、控制柜内因为同时存在保护接地和工作接地两种接地类型，因此需要分别接入两种接地装置专属的汇总铜板。而其中的本安仪表接地、屏蔽接地、信号回路接地需要先接入到各汇流条后再接入工作接地的汇总铜板。接地电阻值作为关乎评价接地情况符合标准与否的重要指数之一，对接地效果的反映非常直观和准确。设计师在进行接地方案的设计时，不但要对接地电阻值进行考虑，还要对接地连接电阻值进行充分的考虑。连接电阻值指从接地端到总接地板这两者之间的电阻值大小，而且需要保证这一电阻的数值始终保持在0～1Ω以内，除此之外，还需要将仪表接地系统的电阻控制在4Ω以内。因此，对接地电极、接地导线截面积、连接方式的选择等方面都会对接地电阻值产生直观的影响，会直接影响接地电阻值。因此，各线路之间连接与导线和铜板的连接都需要采用铜接线片和镀锌钢质螺栓的方式，或者采用焊接。除此之外，接地总干线和接地电极连接还需要进行热镀锌的处理。
3结束语
分析仪器仪表的防雷设计技术 篇6
关键词：仪器仪表 防雷设计 防雷器件
雷电是夏日频发的自然现象之一，它往往会造成一些无法避免的危害，尤其是在暴雨天气里，除了会对自然界的生物造成影响之外，甚至会对人身财产安全造成威胁。我们在夏日雷雨天气中，往往会发现一些仪器仪表总是出现故障，通过检查分析，大多数判断出其主要故障在于防雷设施上，要么设计有问题，要么安装方面存有缺陷。
一、雷电入侵仪器仪表的途径
从目前来看，对仪器仪表的防雷设计而言，主要根据雷电的入侵途径，一般采用的是短路或开路的防雷设计。短路设计指的是防雷器在遇到了瞬间过大的电压时可以对地短路，将电流引入大地，从而对仪器仪表产生保护作用；而开路设计指的是当防雷器遇到了瞬间高电压时利用开路来隔离设备。对这两种设计而言，前者得到了广泛的应用，因为短路设计中的防雷器承受的反压较低，并且设备比较简单与经济。
根据近几年的研究与经验发现，当前雷电入侵仪器仪表的主要途径有：1）接地电压过高，雷电反击之后进入设备；2）仪器仪表的天线遇到了感应或者直接雷击；3）仪器仪表的电源供电线路在远端遇到了感应或者直接雷击，并沿着供电的线路进入了设备中；4）在建筑物之内的各种线路，由于受到了感应电磁脉冲的辐射，从而进入了设备；5）某些有线通讯的线路在远端遇到了感应或者直接雷击，沿着通讯的线路进入了设备；6）网路数据线路在远端收到了感应或者直接雷击，并沿着网络线路进入了设备。
二、仪器仪表防雷器件概述
防雷器件的主要参数包括了：启动电压、关断电压、最大钳位电压、漏电流、通流容量及响应时间。对于启动电压、关断电压与最大钳位电压的选择而言，应根据设备正常工作的电压来选择，而防雷器件的漏电流越小、容留容量越大及响应时间越小对于防雷效果而言会更好。从当前来看，主要的防雷器件有压敏电阻、火花放电管与瞬变抑制二极管。为了更加清晰地了解这三种防雷器件，下文将分别展开三者之间的优缺点探讨。
（一）压敏电阻
压敏电阻有一些非常突出的特点，比如抗雷击能力非常强、响应的时间也非常快、无续流等，但压敏电压寿命长且范围广，加之极间的电容很大，因此很容易在高频电路中受到限制，此外若残压过高，则会加速自身的老化。
（二）火花放电管
对于火花放电管而言，主要包括了两类：二极放电管与三极放电管，其优点在于抗雷击能力强，且极间的电容很小，因此无需特殊的维护；它的主要缺点在于响应时间太慢，并且存有残压高与工频续流等问题。此外，在具体的使用中，如果将两只二极放电管放在了同一个回路中，由于两者可能不能同时放电，从而引发导线之间出现电位差，而放置的是三极放电管的话则不会出现这种情况。
（三）瞬变抑制二极管
对于瞬变抑制二极管而言，其分为了单极与双极，主要特点在于响应的时间非常短，残压较低，钳位电压相当准确，它的缺点在于抗雷击能力不强，极间的电容也较大。
通过对三种防雷器件的分析，我们知道了三者的优缺点，因此在实际的防雷操作中，我们应该合理利用三者的优点，将它们进行有机组合，达到扬长避短的目的。大量实践证明，在三者的组合中，最佳的组合方式为：压敏电压与火花放电管作为防雷的第一级装置，瞬变抑制二极管则往往放在最后一级，而级间一般使用的电感或者小电阻连接加以隔离。
三、仪器仪表防雷设计案例探析
本文以安装在某市的排水泵站检测仪器作为案例进行仪器仪表防雷设计的说明，此设备的实时检测泵站排水设备的工作情况，主要通过无线与电话线通讯系统进行，将检测到的详细数据传输给中央控制系统。该检测仪器在往年经常遇到雷击事件，为了改善与提高其防雷效果，对其增加了相应的防雷设计。
首先，应分析雷电可能进入该检测仪器的途径：1）利用电源电路进入。2）利用串行口进入；3）利用天线进入；4）利用电话线进入。
其次，根据以上的途径分析，进行相应的防雷设计：1）在检测仪器的电源入口处利用高能压敏电阻与瞬变抑制二极管加以保护；2）在串行口利用三端平衡对称的瞬变抑制二极管加以保护；3）在天线处利用高能瞬变抑制二极管加以保护；4）在电话线处利用火花放电管与瞬变二极管加以保护。
最后，为了防止雷击产生的感应电磁过于强大，从而干扰仪器，对于所有的设备而言，都需要采用金属外壳加以保护，并且外壳应接地处理。
为了防雷效果达到最好，除了需要选择合适的防雷器件之外，还应该合理组合防雷器件，尤其是要做好安装之后的接地处理，保障接地电阻尽量小。只有接地良好，接地电阻也较小，才可以保证出现雷电时，防雷器件能迅速将其电能释放掉，从而起到保护整个仪器安全的作用。此外，避雷器的信号与接地线的连接务必保证简洁，要将能减除的部分减除掉，尤其是对于接地线而言，必须减少其绕环布线，这样能避免其泄放电流而形成电磁场影响整个线路。
四、结语
从目前来看，我国大部分仪器仪表在防雷设计上都有着一定的举措，并取得了一定的成效，但是还需要不断探索与创新。总之，仪器仪表的防雷设计是一项必须务实的工程，只有做好了防雷工作，才能减少雷雨天气中雷电对仪器仪表的损害。但在实际的生活中，防雷效果的好坏还受到了建筑物的防雷设计、安装工艺及仪器仪表本身决定。但作为仪器仪表的防雷设计而言，应该分析雷电入侵的途径，然后选择较为合适的防雷器件与组合方式，从而设计出合理的防雷电路，以此实现仪器仪表的防雷效果。
参考文献：
[1] 电子式智能多功能电能表的过电压（防雷）保护措施设计[C].//2010中国·北京全国电工仪器仪表标准化技术委员会第四届三次全体委员会议暨2010第二十一届“电磁测量技术、标准、产品国际研讨及展会”论文集.2010：81-85.
[2] 周开颜.浅谈仪器仪表雷电防护的必要性[J].甘肃科技，2009，25（24）：74-76.
[3] 吕俊霞.电力系统的防雷保护方法[C].//中国仪器仪表学会2008年学术年会暨第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集.2008：285-290.
浅谈汽车组合仪表的设计 篇7
汽车组合仪表是汽车的重要部件之一,其功能是使驾驶员在正常驾驶过程中更集中、直观、快速的掌握汽车的各种动态指标,如:行驶速度、发动机转速、蓄电池状态、里程、制动、冷却水温、剩余油量等,它是驾驶员了解汽车状态的一个窗口,为驾驶员正确操作汽车及安全行车提供了保证[1]。因此如何布置组合仪表使之能提供一个清晰的显示界面,并让驾驶员在使用过程中感到安全、舒适、高效是组合仪表设计的过程中需要考虑的重要原则。
驾驶员观察组合仪表的动作是在一瞬间完成的,因此必须保证将组合仪表的显示区域布置在不被方向盘和各种零部件挡住的位置,且不会产生各种反光问题,具体布置需满足组合仪表可视性、驾驶员前下视野、组合仪表反光校核要求。
1、组合仪表的可视性要求
1.1在设计过程中,首先得了解组合仪表可视性的相关术语及定义
(1)眼椭圆:指不同身材的驾驶员根据自己的意愿将座椅调整到舒适的位置后,以正常的驾驶姿态入座后,在不转动头部的前提下,其眼睛位置在车身坐标系中的统计分布图形。
(2)单眼盲区:指驾驶员用左眼或右眼单独观察时,由于方向盘对视线的阻挡而形成的左眼或右眼看不到的区域。
(3)双眼盲区:指驾驶员用左右眼同时观察时,由于方向盘对视线的阻挡而形成的双眼都看不到的区域,即左右单眼盲区的公共部分。
布置组合仪表时根据SAE J 1050定义的驾驶员视野盲区来决定组合仪表的位置,即组合仪表的显示区域必须布置于单眼可视范围之内即双眼盲区以外的范围,由此可得出方向盘与组合仪表的位置关系(见图1所示)。
1.2在辨认性方面推荐的目视距离即组合仪表显示面中心点到眼椭圆中心点的距离推荐在(750～820) mm较为合理。
1.3组合仪表显示平面中心和眼椭圆中心的连线与组合仪表平面的夹角尽量垂直,推荐角度为90±5°,即可保证组合仪表显示数字和符号的正确读识。
1.4组合仪表及其仪表罩的布置要满足定义的前下方视野要求,并且仪表罩的厚度要适中,因此,仪表罩断面应布置在前方下视野线L1以下,视野切线L2 (分别切于方向盘轮盘最高处截面下方和眼椭圆上方)的上方,如图2所示。仪表罩最前端与方向盘要保持一定的距离,建议不小于90mm为宜,以避免碰撞时转向管柱因溃缩空间小而发生不必要的人员伤害。
根据上面介绍的方法,确定好组合仪表的位置后,需做反光校核以及前挡风玻璃、侧窗玻璃的成像校核,具体校核方法如下:
2、组合仪表的反光要求
在汽车的正常行驶中,来自各个方位的光线照射在组合仪表上,其反射光线如果进入到驾驶员的眼睛,最常见的表现为驾驶员观察组合仪表时,因大面积的反光或阳光直射而看不清其内部显示信息,会对驾驶安全造成影响。因此在组合仪表设计时,我们需要考虑以下方面。
2.1光线透过前挡风玻璃入射到组合表上经仪表反光面反射后,反射光线不进入95%假人眼椭圆内,且远离眼椭圆10mm以上即可,如图3所示。
2.2光线透过侧窗玻璃入射到仪表面罩上经仪表面罩反射后,反射光线不能进入95%假人眼椭圆内,如图4所示。
2.3当组合仪表帽沿长度不够长时,阳光光线通过前挡风玻璃穿透反光面直接照射在组合仪表显示面上(见图5所示),影响驾驶员的观测,此时组合仪表面罩上被阳光直接照射的面积建议小于透光镜的10%。
2.4若光线经过乘员舱内的物体反射后通过管柱护罩和IP间的缝隙入射到仪表面罩上经仪表面罩反射后,反射光线不能进入95%假人眼椭圆内,造成二次反光,如图6所示。
3、组合仪表的成像要求
由于组合仪表帽沿不能完全遮挡组合仪表发光符号的光线投射到前挡玻璃和侧窗玻璃上,为了保证驾驶员夜间行车安全,成像校核是必须的。成像校核主要是校核在夜间行车时,组合仪表的发光符号在前挡风玻璃及侧窗玻璃上的成像是否在驾驶员的可视区域内,影响驾驶员正常驾驶,校核方法及要求如下:
3.1前挡风玻璃成像校核:
95%假人眼椭圆区域内的所有眼点透过前挡风玻璃观察车辆前方时,组合仪表在前挡风玻璃的成像不在驾驶员观察的A、B区域内(A、B区做法见《GB1 1555汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》),见图7所示,绿色图像为组合仪表帽沿与显示区域在前挡风玻璃的成像,虚线表示成像被帽沿所遮挡,实际中不存在的部分。为了简化校核工作量,校核眼点取眼椭圆12个典型眼点,即取左眼椭圆6个典型眼点,分别为前、后、上、中、下、左眼点和取右眼椭圆6个典型眼点,分别为前、后、上、中、下、右眼点。校核结果判断标准分为两种情况:
(1)若组合仪表显示区域的成像未被帽沿的成像全部遮挡,则未被遮挡的显示区域成像不能进入B区以内;
(2)若组合仪表显示区域的成像被帽沿成像全部遮挡,即显示区域成像不会出现在前挡风玻璃上,即组合仪表帽沿成像不能进入A区以内。
3.2侧窗玻璃成像校核:
侧窗成像校核主要是针对左前侧窗,若组合仪表与左侧外后视镜的相对位置不合理或组合仪表帽沿的长度较短,会出现组合仪表在左侧窗上的成像落在外后视镜的视野区域内,导致驾驶员看不清后方的路况,影响行车安全。校核方法:利用折射原理,取95%假人眼椭圆的极限眼点做组合仪表显示区域及帽沿在侧窗玻璃上的成像,未被帽沿遮挡的显示区域成像不能出现在左侧外后视镜的视野区域内。如图8所示,是基于驾驶员某眼点的组合仪表帽沿及显示区域在左侧窗的成像与左外后视镜视野区域的校核案例,该案例中未被帽沿遮挡的显示区域成像(蓝色阴影区域)不在该眼点的后视镜视野区域内,因此满足侧窗成像的要求。
4、结论
组合仪表的设计是一项复杂而细致的工作,也是汽车仪表台设计的重要组成部分。设计人员必须在设计过程中权衡利弊,多方位思考,使其既能充分满足驾驶员的认知需求,又能与乘员舱内的造型风格相一致[2]。
参考文献
[1]刘斐.基于人机工程的汽车组合仪表设计研究[J].辽东学院学报(自然学版),2010.
实用的温度检测仪表设计 篇8
温度测量系统应用广泛,涉及各行各业的各个方面,因此温度测量仪表在各种不同的领域中都占有重要的位置。技术发展的日新月异,行业需求不断提高,电子、通信、计算机、传感器及传感器材技术的迅速发展,测量领域内对温度检测的要求也越来越高。科技发达的今天,对温度的测量与控制水平直接影响到人类的所有活动。从降低开发成本、扩大适用范围以及系统运行的稳定性、可靠性出发,文章设计了一款以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件、以单片机为控制核心的温度测量仪表。在实际应用中,该系统运行稳定、可靠,电路设计简单实用。
1 温度测量原理
热电阻温度传感器中的铂热电阻Pt100是一种正温度系数的敏电阻,根据电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性,只要测量出热电阻的阻值变化,就可以测量出温度值。该元件以其精度高、性能稳定、互换性好、耐腐蚀及使用方便等优点,成为工业测控系统中广泛使用的一种比较理想的测温元件,而且经常被制成标准的基准仪表。它可以进行远距离电信号传输,但是需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。铂热电阻的测温范围最大,为-200℃到850℃。可以用如下公式描述温度和电阻的关系:
其中:
RTDT为在温度T时候的RTD电阻值(Ω);
RTD0为在0℃时候RTD的电阻值(Ω),
T为RTD电阻的温度值(℃)。
目前热电阻的引线主要有三种方式:
二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫作二线制,如图1所示。这种引线方法比较简单,但由于连接导线必然存在引线电阻,引线电阻大小与导线的材质和长度因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
三线制:在热电阻根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式叫作三线制,如图2所示。这种引线方式通常与电桥配套使用,可以很好地消除引线电阻带来的影响,在工业过程控制中最常用。
四线制:在热电阻根部两端各连接两根引线的方式叫作四线制,如图3所示,其中两根引线为热电阻提供恒定的电流,把电阻转换成电压信号,再通过另外两根引线把电压引至二次仪表。因为连接线是对称的,可以大幅度的抑制包括热电偶效应的影响,但是要求提供精确的1m A电流。
2 测量范围的确定
在一般的测温仪器中,因为微处理单元的能力限制,尽量将测温设计在传感器的线性范围内。一般在0℃到100℃的范围内,根据经典的公开资料,温度可以近似表示为如下:
然而随着科技的突飞猛进,热电阻的应用领域不断扩大,经典的线性范围存在很大的局限性。也许前几个小时,你还在温暖的海南岛,而几个小时后,就已在严寒的东北。据记载的历史天气记录,在我国,最冷的温度记录为1962年2月13日的-52.3℃,而最高温为吐鲁番2006年8月1日的47.7℃。生活中的沸水为100℃,极端低温并不常常低过-50℃。市场上,一般电子元件的可操作温度范围为-40℃。所以,从实用角度出发,我们将测温范围定为-40℃到150℃。如果用如上的公式,绘制在如图4所示的曲线图中。可以看到误差在绝大多数场合仍旧可以达到0.5%的精度。但是,这个误差带有些往上偏。
根据曲线分析,温度在-40℃到150℃的范围内时,R∈(84.270 652 03Ω,157.340 9Ω);δ=ΔR∈(-0.157 29,0.573 409)误差已经远远的大于5%的范围,对于电桥的输出为电压源S的电压,不可以再作线性近似。另外一个考虑的因素是,δ有负值,这在后续的信号处理上,要么加入参考信号,将信号变到正实数的范围,要么提供正负电源,以便在正负信号的情况下都能处理。这些都将加大设计的复杂程度。
如果将测量范围扩大,在整个测温范围内,误差可能更大。如图5所示,如果还用0℃到100℃的线性近似,在高温端,可能有10%的误差;在低温端,则可能会有将近25%的误差。在极端温度下,测温仪器还有更多因素需要考虑,在大的温度范围内,热电偶效应也不容忽略。文章从实用出发,不要求仪表的测量范围覆盖全温度,重点探索如何提高温度测量的精度,同时也能方便微处理器的实现,从而设计一款实用的温度测量仪表。
3 测量电路的设计
根据设计的温度测量范围,硬件上采用四线制的铂热电阻连接方式,这样可以有效地避开电桥的非直线型输出函数,同时也不用考虑负的输出信号的问题。设计中只需要考虑铂热电阻本身特性曲线的校正问题和激励电流的问题,如图6所示。
为了能使微处理器更好地实现温度测量数据的转换,对测量数据进行线性近似,同时为了满足精度,可以将测量范围分成多线段来满足要求。从而设计问题就转化为:给定误差,在实验数据拟合公式及误差带中,以合适的分段,进行线性近似。
研究公式(1)、(2)的二阶导数:
可以验证此二阶导数均是负数,所以原实验数据的拟合曲线在整个定义域内是凸的,如图7所示。
而且,在高温区相对来讲是最平缓的,可以指导设计方案在给定误差δ时,沿着误差带的高温端搜索。如图8所示,曲线只是示例,并不代表热电阻曲线。从开始构造直线,为了满足给定误差带的要求,因为曲线是凸的,所以指定与误差下限曲线相切,假设在此步骤中切于p1,p1处的斜率与直线相同,由公式(1)和(2)容易得到p1导数方程。这样由线段方程和导数方程求解可得p1点坐标,同时也定下了(t1,Res1)就是第二个端点坐标,迭代这个过程,找出所有点。实际求解时,要解方程,不是太方便,也并不高效。
再深入研究,先在上限曲线上定(t0,Res0),然后在下限曲线上,横坐标t0处向左扫描,设变量为点p,那么下限曲线在p点的斜率同样根据导数方程求得,而p点到(t0,Res0)的线段的斜率也容易求得,当这两个斜率误差小到一定程度,可以认为是相同的,那么也就求得了p1点。将变量改回到上限曲线上,继续扫描,比较动点p与切点p1构成的向量,与切点p1处的导数所指方向的差异,可以得到(t1,Res1)。这里有个扫描精度的问题,也许上一个温度点,两个斜率的误差为正,下一个温度点就为负。这样,有可能在斜率误差范围内,获得的点可能使线段上有的点位于下限曲线的下方。设计中应该要求宁可不切到下限曲线,也不可超出,从而在设计上避免引入设计误差。对于上限曲线上的扫描也是同样的要求。实际计算时,将二维的连线认为是z=0的三维向量,那么向量的叉乘的z方向可以表明两平面向量的夹角。在符号改变前,也就是设计中要找到符合要求的p1点与(t1,Res1)点。
这样,严格地在误差带内迭代这个过程,可以方便地求得给定温度区间(tl,th),误差为δ的所有近似线段端点序列。据此,可以通过编写一个工具软件来帮助完成这个过程。利用检查误差按钮,生成误差数据,使用Excel生成图形,如图9所示,可见误差很好地控制在±0.01%的范围内。
在测量电路满足精度要求的情况下,主控电路如图10所示,温度信号检测通过RTD温度传感器来检测,信号送到单片机进行处理,采用LCD液晶显示温度数据。
4 结语
文章所提出的实用的温度检测仪表设计,通过完善测温电路,达到测量的精度和广度。应用单片机进行数据处理,后续还可以通过把软件系统功能模块划分成多个任务,开发出相应的应用程序,使得软件编程结构清晰明了,升级可维护性好,系统实时性和可靠性有保证,温度智能仪表性价比高,能够实现系统、稳定、可靠地工作,达到减少开发风险、降低总成本和缩短上市周期的目的。为设计一款实用的温度检测仪表提供了一种新的思路。
摘要：文章描述了一种实用的温度检测仪表设计,此仪表包括模拟信号前端输入检测,发送到上位机以便后继处理。采用铂热电阻Pt100传感器进行由温度到电量的转换,该信号输入单片机处理后由液晶显示器显示测量温度。实测结果表明,系统可靠性、测试精度及温度趋势曲线绘制均达到设计要求。
关键词：Pt100,铂热电阻,单片机,温度测量仪表
参考文献
[1]张元良,修伟,郎庆阳.石油产品检测中Pt100温度传感器动补偿研究[J].大连理工大学学报,2010(3):351-355.
仪表板CAS设计校核 篇9
随着人们生活水平的日益提高, 以及对审美、个性要求的提高, 汽车内饰的重要性越来越高, 汽车内饰设计已经成为整车开发不可或缺的主要组成部分。仪表板系统是内饰很重要、也是结构和制造工艺最复杂的部件之一, 它直接面对驾驶员或者乘员, 与座椅、安全气囊等一起保护着车内人员的安全, 是车厢内最吸引人注目的部分, 直接影响驾乘人员对内饰的评价。因此, 仪表板的设计不仅要满足造型、质感和舒适性的要求, 更重要的是要具有一定的刚度和强度以保障乘员在发生交通事故时不被伤害。
仪表板系统是非常独特, 它是集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件, 它位于前排座椅和前挡风玻璃之间。车上的各种驾驶仪表、操控踏板、控制开关、空调、音响娱乐系统、安全气囊等附件通常都是安装在仪表板管梁和仪表板本体上。
1、产品设计
1.1 设计流程
仪表板的设计是汽车正向设计的典型, 需经过造型、可行性分析、结构数据至最终产品, 其设计的校核包括外观造型认可、法规布置校核及工程可行性分析, 具体的设计流程如图1所示。
1.2 法规及安全要求
1.2.1 碰撞性能
需要满足GB 11552和ECE R21要求, 关键影响因素:PAB布置位置和PAB支架刚度, 如图2所示。
建议:PAB最好布置在头碰区域之外;
PAB安装支架刚度合理, 在头碰过程中能有效吸能。
头部碰撞过程中:3ms加速度小于80G。
1.2.2 刚度分析
如上表1所示, 刚度测试的6个点力的大小以及变形量要求 (可按实际结构多取点) 。
1.2.3 除霜分析
首先依据GB 11552确定前风挡的A区, B区及A’区, 见图3。
风窗玻璃除霜要求
(1) 试验开始后20min, A区域有80%已完成除霜;
(2) 试验开始后25min, A’区域有80%已完成除霜;
(3) 试验开始后40min, B区域有95%已完成除霜。
风窗玻璃除雾要求
(1) 试验开始后10min, A区域有90%已完成除雾;
(2) 试验开始后10min, B区域有80%已完成除雾。
1.3 外观要求
仪表板处于汽车内饰中最显著的位置, 其造型特点对汽车整个内饰的美观起着举足轻重的作用。外观一般需要遵循造型输入要求, 设计阶段原则上不得有暴露在视野范围内的可见钣金以及其他内部结构;不允许有直接暴露在乘员视野内的非造型缝隙;不得有看穿情况;零件的浇口和分型线不得外露并尽量不要使分型线跨圆角。通常情况需要注意的地方有:
(1) 仪表板侧面与A柱下护板搭接处应避免老鼠洞, 不得暴露钣金;
(2) 手套箱外盖板及室内电器盒盖板与IP本体之间缝隙, 不得暴露在乘员视野范围以内;
(3) 前除霜格栅及海绵条, 不得暴露在乘员视野范围以内;
(4) 方向管柱在最下位置时, 仪表板内部不能被看穿;
(5) 车门打开时, 人在车外, 仪表板最下边缘要能够遮挡HVAC等内部机构;
(6) 手套箱打开时, 仪表板内部不能被看穿。
1.4 成本要求
除造型要求的特殊表面处理工艺对成本影响之外, 工程对成本的控制主要在材料、重量。
1.5 布置要求
1.5.1 驾驶员手触及范围
(1) 驾驶员满手掌握物手型
由图5所示, 需要驾驶员采用满掌操作的换挡手柄等部件应位于该区域内。
(2) 驾驶员三手指抓取手型
由图6可见, 旋钮类开关应在三手指抓取区域范围之内。
(3) 驾驶员手指伸开手型
由图7所示, 需要驾驶员采用单指操作的按键、触控屏幕等应位于该区域内。
1.5.2 组合仪表相关的校核
(1) 视野校核
由图8所示为方向盘视野遮挡在组合仪表区域的投影, 要求仪表上所有的显示数字和功能符号均必须能被驾驶员观察到。
(2) 组合仪表在前风挡投影
如图9所示, 组合仪表在前风挡玻璃上的投影完全被组合仪表罩的投影遮挡, 即组合仪表不会在前风挡玻璃上形成投影, 因此不会对驾驶员观察前方路况造成干扰。
(3) 组合仪表在侧窗玻璃投影
如图10所示, 组合仪表在侧窗的投影应与外后视镜观察区域完全错开。
(4) 组合仪表的透盖反光校核
如图11所示, 透过前风窗且经过合仪表透盖反射的光线没有进入驾驶员视野, 满足要求。 (此处使用三个眼椭圆中心点和一个国标眼点校核) 。
(5) 组合仪表的阳光直射校核
如图12所示, 透过前风窗射入的光线完全应被仪表罩及炮筒遮挡, 不能照射到仪表盘的显示部分。
1.5.3 膝部空间的校核
(1) 仪表板断面设计应保留出足够的膝部空间, 膝盖中心与断面的距离大于120mm。
(2) 驾驶员正常驾驶时, 腿部与副仪表台间隙应满足不小于10mm的最小值要求, 即副仪表台不影响驾驶员正常驾驶。
1.5.4 方向盘操作空间的校核
如图13所示, 方向盘设计位置时 (方向盘上下调节中间位置、长度调节最短位置) , 与仪表板帽沿之间的距离应满足不小于80mm的间隙要求。
1.5.5 选换档操作空间校核
如图14所示, 当选换档手柄位于最前位置时, 选换档手柄与中控面板之间距离应满足手柄操作空间不小于45mm的要求。
2、总结
仪表板设计包括造型CAS校核、结构数据设计和产品验证, 而仪表板的CAS校核是整个仪表板总成设计的基础, 其校核以法规项为首, 其次是标准规定项, 最后是经验指导项;后期的结构数据设计及产品验证均是在CAS校核分析的结果下进行, 因此仪表板的CAS校核非常重要。
参考文献
[1]张志军, 叶阳.汽车内饰设计概论[M]人民交通出版社, 2008.9.
浅谈本安仪表系统的设计 篇10
关键词：本安防爆,本安仪表,安全栅,参量认证,设计,选型,回路电阻,配线
0 引言
在炼油、化工、石化等行业,经常具有爆炸危险性环境,其生产过程的测量与控制设备必须采取合适的防爆措施。自控仪表设备采用的防爆技术主要有:本安(Exi)、隔爆(Exd)、增安(Exe)、正压(Exp)、浇封(Exm)型等。在众多的防爆技术中,本安防爆技术具有成本低、体积小、重量轻、允许在线测试和带电维护等优点,它是目前唯一适用于0区的技术,因而广泛地应用于过程控制领域。由于本安防爆实质上是系统防爆,其防爆性能不仅与现场本安仪表有关,还与关联设备(安全栅)有关,而且也与系统的电气连接有关。为此,本文结合笔者多年工程设计的经验,就本安仪表系统的设计进行概要介绍。
1 本安仪表系统的构成
本安仪表系统由本安仪表、安全栅及二者之间的连接电缆组成,如图1所示。
2.1 本安仪表
在国家标准所规定的正常工作和故障条件下,产生的任何电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电气仪表。这类仪表需要国家指定的权威机构进行认证,才可以应用在爆炸危险场所。典型产品有变送器、电磁阀、转换器、接近开关等。
除此之外,既不会产生、也不会存储超过1.2V,0.1A,25mW和20μJ的电气仪表认定为简单仪表。这类仪表不需要认证,只要与合格的安全栅配合,就可以应用在爆炸危险场所。主要包括简单触点、热电偶、RTD、LED和电阻性元件等。
2.2 安全栅
安全栅作为本安仪表的关联设备,安装在安全场所,连接本安仪表与非本安仪表,限制到达危险场所中本安仪表的能量在安全值之内。它是本安防爆系统的重要设备,必需经过强制检定合格,方能使用。
2.3 连接电缆
连接电缆存在分布电容和分布电感,在正常的信号传输过程贮存的能量,或受到外界电磁干扰及与其他回路混触产生感应电动势,必对本安系统的防爆性能造成影响。因此,本安系统的连接电缆的分布电容和分布电感必须加以限制。
3 安全栅简介
在本安仪表系统中,安全栅起到限制流入到现场仪表的能量的作用,是系统设计和使用中的关键设备。常用的安全栅主要有齐纳式安全栅和隔离式安全栅两种。图2、图3所示分别为基本的齐纳式安全栅和隔离式安全栅原理图。
3.1 齐纳式安全栅
采用在电气回路中串联快速熔断丝、限流电阻和并联限压齐纳二极管实现能量的限制,并通过可靠接地来保证危险区仪表的安全性能。
由于齐纳式安全栅采用器件非常少、体积小、价格低,曾有过广泛应用。但正是因为它的简单,自身原理上存在不少的缺陷:
(1)必须要有专门的本安接地系统,且接地电阻严格要求≤1Ψ;
(2)对供电电源要求高,电源电压的波动可能会引起齐纳二极管的电流泄漏,从而引起信号的误差,严重时会使快速保险丝烧断而永久损坏(可更换保险丝型除外);
(3)信号有严格的极性要求,根据不同的应用,分别选用正极性、负极性、交流极性;
(4)现场本安仪表必须为隔离型的,非隔离型的仪表不能采用;
(5)信号的一极要接至本安地,大大降低仪表系统抗干扰能力,影响系统的可靠性。
因此,齐纳式安全栅应用范围受到较大的限制特别是DCS广泛使用以后,对仪表信号的隔离要求较高,这类安全栅使用的越来越少。
3.2 隔离式安全栅
隔离式安全栅是通过隔离、限压、限流等措施来限制流入危险场所的能量,从而保证本质安全性能主要由回路限能单元、信号、电源隔离单元和信号处理单元组成。
隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比,虽然线路复杂,价格较高,但它许多优点:
(1)现场回路信号和安全区回路信号有效隔离,隔离式本安仪表系统不需要专门的本安接地,工程施工方便;
(2)输入、输出、电源三隔离型,大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力,提高系统可靠性;
(3)现场仪表信号回路可以接地,也可以是非隔离型的,应用范围广;
(4)保护功能完善,意外损坏的可能性较小,允许现场仪表带电检修,这样可缩短工程开车准备时间和减少停车时间;
(5)有较强的信号处理能力,不同类型的输入可以变换成统一的标准信号输出,给现场仪表和控制系统的应用提供了更大的方便;
(6)能扩大检测和控制回路的带负载能力。
(7)可选用一进多出的安全栅,灵活的把信号送至互相独立的多个系统,避免系统之间互相影响。
(8)供电方式灵活,可以选用回路供电,也可以选用外供电,满足不同用户需要。
鉴于以上特点,目前工程设计中越来越多地选用隔离式安全栅。
4 本安系统工程设计
本安防爆是系统防爆。以前我国的本安仪表与安全栅是采用“系统认证”的方式来规定其使用,未经过系统认证的本安仪表与安全栅不允许配套使用。自从2001年6月实施GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“i”》以后,已经采纳了“参量认证”方式,使得安全栅的选择范围更广,应用更加灵活。为保证设备的安全正常使用,本安系统的本安仪表、安全栅、连接电缆的参数必须满足以下条件:
其中:Uo、Io、Po、Co、Lo分别为安全栅的最大输出电压、最大输出电流、最大输出功率、最大外部电容、最大外部电感
Ui、Ii、Pi、Ci、Li分别为本安仪表的最大输出电压、最大输出电流、最大输出功率、最大外部电容、最大外部电感
Cc、Lc分别为连接电缆的最大允许电容、最大允许电感。
4.1 现场本安仪表选型
现场仪表防爆系统类型设计主要是按照爆炸危险分区、爆炸性气体混合物的分级分组、仪表控制系统信号隔离要求、系统投资等方面进行。
工程设计中,一般由工艺、电气专业根据设备管道布置、工艺操作特点等把爆炸危险区域划分为0区、1区、2区。自控专业根据爆炸危险分区及生产过程中可能产生的爆炸性气体混合物的分级、分组情况,按照GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定,选择合适的防爆仪表类型:
1区:本安ia、ib型(Ex ia,Ex ib)、隔爆型(Ex d)、正压型(Ex p);
2区:可用于1区的类型、增安型(Ex e)
从上可以看出,本安仪表的适用范围广,在爆炸危险0区,只有本安ia型可以使用。而且,有的仪表其隔爆型产品的防爆级别达不到要求,只能选用本安型产品。
通常,选用本安仪表的选型要注意以下问题:
(1)所选仪表是否按照GB3836.1-2000和GB3836.4-2000要求设计,并已被国家防爆检验机构认可;通常防爆仪表的认证机构是国家仪器仪表防爆监督检验站NEPSI。
(2)防爆标志规定的等级是否适用于所在危险场所的安全要求;
(3)本安电路是否接地或接地部分的本安电路是否与安全栅接口部分的电路加以有效隔离;
(4)信号传输是以何种方式进行;
(5)明确Ui、Ii、Pi、Ci、和Li参数;
(6)本安仪表的最低工作电压及回路正常工作电流。
值得一提的是,并非要不加区别的全部采用本安仪表系统。从现场仪表安装、维护和投资的角度考虑,采用本安仪表确有优势,但绝大多数工业现场的危险区域划分为1区或2区,应考虑整体仪表系统的性能和投资。比如,大部分电子仪表如变送器、流量计的本安型与隔爆型外壳实际上是一致的,其售价也相同,但本安型要增加安全栅,选用隔爆型仪表反而能节省投资。
即使在同一个装置内,考虑节省投资或是因为部分其它仪表无本安型产品,仪表系统常常采用混合防爆系统。如变送器采用本安型、热电阻热电偶采用隔爆型、电磁流量计隔爆浇注本安混合型,同样能满足规范要求。
4.2 安全栅的选用
(1)选用安全栅必须要遵守以下原则:
a.安全栅的防爆等级必须不低于现场本安仪表的防爆等级。
b.安全栅的本安端认证参数能够满足Uo≤Ui Io≤Ii、Po≤Pi、Co≥Ci+Cc、Lo≥Li+Lc的要求。
注意,安全栅的最大负载参数Co、Lo是其防爆级别对应的参数,当实际使用现场仪表的防爆级别较低时,安全栅的最大负载参数可以按照现场仪表的防爆级别来计算。
(2)应根据现场仪表的情况、检测控制系统的要求、投资情况、用户的维护能力等因素,确定选用隔离式安全栅还是齐纳式安全栅。
(3)按照DCS或二次仪表的要求,确定采用回路供电或是独立供电。
(4)选用隔离式安全栅时,处理后的模拟信号传输采用1~5V电压还是4~20mA电流、开关量信号是采用干接点还是有源接点等,以便于减少模块类型。
(5)选用齐纳式安全栅时,应根据控制室仪表的对现场的供电电压确定安全栅的最高工作电压,检查控制室仪表可能存在或产生的最高电压,确定安全栅最高允许电压。
(6)选用齐纳式安全栅,应根据现场仪表的信号、电源对地的极性,确定安全栅的极性;一般同一装置内尽量选用同极性或交流极性的安全栅,否则容易引起配电和接地的混乱。
(7)根据现场本安仪表的最低工作电压和回路正常工作电流,确定齐纳安全栅的端电阻及回路电阻。回路阻抗不匹配,可能导致回路不能正常工作,应引起重视。
a.安全栅端电阻:若端电阻较大,在现场仪表最大正常工作电流附近,可能由于压降太大,而使现场仪表供电不足,系统无法正常工作;但若端电阻较小,则安全栅Io较大,可能使Io≥Ii,从而不满足安全性能。
b.回路电阻:安全栅的两个端电阻之和Ri加上控制室仪表的转换电阻Rc。一般来说,控制室仪表转换电阻是固定的,只有通过选择安全栅的端电阻来实现阻抗匹配。
c.端电阻Ri的确定:Umax/Ii≤Ri+Rc≤(Us-Vmin)/Imax
Us:安全栅正常供电电压;
Umax:安全栅最高供电电压;
Vmin:现场仪表最小工作电压;
Imax:现场仪表最大工作电流。
如某变送器的最小工作电压为10.5V,最大工作电流为23mA,最大输入电流为100mA,二次仪表的转换电阻为250Ψ,安全栅的供电电压为24V,最高工作电压是26.4V则安全栅的端电阻必须满足:14Ψ≤Ri≤337Ψ。
(8)确定回路供电的二次仪表或DCS卡件没有限流电阻,若有则改选电子限流的产品,否则可能影响现场仪表的正常工作。
(9)避免安全栅的漏电流影响本安现场设备的正常工作,尽量选用齐纳电压接近最高工作电压的产品。
(10)一台安全栅连接一个检测点,避免一个安全栅串入两个回路,同样,也要避免一个检测回路涉及两台安全栅。
4.3 连接电缆
用于本安系统中连接本安现场设备与安全栅的连接电缆,其分布参数在一定程度上决定了本安系统的合理性及使用范围,按规范规定:
(1)连接电缆为铜芯绞线,且每根芯线的截面积不小于0.5mm2,导线绝缘的耐压强度应为2倍额定电压,最低为500V。
(2)连接电缆的长度的确定:
a.根据Cc≥Co-Ci和Lc≤Lo-Li计算电缆的最大外部分布参数
b.按照L=Cc/Ck和L=Lc/Lk公式分别计算电缆长度,取两者中的小值作为实际配线长度L。(式中:Ck、Lk分别为电缆的单位长度电容、单位长度电感)。
按照设计规范,本安仪表系统的连接电缆宜采用本安电缆。这是因为非本安电缆的分布电感分布电容值较大的原因。只要非本安电缆能满足分布参数满足系统要求,同样是可以使用的。下表列出常用仪表电缆的典型分布参数,以备参考。
4.4 本安系统配线设计
本安系统配线相对于隔爆系统来说要求较低。规范对本安防爆系统的规定也不多,但配线是否规范,对防爆性能的影响不容忽视,主要注意如下:
(1)慎防本安回路与非本安回路混触。为此,本安回路与非本安回路不得共用一根电缆;本安电缆与非本安电缆不得共用一根保护管敷设;本安电缆与非本安电缆在同一个线槽内敷设时,中间应有金属隔板隔开;
(2)原则上本安电缆和非本安电缆不共用同一个现场接线盒。
(3)本安线路与非本安线路通过同一个控制柜与仪表线路连接时,本安电路采用专用的端子板,与其它电路之间的距离应大于50mm,必要时应采用绝缘隔板隔离。
(4)本安回路的连接电缆及其钢管、端子板应有蓝色标志或缠上蓝色胶带,以便识别。
(5)多个单元的本安回路采用同一根电缆时,应采用分组屏蔽的电缆,以防各单元之间的电磁干扰。
(6)桥架外的非铠装和无屏蔽电缆应穿镀锌钢管敷设,以防机械损伤,并减小电磁干扰。
(7)本安电缆屏蔽层应该在安全侧接地,严禁两侧同时接地。
5 结语
随着本安防爆技术在我国石油、化工等危险产业中的广泛应用,本安防爆系统已得到普遍重视。自控设计人员应该从爆炸危险性环境入手,了解现场的情况,严格按照有关规范的要求,认真选择好防爆仪表和安全栅,作好系统配线设计,以保证本安防爆系统正常工作,确保生产现场设备和人身安全。
参考文献
[1]徐建平.仪表本安防爆技术.机械工业出版社,2002,1.
[2]GB50058-1992.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范.
仪表设计 篇11
关键词：CAN总线组合仪表；结构设计；微电子技术
中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-130-2
0 引言
目前关于汽车CAN总线仪表的类型主要有三类，即对老式汽车仪表的改造，属于电子化时代的汽车；第二种是使用步进电机代替传统的仪表机芯结构，对机芯效率进行优化，使得结构更加简单简易化，车身对传感器的敏感度更高，接收信号的功能更强；第三种是现代微型智能化的汽车CAN仪表，现代化的汽车CAN总线仪表的功能逐渐多样化，设计更加人性化，操作更加便捷化，并且CAN总线技术水平在不断提升。了解汽车CAN总线仪表设计及结构开发系统，是使用和推广该技术的前提和基础，下面将展开详细的论述。
1汽车CAN总线仪表技术总体设计
1.1 现场总线设计
CAN总线在人类生产活动中使用非常广泛，其代表着汽车总线技术发展的新方向。CAN总线系统是集现代化信息技术、通信技术于一体的一种分散化、网络化和数字化以及双向互动化的现代网络通信系统。该系统主要是由多个监控装置连接而成，遵守统一的通信协议，对信号进行采集、处理、传输、显示等，最终形成一种自动化控制系统。现场总线是连接各个子系统的重要构成部分，与各个系统协作完成现场总线作业。其具体结构设计如图1所示：
1.2 系统主要功能
上述系统结构的主要功能是通过CAN总线技术实现对控制对象的控制。系统具有的基本功能是实现发动机转速表、车速表、水温表等仪表的准确指示；报警功能，以提示音或者红色预警信号提出，在行车前、中、后，及时提示汽车的状态，驾驶员能掌握汽车行驶的情况，避免突发状况，确保安全行驶；CAN总线具有通讯功能，主要是利用通讯技术对汽车上所有的电子控制设备进行监控，还能采集行车的转速、时速等、电池蓄电状态；当汽车发生故障时，还能报警和警示功能。除此之外，现代汽车CAN总线技术还有彩屏显示、模拟量、脉冲量等。系统的应用已经得到推广，并且深受人们的青睐，也得到普及，下面将针对系统具体应用进行测试。
2 CAN系统开发与试验
基于上述总体结构设计，CAN总线组合仪表系统硬件和软件设计主要是由总线对各个控制系统进行操作，而对CAN的测试和验证是非常关键的环节，下面以USB-CAN转换器为例，设定通信协议，使用CAN总线调试。对系统进行在线验证。
2.1 系统调试
在CAN总线使用USB转换器，结构一端与CAN接口总线适配器，作为一个标准的CAN节点，然后将其连接到总线系统中，通过总线实现对现场CAN的多方面控制。详见图2。
（同一种颜色表示相同的控制单元）
由图2可知，当汽车抵达同一个目的地时，汽车可以选择高速公路，高速公路能节约耗油，更加适合汽车行驶，通过高速CAN总线传递信息，车身系统的CAN总线连接了像中控锁、电动门窗、后视镜等。然后根据组合仪表步进电机驱动模块生产设计，以波特率计算公式，Tq为时间单位，BT为比特位的时间，得出公式：
当fsys=24MHz时，由公式得出如下结论：为了提高行车的安全，一般车身系统使用的低速CAN总线，其运行的速率为100KB/s，在实际行车中，需要根据车子不同的性能进行调试。系统通过信息传递直接实现控制，所以，对信息传递的要求高，需要CAN总线进行信息传递。上述中两辆车子达到同一个目的地，选择高速能节约大量时间。如果其中1辆车行驶速度慢，则需要选择普通国道，可以节约费用。
在CAN总线系统开发中，相同的控制单元其采用一个单位的传输速率，根据车主自身在行车中的需求，能通过调试CAN总线进行资源的合理优化配置，降低成本投入。不管是单线还是多线控制，数据传递是整个系统的核心部分，保证信息传输的速率和信息传输的质量和高效是关键，也是影响系统运行整体效益和可行性的主要因素。
2.2 开发可行性及优势
CAN总线系统开发和应用以CAN总线控制为中心，整个结构系统相当于一个电话会议，每个不同的用户都是一个控制单元，通过数据信号的传递，其他用户通过网络“接听”，对用户的需求进行利用，满足用户需求。CAN总线就是一个驱动总线，对其他的控制单元进行控制，在传递数据时，也起到一个翻译的作用。通过CAN总线技术的改进和应用，整个车载网络信息最终能实现共享。与传统的CAN总线相比，数据传输速率更快，节省线束，降低车身的重量，并且优化了车身的布线方式，CAN总线控制技术相对于传统单一的运行模式，实现了双向互动的管理与控制，对于故障的诊断更加及时，系统整体的稳定性更高。
汽车组合仪表软件模块的开发与设计，在未来为了进一步完善系统，应该对系统软件设计语言进行选择，将高级程序语言编制到系统中，能对集成开发的环境进行详细分析和介绍。针对系统软件模块化的设计以及功能需求的开发应该进一步对系统主程序的模块化进行开发与完善，并对各个系统主要的子系统和子模块深入开发和调试，通过实践的深入研究，不断提升整个系统的可靠性和稳定性。
3 结束语
综上所述，对于汽车CAN总线技术的设计与开发研究早已成为汽车产业技术发展的引领方向，是汽车系统自动化和集成化技术未来研究的重点。通过上述分析可知，CAN总线技术在实践中的应用广泛，其开发程序经过系统的试验和调试，最终证明系统的可行性和稳定性。CAN总线技术在硬件基础上，使用软件开发，以IAR为基础，通过模块试验和开发，节约了大量的实践，并且实现了二次利用，对主程序模块的软件开发更加快捷和完整，实现了CAN总线通讯的初始化。因此，研究汽车CAN总线的设计与开发具有重要的意义。
参 考 文 献
[1] 马龙翔.基于嵌入式的汽车CAN总线控制系统设计[D].天津理工大学，2013.
[2] 杜飞.汽车CAN总线网络控制系统设计及应用[D].石家庄铁道大学，2013.
[3] 刘刚.汽车CAN总线网络控制系统设计与实现[D].电子科技大学，2012.
仪器仪表的防雷设计技术 篇12
关键词：仪器仪表,防雷,设计,技术
从某种程度上来说, 仪器仪表的防雷设计技术是伴随着我国科学技术的发展而出现和发展的。权威调查显示, 造成仪器仪表发生损害的原因基本上都来自于大自然, 而这其中, 可以说雷电是处于首当其中的位置的。因此, 从这个角度来说, 为了更好的保证仪器仪表的正常运转, 延长其使用寿命, 我们必须对其进行严密的防雷设计。不过, 在对仪器仪表防雷设计的必要性以及仪器仪表防雷设计技术这两个问题进行分析之前, 我们先来了解一下我国仪器仪表行业发展现状。
1 我国仪器仪表行业发展现状
对于我国仪器仪表行业的发展现状来说, 为了理解与阐述的方便, 我们主要可以从宏观和微观两个角度来进行分析。首先, 宏观角度。从宏观方面来看, 经过一段较长时期的发展, 我国的仪器仪表行业已经基本上形成规模较大、体系较完整、种类较齐全的状态, 在此基础上, 无论是市场占有率还是产品品牌等方面都有了较大的提升, 更重要的是与发达国家仪器仪表行业发展水平之间的差距不断缩小;其次, 微观角度。从微观方面来看, 目前我国仪器仪表行业所占有的市场基本上还在国内, 对于国外市场几乎没有涉及。除此之外, 在产品质量上还是处于较为落后的状态, 以中低档产品为主, 缺乏核心技术与创新能力的结果必然导致市场份额的逐步丧失, 特别是在当今社会经济全球化趋势不断加剧的背景下, 我国仪器仪表行业所面临的这种困境是非常危险的, 必须引起高度重视。
2 仪器仪表防雷设计的必要性
要想保证仪器仪表的正常运行, 延长仪器仪表的使用寿命, 就必须对其进行防雷设计。为了理解与阐述的方便, 对于这个问题, 我们主要可以从雷电发生形式的多样性以及防雷设计的意义两个方面来进行分析。首先, 雷电发生形式的多样性。从整体上来看, 比较常见的雷击形式主要有直击雷、雷电场感应累以及雷电流感应雷三种。无论何种类型的雷电, 在放电过程中都会产生难以估量的雷电流, 当这些能量巨大的雷电处于不受控制的状态时, 就会给地面的仪器仪表带来一定破坏。目前, 直击雷的防护难度是最大的, 避雷针与避雷带的安装也不可完全避免雷击所造成的影响。其次, 防雷设计的意义。鉴于各种类型的雷电对仪器仪表所造成的破坏, 我们必须对其进行防雷设计。经防雷设计后的仪器仪表可以大幅度降低在雷电等恶劣天气条件下发生故障的可能性, 从长远来看, 可以节约仪器仪表的维修与更换费用支出并可以创造更多的效益与成果。
3 仪器仪表防雷设计技术
为了理解与阐述的方便, 我们可以从外部防雷设计、内部防雷设计、接地设计以及布线设计等几个方面来进行分析。首先, 外部防雷设计。所谓外部防雷设计主要指的是保证仪器仪表设备始终处于防雷击保护范围之内。如果仪器仪表处于比较空旷的安装位置时, 还必须对其进行金属保护箱的安装, 以在更大程度上降低雷电所能造成的破坏;其次, 内部防雷设计。内部防雷设计是相对于外部防雷设计来说的, 具体的内部防雷设计方法主要有等电位连接和屏蔽两种, 所谓等电位连接就是指取电位相同或类似的金属导体进行连接, 以防止电位相差过大而在遭受雷击时出现仪器仪表的损坏, 这种方法非常实用, 操作起来也比较简单。所谓屏蔽就是指对可能给仪器仪表造成干扰影响的电磁进行适当的隔绝处理, 屏蔽的方法主要有电磁屏蔽和静电屏蔽两种。第三, 接地设计。接地设计的主要目的在于将雷电可能产生的电流散步到大地当中, 以在释放雷电的同时对仪器仪表起到一种防护与保护作用。接地设计是非常重要的防雷设计, 在具体设计的过程中还必须注意接地的连续性, 如果采用的是接线箱方法, 最好保证其能就近进行可靠性接地, 以更好的防止雷电流的泄放;最后, 布线设计。布线设计必须是合理的、科学的, 只有这样才能尽量为感应电压提供合适的导流途径, 也才能尽量降低电流对仪器仪表的影响。正确的合理的布线不能进行平行地敷设, 不能使仪器仪表处于远离避雷引下线和接地引下线的位置。除此之外, 还必须及时地对感应过电压进行检测。
4 结语
从总体上来看, 我国的仪器仪表行业经过一段较长时间的发展, 已经取得了令人瞩目的进步与发展。但是, 由于受到各种因素的影响, 目前仪器仪表出现故障的概率有所上升, 经调查, 大部分是因雷电原因引起的。所以, 要想推动仪器仪表不断走向完善化与智能化等, 还必须对其进行防雷设计。本文从我国仪器仪表行业发展现状、仪器仪表防雷设计的必要性以及仪器仪表防雷设计技术等几个方面进行了分析与阐述, 希望可以为以后的相关研究与实践提供某些有价值的参考与借鉴。在具体进行阐述的过程中, 由于各种各样的原因, 可能还存在着这样那样的问题, 在以后的研究与实践中要加以规避。
参考文献
[1]蔚艳霞.仪器仪表的防雷设计探讨[J].河南科技, 2012, 2 (06) :89-90.
[2]吴靖宇.谈我国现代仪器仪表技术的新发展[J].科技致富向导, 2010, 1 (0 36) :120-121.
[3]周开颜.浅谈仪器仪表雷电防护的必要性[J].甘肃科技, 2009, 17 (24) :56-56.