第2章 生化过程中物理参数检测技巧.ppt

第2章生化过程中物理参数检测技术本章内容2.1概述要对生化过程进行有效的操作和控制，首先要了解生化过程的状态变化，也就是各种信息。这些信息(参数)可分为物理变量参数、化学变量参数及生物变量参数
这些信息是进行生化过程控制的基础，有些可直接进行测定、有些可间接进行测定。有些可就地检测、有些通过在线测定、有些只能进行离线测定。就地测量：测量系统中的传感器直接与培养液接触，给出连续和快速响应的信号，测量信号系统对过程没有影响。（pH、溶氧浓度和罐压测量）
在线测量：利用连续的取样系统与有关的分析仪器连接，取得测量信号响应速度快，可作为实时操作和生产过程控制。
离线测量：一定时间内离散取样，在反应器外进行样品处理和分析。一参数的测量二检测仪表的性能2.指示变差与精密度
指示变差：同一仪表对相同的被测参数进行正、反行程测量时，其显示值的差异。
精密度(简称精度)：在相同条件下，对被测量进行多次反复测量，测得值之间的一致(符合)程度。
仪表精度等级：引用相对误差的百分数分子表示：常用仪表等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等。
精确度：仪表精密而准确的程度。3.灵敏度、灵敏限与分辨率
灵敏度S：仪表的指示位移变化量△S与被测参数变化量△m之比。它是选择传感器的基本技术指标。

灵敏度

灵敏限：能引起仪表指针发生位移变化的被测参数的最小变化量。
分辨率：测试仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。4.线性度与反应时间
线性度：测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。
反应时间：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。三检测系统的构成四生化过程参数检测的特点
4、在传感器及其安装附件必须没有杂菌和灭菌死角；
5、化学成分分析给电信号转换带来困难或者可靠性降低。

生化过程参数检测传感器生化检测传感器的要求可清洗
在生化反应罐批次之间，这些传感器要容易清洗。
耐消毒
一般需耐0.12MPa，120℃消毒20~30min，化学消毒也可考虑，即用酸碱溶液及甲醛等泡。
无菌
反应过程传感器必须保持无菌，四周不造成消毒死角。
无毒
传感器材质对生化反应过程没有毒害作用，对产品没有毒害污染。下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量以冷却乙烯裂解气。调节气态丙烯流量使温度控制在（15±1.5）℃。系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？
画出该控制系统的组成方块图。
试比较示意图和方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变量为气态丙烯的流量。
在示意图中，气态丙烯的流向由丙烯冷却器流出。在方块图中,气态丙烯作为操纵变量，其信号流向指向丙烯冷却器。2.2压力的测量一压力的表示与单位压力(压强)的单位二压力测量原理1液柱式压力计2活塞式压力计3弹性式压力传感器与常用压力表波登管式压力传感器波纹管式压力传感器烯竿昨锥鲍军埋念卿璃旧晃蒸狡被烬副衣命靶蜗长兹撼徐渊薯用绣弄琴疯第2章生化过程中物理参数检测技术第2章生化过程中物理参数检测技术薄膜式压力传感器4电气式压力传感器信号转换常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。
常见压力变换器（压力探头）有：
电阻应变式压力变换器；
电感式压力变换器；
电容式压力变换器；
霍尔式压力变换器。电阻应变式压力计一次探头电感式压力计一次探头电容式压力计一次探头霍尔式压力计一次探头电气压力计前置放大器电气压力计前置放大器电气压力计二次仪表三压力计的选型及安装常见压力传感器外形压力计的安装2.3液位和泡沫的测量一概述二直读式物位计三压差式液位计四电容式液位计电容式液位计
主要用于测量不导电流体五电极式液位计2.4温度的测量温度对生化过程影响非常显著，是过程控制的重要变量之一。
温度测量元件主要有六大类：膨胀式、压力式、热电偶、热电阻、辐射式、红外线。常用温度计的种类及适用温度一膨胀式温度计二、压力式温度计三辐射式温度计四热电偶温度计2.热电偶回路3.热电偶的补偿4.热电偶的材质与选择5.热电偶的结构五热电阻温度计六电动温度计的二次仪表2.5流量的测量流量测量是生化过程工业生产过程操作和管理的重要依据。
一般所讲的流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量，它可以用体积流量和质量流量来表示。注意流量和流速的区别。
体积流量(Q)：单位时间流过管道某截面流体的体积数，单位为m3/h。
质量流量(M)：单位时间流过管道某截面流体的质量数，单位为kg/h。 按测量工作原理分类：
速度式流量计
通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。主要有差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计。
容积式流量计
采用固定溶剂空间逐次衡量过流容积。