自動(dòng)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(dòng)變壓器和電渦流式傳感器。7. 采用差動(dòng)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。S8. 平板電容傳感器電容量Cd，柱形電容器電容量2。LCDlnd9. 壓電晶體壓

2、電效應(yīng)的產(chǎn)生是由于晶格結(jié)構(gòu)在機(jī)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(fù)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(fù)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

3、般為實(shí)驗(yàn)室用）。17. 熱電偶連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，一定要注意在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)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(jì)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(hào)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(shí)，若兩光柵刻線之間保持很小的夾角，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

4、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。124. 循環(huán)碼編碼的特點(diǎn)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(jìn)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(tái)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(tái)儀表合理?解： 2.5 級時(shí)的最大絕對誤差值為20，測量500時(shí)的相對誤差為4； 2.0 級時(shí)的最大絕對誤差值為16，測量 500 時(shí)的相對誤差為3.2；1.5 級時(shí)的最大絕對誤差值

5、為12，測量 500時(shí)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(shí)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(gè)相鄰的橋臂中，如果R1tR2t，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。R1R2RRt1RR4R32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(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處

6、的溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應(yīng)進(jìn)行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進(jìn)儀表，就能測量溫度。4.簡述熱電偶的幾個(gè)重要定律，并分別說明它們的實(shí)用價(jià)值。答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動(dòng)勢為零。根據(jù)這個(gè)定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)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(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)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

7、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(jìn)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(dòng)勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)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(dòng)勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動(dòng)勢可直接計(jì)算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、 t0 時(shí)的熱電動(dòng)勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、 tn 和 tn、 t0 時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補(bǔ)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(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理。答：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤?。這種方法將熱電偶

8、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(bǔ)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(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)溫度一致，是不會(huì)影響熱電動(dòng)勢輸出的；2三是計(jì)算修正法。修正公式為：E AB (t, t 0 )EAB (t, t 1 )EAB (t 1 ,t 0 ) ；四是電橋補(bǔ)償法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動(dòng)勢補(bǔ)償熱電偶因冷端波動(dòng)引起的熱電動(dòng)勢的變化，工作原理如下圖所示。+R1R2teUI 1I 234RRIR5CMR-+圖中， e 為熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢，U 為回路的輸出電壓?；芈分写恿艘粋€(gè)補(bǔ)償電橋。R1R5 及 R

9、CM 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(jì)時(shí)，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(rèn)為其具有恒流特性。線路設(shè)計(jì)使得 I 1=I 2=I/2=0.5mA。回路輸出電壓U 為熱電偶的熱電動(dòng)勢e、橋臂電阻RCM 的壓降 U RCM 及另一橋臂電阻R5 的壓降 U R5 三者的代數(shù)和：UeURCM -UR5當(dāng)熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度升高時(shí)，熱電動(dòng)勢將會(huì)減小。與此同時(shí)，銅電阻RCM 的阻值將增大，從而

10、使 U RCM 增大，由此達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?。自?dòng)補(bǔ)償?shù)臈l件應(yīng)為eI1R CMt6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(shí)的熱電動(dòng)勢為29.188mV ，求被測點(diǎn)的溫度。解：由鎳鉻 -鎳硅熱電偶分度表查出E(40 ， 0)=1.638mV ，計(jì)算出E(t,0)(29.1881.638)mV30.826mV再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為t700(30.826 - 29.129)10033.27529.129740.9 7已知鉑銠10-鉑 (S)熱電偶的冷端溫度t0 25，現(xiàn)測得熱電動(dòng)勢E(t ， t0 ) 11.712mV ，求熱端溫度是多少度?解：

11、由鉑銠10 -鉑熱電偶分度表查出E(25 ， 0)=0.161mV ，根據(jù)式計(jì)算出E(t,0)(11.7120.161)mV11.873mV再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為t1200(11.873 - 11.851)10013.15911.8511216.8 8已知鎳鉻-鎳硅 (K) 熱電偶的熱端溫度t 800，冷端溫度t0 25，求 E(t ， to)是多少毫伏?3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

12、溫。其冷端溫度為30，動(dòng)圈顯示儀表(機(jī)械零位在0 )指示值為400 ，則認(rèn)為熱端實(shí)際溫度為430，對不對?為什么 ?正確值是多少?解：不對，因?yàn)閮x表的機(jī)械零位在0，正確值為400。10如圖 5.14 所示之測溫回路，熱電偶的分度號(hào)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， t0 30，儀表指示溫度為210，后來發(fā)現(xiàn)由于工作上的疏忽把補(bǔ)償導(dǎo)線A 和B ，相互接錯(cuò)了， 問：爐溫的實(shí)際溫度t 為多少度 ?解：實(shí)際溫度應(yīng)為270，因?yàn)榻臃春蟛坏珱]有補(bǔ)償?shù)?，還抵消了30 ，故

13、應(yīng)該加上60。mVCC60AABA0mVt 0BABBAAB+t 1t 2圖 1圖 212.熱電偶測溫為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)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(shí)分度的，在實(shí)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，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(gè)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(huì)引起測量誤差，為了消除這種誤差，必然進(jìn)行冷端補(bǔ)償。13.電磁流量計(jì)的測量原理？電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計(jì)，當(dāng)被測導(dǎo)電液體流過管道時(shí)，切割磁力線，于是在和磁

14、場及流動(dòng)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(hào)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？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(fù)壓，其值稱為真空度。16.怎樣操作儀表三閥組？打開的順序?yàn)椋捍蜷_正壓閥、關(guān)閉平衡閥、打開負(fù)壓閥。停運(yùn)的順序?yàn)椋宏P(guān)閉負(fù)壓閥、打開平衡閥

15、、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。418.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1500 25000C ，求儀表示值為20000 C 時(shí)對應(yīng)的實(shí)際溫度可能是多少？X=202000 20=1980?C21.EJA 型差壓變送器測量范圍0-2500Pa ，求輸出電流為12mA 時(shí)壓差為多少？ P=p ×2500=1250Pa。22.某儀表的測量范圍為 200-600C，儀表的精度為0.5 級，在 600 C 該儀表指示為604

16、，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(shí) ,被測點(diǎn)的真實(shí)溫度（真值）大約為多少？ max=±5.0%（ 500-200 ） =±15示值為 200 。 C 時(shí)真值在185 和 215 。C 之間示值為 500 。 C 時(shí)真值在485 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(shí)測的熱電勢為9.352mV, 試求被測溫度值 ?由分度表查出：E （ 40， 0） =0.235mV

17、E（ 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(diǎn)高度為p100m ，液體密度為1.0 ×103kg/m3, 重力加速度為10N/kg,是求 A 點(diǎn)所受的壓力為多少？PA=9.869+ gh=9.869+1.0× 103 × 10 × 100=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(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。（ 2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它可以按照調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的推力或位移，對調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推動(dòng)作用；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

18、是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)裝置，受執(zhí)行機(jī)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(jì)式和電橋式自動(dòng)平衡顯示儀表的不同點(diǎn)?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(diǎn)?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(hào)線。與四線制 ( 兩根電源線，兩根信號(hào)線) 相比，兩線制的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用；5(2) 有利于安全防爆。30. 什么是莫爾條紋？其特點(diǎn)是什么？31. 面積流量計(jì)的刻度修正計(jì)算？32. 簡述現(xiàn)場總線控制系統(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)

19、與控制系統(tǒng)的集成，其節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)一定控制作用的系統(tǒng)?；咎卣鳎喝W(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(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?34. 一測量范圍為 0-1000 0C 的溫度計(jì)，用標(biāo)準(zhǔn)表校驗(yàn)后，其結(jié)果如下表：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù) / 0C0100210450600700800960被校表讀數(shù) / 0C0101212454603706805962求出該溫度計(jì)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(yàn)測得的最大絕對誤差=6 ，

20、測量范圍為0-1000 ,則最大引用誤差（%）=（ /量程） 100%=（ 6 /1000 ） * 100%=0.6%得儀表的計(jì)算精度為0.6 ，由于沒有 0.6系列的表，根據(jù)校驗(yàn)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(shí)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(shí)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(dá)式。1熱電偶2補(bǔ)償導(dǎo)線3補(bǔ)償熱電偶4恒溫器5銅導(dǎo)線6動(dòng)圈儀解：熱電偶的輸出熱電勢EAB（ t,t1）補(bǔ)償熱電偶的輸出電勢EAB（ t 0,t 1 ）由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、銅導(dǎo)線、動(dòng)圈儀構(gòu)成的

21、回路中總電勢E EAB（ t,t1 ） EAB（ t 0,t1 ）E EAB（ t,t1 ） EAB（ t 1， t 0）E EAB（ 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?6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(shí)，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(hào)定義為測量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，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(hào)隨偏差的增加而減

22、小的稱為“反作用”控制器。7. 超聲波脈沖回波法測厚計(jì)算：=ct /2三、計(jì)算現(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？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(yàn)該傳感器時(shí)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：maxmax1000.08 100%0.8%量程10 0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：max100%7max量程100%0.7%1000 0此精度介于0.5 級和 1.0