自動化《檢測技術(shù)及儀表》習(xí)題

1、.1.按儀表工業(yè)規(guī)定，儀表的精確度可劃分為若干等級，精度數(shù)字越小，其精度越高。2.傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。3.儀表的精度不僅與絕對誤差有關(guān)，還與儀表的測量范圍有關(guān)。4. 金屬電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用金屬電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感器。5.半導(dǎo)體應(yīng)變片原理是半導(dǎo)體材料的電阻率隨作用應(yīng)力而變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。6. 電感式傳感器 分為自感式和互感式兩種傳感器，互感式傳感器又分為差動變壓器和電渦流式傳感器。7. 采用差動變間隙式結(jié)構(gòu)的電感傳感器是為了改善傳感器的靈敏度和線性度。 8.平板電容傳感器電容量 ，柱形電容器電容量 。9. 壓電晶體壓電效應(yīng)的產(chǎn)生是由于晶格

2、結(jié)構(gòu)在機械力的作用下發(fā)生變形所引起的。10.主要的壓電晶體有兩種：石英和水溶性壓電晶體。11.磁電式傳感器基于電磁感應(yīng)原理。12.半導(dǎo)體熱敏電阻分為：正溫度系數(shù)PTC、負溫度系數(shù)NTC、臨界溫度系數(shù)CTR三種。臨界溫度系數(shù)的熱敏電阻通常用于開關(guān)元件。13.負溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻-溫度特性是：14.熱敏電阻的伏安特性是：在穩(wěn)態(tài)下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端之間的電壓U的關(guān)系，稱為熱敏電阻的伏-安特性。15. 熱電偶測量溫度的原理是基于熱電效應(yīng) 。16.熱電阻測量線路采用直流電橋線路，主要考慮其引線電阻和接觸電阻影響，常采用三線接法和四線接法（一般為實驗室用）。17. 熱電偶連接補償導(dǎo)線時，一

3、定要注意在一定的溫度范圍內(nèi)，補償導(dǎo)線與配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性。18.光電轉(zhuǎn)速計主要有反射式和直射式兩種基本類型。19.光纖傳感器一般由光源、敏感元件、光纖、光敏元件（光電接收）和信號處理系統(tǒng)組成。20.光纖傳感器按工作原理分為功能型光纖傳感器和傳光型光纖傳感器。21.莫爾條紋：光柵常數(shù)相同的兩塊光柵相互疊合在一起時，若兩光柵刻線之間保持很小的夾角q，由于遮光效應(yīng)，在近于垂直柵線方向出現(xiàn)若干明暗相間的條紋，即莫爾條紋。22.角數(shù)字編碼器又稱碼盤，它是測量軸角位置和位移的方法之一，它具有很高的精確度、分辨率和可靠性。23. 角數(shù)字編碼器（碼盤）分為增量式編碼器和絕對式編碼器兩種。24

4、.循環(huán)碼編碼的特點是相鄰兩碼之間只有一位變化。25.熱導(dǎo)式氣體傳感器的原理是根據(jù)不同種類、不同濃度的氣體，其熱導(dǎo)率不同，在同樣的加熱條件下，其溫度也不同，進而氣敏檢測元件的電阻也不同來檢測某氣體濃度的。 二1.有三臺測溫儀表，量程均為0800，精度等級分別為2.5級、2.0級和1.5級，現(xiàn)要測量500的溫度，要求相對誤差不超過2.5，選那臺儀表合理?解：2.5級時的最大絕對誤差值為20，測量500時的相對誤差為4；2.0級時的最大絕對誤差值為16，測量500時的相對誤差為3.2；1.5級時的最大絕對誤差值為12，測量500時的相對誤差為2.4。因此，應(yīng)該選用1.5級的測溫儀器。2.熱電阻測量時

5、采用何種測量電路?為什么要采用這種測量電路?說明這種電路的工作原理。答：通常采用電橋電路作為測量電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用下圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。熱電阻的測量電路3什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng)?試說明熱電偶的測溫原理。答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點處的溫度不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點的溫度有關(guān)。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應(yīng)進行的，將熱電偶的熱端插入

6、被測物，冷端接進儀表，就能測量溫度。4.簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實用價值。答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點的溫度如何，熱電動勢為零。根據(jù)這個定律，可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，則回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這

7、兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。5試述熱電偶冷端溫度補償?shù)膸追N主要方法和補償原理。答：熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤ā＿@種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合，有0恒溫器和其他恒溫器兩種；二是補償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)，其實質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只

8、要熱電偶和補償導(dǎo)線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的；三是計算修正法。修正公式為：；四是電橋補償法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化，工作原理如下圖所示。圖中，e為熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢，U為回路的輸出電壓?；芈分写恿艘粋€補償電橋。R1R5及RCM均為橋臂電阻。RCM是用漆包銅絲繞制成的，它和熱電偶的冷端感受同一溫度。R1R5均用錳銅絲繞成，阻值穩(wěn)定。在橋路設(shè)計時，使R1=R2，并且R1、R2的阻值要比橋路中其他電阻大得多。這樣，即使電橋中其他電阻的阻值發(fā)生變化，左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變，從而認為其具有恒流特性。線路設(shè)計使得I1=I2=I/

9、2=0.5mA。回路輸出電壓U為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻RCM的壓降URCM及另一橋臂電阻R5的壓降UR5三者的代數(shù)和：當(dāng)熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度升高時，熱電動勢將會減小。與此同時，銅電阻RCM的阻值將增大，從而使URCM增大，由此達到了補償?shù)哪康?。自動補償?shù)臈l件應(yīng)為 6用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為29.188mV，求被測點的溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，計算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為7已知鉑銠10-鉑(S)熱電偶的冷端溫度t025，現(xiàn)測得熱電動勢E(t，t0)11.712m

10、V，求熱端溫度是多少度?解：由鉑銠10-鉑熱電偶分度表查出E(25，0)=0.161mV，根據(jù)式計算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為8已知鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶的熱端溫度t800，冷端溫度t025，求E(t，to)是多少毫伏?解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV，E(25，0)=1.024 mV，故可得 E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV9現(xiàn)用一支鎳鉻-康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30，動圈顯示儀表(機械零位在0)指示值為400，則認為熱端實際溫度為430，對不對?為什么?正確值是多少?解：不對，因為儀表的機械零位在0，正確值

11、為400。10如圖5.14所示之測溫回路，熱電偶的分度號為K，毫伏表的示值應(yīng)為多少度?答：毫伏表的示值應(yīng)為(t1-t2-60)。11用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量某爐溫的測量系統(tǒng)如圖所示，已知：冷端溫度固定在0，t030，儀表指示溫度為210，后來發(fā)現(xiàn)由于工作上的疏忽把補償導(dǎo)線，相互接錯了，問：爐溫的實際溫度t為多少度?解：實際溫度應(yīng)為270，因為接反后不但沒有補償?shù)?，還抵消了30，故應(yīng)該加上60。圖1 圖212.熱電偶測溫為什么要進行冷端補償？熱電偶熱電勢的大小與其兩端的溫度有關(guān)，其溫度-熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度為0?C時分度的，在實際應(yīng) 用中，由于熱電偶冷端暴露在空間受到周圍環(huán)境溫度的影響

12、，所以冷端溫度不可能保持在0?C不變，也不可能固定在某個溫度不變，而熱電勢既決定于熱端溫度， 也決定于冷端溫度，所以如果冷端溫度自由變化，必然會引起測量誤差，為了消除這種誤差，必然進行冷端補償。13.電磁流量計的測量原理？電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計，當(dāng)被測導(dǎo)電液體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其值和被測流體的流速成比例。因此測量感應(yīng)電勢就可以測出被測導(dǎo)電液體的流量。14.什么是兩線制？是指現(xiàn)場變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根導(dǎo)線既是電源線，又是信號線。15.什么叫絕對壓力、大氣壓力、表壓及真空度？它們的相互關(guān)系是怎樣的

13、？絕對壓力是指被測介質(zhì)作用在容器p單位面積上的全部壓力；地面空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力為大氣壓力；絕對壓力與大氣壓力之差稱為表壓力；如果被測流體的絕對壓力低于大氣壓，則壓力表所測得的壓力為負壓，其值稱為真空度。16.怎樣操作儀表三閥組？打開的順序為：打開正壓閥、關(guān)閉平衡閥、打開負壓閥。停運的順序為：關(guān)閉負壓閥、打開平衡閥、關(guān)閉正壓閥。17.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有幾種，各是什么？有三種，分別是孔板、噴嘴、文丘利管。18.用差壓法測量有壓容器如何測量（用圖表示）？19.用差壓法測量敞口容器如何測量（用圖表示）？20.工業(yè)溫度測量儀表的基本誤差是2%,儀表的測量范圍是150025000C，求儀表示值為20000

14、C時對應(yīng)的實際溫度可能是多少？X=20200020=1980?C21.EJA型差壓變送器測量范圍0-2500Pa，求輸出電流為12mA時壓差為多少？P=p2500=1250Pa22.某儀表的測量范圍為200-600。C，儀表的精度為0.5級，在600。C該儀表指示為604，問該儀表是否超差？（600（200）0.5=4。C 該儀表不超差。23.某測量儀表的測量范圍是+200+500。C,精度等級為為5.0，求當(dāng)其示值為200。C和500。C時,被測點的真實溫度（真值）大約為多少？max=5.0%（500-200）=15示值為200。C時真值在185和215。C之間示值為500。C時真值在485

15、和515。C之間24.用S型熱電偶測溫,已知冷端溫度為40。C，而實測的熱電勢為9.352mV,試求被測溫度值?由分度表查出：E（40，0）=0.235mVE（t，0）=9.352+0.235=9.587mV由分度表查出t=1000。C25.已知標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為9.869MPa，液柱到A點高度為p100m，液體密度為1.0103kg/m3,重力加速度為10N/kg,是求A點所受的壓力為多少？PA=9.869+gh=9.869+1.010310100=10.869MPa26.執(zhí)行器的基本構(gòu)成及各組成部分的作用?答：（1）執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。（2）執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它可以按照調(diào)節(jié)

16、器的輸出信號，產(chǎn)生相應(yīng)的推力或位移，對調(diào)節(jié)機構(gòu)產(chǎn)生推動作用；調(diào)節(jié)機構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)裝置，受執(zhí)行機構(gòu)的操縱，可以改變調(diào)節(jié)閥閥芯與閥座間的流通面積，以調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的流量。27電位差計式和電橋式自動平衡顯示儀表的不同點?28簡述現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及其基本特征?29. 什么是兩線制?與四線制比較兩線制有什么優(yōu)點?答：兩線制是指現(xiàn)場變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根線即是電源線，又是信號線。與四線制(兩根電源線，兩根信號線)相比，兩線制的優(yōu)點是：(1)可節(jié)省大量電纜線和安裝費用；(2)有利于安全防爆。30. 什么是莫爾條紋？其特點是什么？31. 面積流量計的刻度修正計算？32. 簡述現(xiàn)場總線控制系

17、統(tǒng)及其基本特征？答：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成，其節(jié)點是現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表，將網(wǎng)絡(luò)化處理的現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表通過現(xiàn)場總線連接起來，實現(xiàn)一定控制作用的系統(tǒng)。基本特征：全網(wǎng)絡(luò)化、全分散化、可互操作、開放式開和全放。33. 什么是熱電偶的熱電效應(yīng)？熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?34. 一測量范圍為0-10000C的溫度計，用標(biāo)準(zhǔn)表校驗后，其結(jié)果如下表：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/0C被校表讀數(shù)/0C求出該溫度計的最大絕對誤差；并確定其精度等級。（儀表的精度等級有0.2 0.5 1.0 1.2等）解：根據(jù)題意，已知校驗測得的最大絕對誤差=6 ，測量范圍為0-1000, 則最大引用誤差（%）=（

18、/量程）100%=（6/1000）* 100%=0.6%得儀表的計算精度為0.6，由于沒有0.6系列的表，根據(jù)校驗數(shù)據(jù)的誤差值確定為1.0級的儀表最合適。35. 推證 (1) DDZ-型調(diào)節(jié)器的PD規(guī)律實現(xiàn)電路。推導(dǎo)PD電路傳遞函數(shù)。(2) DDZ-型調(diào)節(jié)器的PI規(guī)律實現(xiàn)電路。推導(dǎo)PI電路傳遞函數(shù)。36. 試寫出圖示回路電勢表達式。1熱電偶2補償導(dǎo)線3補償熱電偶4恒溫器5銅導(dǎo)線6動圈儀解：熱電偶的輸出熱電勢EAB（t,t1）補償熱電偶的輸出電勢EAB（t0,t1）由熱電偶、補償導(dǎo)線、銅導(dǎo)線、動圈儀構(gòu)成的回路中總電勢EEAB（t,t1）EAB（t0,t1）EEAB（t,t1）EAB（t1，t0）

19、EEAB（t,t0）37. 被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的?答：被控對象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時，被控變量也增加的對象屬于“正作用”的反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用”的。 執(zhí)行器的作用方向由它的氣開、氣關(guān)型式來確定。氣開閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。 如果將控制器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時，其輸出也增加的控制器稱為“正作用”控制器；反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”控制器。7.超聲波脈沖回波法測厚計算：d=ct/2 三、計算現(xiàn)有0.2、0.5、1.0不同等級，量程為0-100

20、0 OC的溫度儀表。根據(jù)工藝要求，溫度示值的誤差不允許超過7 OC。請問選擇何種精度的儀表才能滿足工藝的要求？并說明理由。2、現(xiàn)有0.2、0.5、1.0不同等級，量程為0-1000 OC的溫度儀表。根據(jù)工藝要求，溫度示值的誤差不允許超過7 OC。請問選擇何種精度的儀表才能滿足工藝的要求？3、某壓力傳感器的測量范圍為010MPa，校驗該傳感器時得到的最大絕對誤差為0.08MPa，試確定該傳感器的精度等級。 解：該傳感器的精度為： 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，而該傳感器的精度又超過了0.5級儀表的允許誤差，所以，這只傳感器的精度等級應(yīng)定為1.0級。4、某測溫傳感器的測量范圍為01000，根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過7，試問應(yīng)如何選擇傳感器的精度等級才能滿足以上要求? 解：根據(jù)工藝要求，傳感器的精度應(yīng)滿足： 此精度介于0.5級