化工儀表及自動(dòng)化作業(yè)參考答案

1、第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念1.什么是化工自動(dòng)化？它有什么重要意義？答:在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化，能加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證生產(chǎn)安全，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。2 .化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？答:化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，一般包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。3 .自動(dòng)控制系統(tǒng)怎樣構(gòu)成？各組成環(huán)節(jié)起什么作用？答:自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起控制作用的全套自動(dòng)化

2、裝置，對(duì)于常規(guī)儀表來(lái)說(shuō)，它包括檢測(cè)元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動(dòng)化裝置控制的被控對(duì)象。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)元件及變送器用來(lái)感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等)。控制器將檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電流信號(hào))發(fā)送給執(zhí)行器，執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入(或流出)被控變量的物料量或能量，克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。什么叫操縱變量？受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控

3、變量保持設(shè)定值的物料量或能量。(或：具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量叫做操縱變量)4.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答自動(dòng)控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。閉環(huán)自動(dòng)控制是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制。如圖1-1(a)即是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制。圖中控制器接受檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)，并與設(shè)定值相比較得到偏差信號(hào)，再根據(jù)偏差的大小和方向，調(diào)整蒸汽閥門的開(kāi)度，改變蒸汽流量，使熱物料出口溫度回到設(shè)定值上。從圖1-1,(b)所示的控制系統(tǒng)方塊圖可以清楚看出，操縱變量(蒸汽流量)通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量，而被控變量又通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變

4、量。從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。蒸汽蒸汽I動(dòng)動(dòng)jL-CL設(shè)定堪* *控制器控制器H執(zhí)行器執(zhí)行器卜卜 時(shí)裝卜蘆控變量時(shí)裝卜蘆控變量(1iitmrI(a)(b)圖1-1閉環(huán)自動(dòng)控制基本結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量。從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)分為兩種，一種按設(shè)定值進(jìn)行控制，如圖1-2(a)所示。這種控制方式的操縱變量(蒸汽流量)與設(shè)定值保持一定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)設(shè)定值變化時(shí)，操縱變量隨其變化進(jìn)而改變被控變量。另一種是按擾動(dòng)進(jìn)行控制，即所

5、謂前饋控制系統(tǒng)，如圖1-2(b)所示。這種控制方式是通過(guò)對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，根據(jù)其變化情況產(chǎn)生相應(yīng)控制作用，進(jìn)而改變被控變量。（a）按設(shè)定值進(jìn)行控制的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（b）按擾動(dòng)進(jìn)行控制的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)圖1-2開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不能自動(dòng)地覺(jué)察被控變量的變化情況，也不能判斷操縱變量的校正作用是否適合實(shí)際需要。5.什么是反饋？什么是正反饋和負(fù)反饋？答:把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)為兩者之差，這種反饋叫做負(fù)反饋；反之為正反饋。6.根據(jù)設(shè)定值的形式，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以分為哪幾類？在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的不同形

6、式又可分為：（1）定值控制系統(tǒng)；（2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)；（3）程序控制系統(tǒng)。7.什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)？答:在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。在這種狀態(tài)下，自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸人（設(shè)定值和干擾）及輸出（被控變量）都保持不變，系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來(lái)的狀態(tài)，它們輸人、輸出信號(hào)的變化率為零。而此時(shí)生產(chǎn)仍在進(jìn)行，物料和能量仍然有進(jìn)有出。因此，靜態(tài)反映的是相對(duì)平衡狀態(tài)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)是被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)原來(lái)處于相對(duì)平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，受到擾動(dòng)作用的影響，其平衡狀態(tài)受到破壞，被控變量偏離設(shè)定值，此時(shí)，控制器就會(huì)改變?cè)瓉?lái)的狀態(tài)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，改變操

7、縱變量克服擾動(dòng)的影響，力圖恢復(fù)平衡狀態(tài)。從擾動(dòng)發(fā)生，經(jīng)過(guò)控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這段時(shí)間中整個(gè)系統(tǒng)都處于變動(dòng)狀態(tài)中。9.控制系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？答:自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求是系統(tǒng)運(yùn)行必須是穩(wěn)定的，并應(yīng)保證滿足一定的精度要求或某些規(guī)定的性能指標(biāo)，但最基本的要求是穩(wěn)定的，也就是說(shuō)系統(tǒng)投人運(yùn)行后，被控變量不致失控而發(fā)散。10.在階躍擾動(dòng)作用下，自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程有哪些基本形式？哪些過(guò)渡過(guò)程能基本滿足控制要求？答:過(guò)渡過(guò)程中被控變量的變化情況與干擾的形式有關(guān)。在階躍擾動(dòng)作用下，其過(guò)渡過(guò)程曲線有以下幾種形式。發(fā)散振蕩過(guò)程；非振蕩發(fā)散過(guò)程；等幅振蕩過(guò)程；衰減振蕩過(guò)程；非振蕩衰減過(guò)程。在上述五

8、種過(guò)渡過(guò)程形式中，非振蕩衰減過(guò)程和衰減振蕩過(guò)程是穩(wěn)定過(guò)程，能基本滿足控制要求。但由于非振蕩衰減過(guò)程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的進(jìn)程過(guò)于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，所以一般不采用。只有當(dāng)生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時(shí)才考慮采用這種形式的過(guò)渡過(guò)程。11.衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)有哪些？答:衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)主要有：最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間、振蕩周期（或頻率）等。12、什么是傳遞函數(shù)？答:對(duì)于如圖1-6所示的線性系統(tǒng)，在初始條件為零時(shí)，它的輸出與輸入的拉普拉斯式之比，即系統(tǒng)在復(fù)數(shù)s域的輸出與輸人之比，稱為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，記為G（s）=Y0X（s）輸入工輸入工I輸出由力輸出由力* *系統(tǒng)

9、系統(tǒng)1 1圖1-6系統(tǒng)的輸人輸出關(guān)系第二節(jié)例題分析1 .在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，使裂解氣體的溫度下降到規(guī)定的數(shù)值上。圖1-9是一個(gè)簡(jiǎn)化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在（15i.5）Co如果溫度太高，冷卻后的氣體會(huì)包含過(guò)多的水分，對(duì)生產(chǎn)造成有害影響；如果溫度太低，乙烯裂解氣會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶析出，堵塞管道。(1)指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量和操縱變量各是什么？(2)試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。(3)試比較圖1-9及它的方塊圖，說(shuō)明操縱變量的信號(hào)流向與物料的實(shí)際流動(dòng)方向不同。葡(1)在丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象為丙烯冷卻器

10、；被控變量為乙烯裂解氣的出口溫度；操縱變量為氣態(tài)丙烯的流量。(2)該系統(tǒng)方塊圖如圖1-10所示。圖1-10丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)方塊圖注：。為乙烯裂解氣的出口溫度；現(xiàn)為乙烯裂解氣的出口溫度設(shè)定值(3)在圖1-9中，氣態(tài)丙烯的流向是由丙烯冷卻器流出。而在方塊圖中，氣態(tài)丙烯作為操縱變量，其信號(hào)的流向是指向丙烯冷卻器的。2.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(90010)C?？紤]安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80Co現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖1-13所示。試求最大偏差、衰減比和振蕩周期等過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)，并說(shuō)明該控制系統(tǒng)是否滿足題中的工藝要求。J9

11、50時(shí)間/min圖1-13過(guò)渡過(guò)程曲線解由過(guò)渡過(guò)程曲線可知最大偏差A(yù)=950-900=50C衰減比第一個(gè)波峰值B=950-908=42C第二個(gè)波峰值B=918-908=10C衰減比n=42:10=4.2振蕩周期T=45-9=36min余差C=908-900=8C過(guò)渡時(shí)間為47min。由于最大偏差為50C,不超過(guò)80C,故滿足題中關(guān)于最大偏差的工藝要求。第三節(jié)習(xí)題2.鍋爐是化工、煉油等企業(yè)中常見(jiàn)的主要設(shè)備。汽包水位是影響蒸汽質(zhì)量及鍋爐安全的一個(gè)十分重要的參數(shù)。水位過(guò)高，會(huì)使蒸汽帶液，降低了蒸汽的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至?xí)p壞后續(xù)設(shè)備。而水位過(guò)低，輕則影響汽液平衡，重則燒干鍋爐甚至引起爆炸。因此，必須對(duì)汽

12、包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。圖1-27是一類簡(jiǎn)單鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：(1)畫出該控制系統(tǒng)方塊圖；(2)指出該系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量各是什么？答：(1)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方塊圖如圖1-36所示。圖1-36鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方塊圖注：h為鍋爐汽包水位；丁為鍋爐汽包水位設(shè)定值(2)被控對(duì)象：鍋爐汽包。被控變量：鍋爐汽包水位。操縱變量：鍋爐給水量。擾動(dòng)量：冷水溫度、壓力，蒸汽壓力、流量，燃燒狀況等。(1) (a)等幅振蕩；(b)衰減振蕩；(c)非振蕩衰減；(d)發(fā)散振蕩。(2) (b),(c)能基本滿足控制要求，(a),(d)不能。因?yàn)?b),(c)對(duì)應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是穩(wěn)定的

13、。(8)化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(80010)Co為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過(guò)850Co現(xiàn)運(yùn)行的溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖1-33所示。6.圖1-31為一組在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線。(1)指出每種過(guò)程曲線的名稱；(2)試指出哪些過(guò)程曲線能基本滿足控制要求？哪些不能？為什么?(1)分別求出最大偏差、余差、衰減比、過(guò)渡時(shí)間(溫度進(jìn)入按受%新穩(wěn)態(tài)值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定來(lái)確定)和振蕩周期。(2)說(shuō)明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型問(wèn)題解答1.什么是被控對(duì)象特性？什么是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型？答:被控對(duì)象特性是指被控對(duì)象輸人與輸出之間的關(guān)系。即

14、當(dāng)被控對(duì)象的輸人量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)象的輸出量是如何變化、變化的快慢程度以及最終變化的數(shù)值等。對(duì)象的輸人量有控制作用和擾動(dòng)作用，輸出量是被控變量。因此，討論對(duì)象特性就要分別討論控制作用通過(guò)控制通道對(duì)被控變量的影響，和擾動(dòng)作用通過(guò)擾動(dòng)通道對(duì)被控變量的影響。定量地表達(dá)對(duì)象輸人輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為該對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。2.什么是控制通道？什么是干擾通道？在反饋控制系統(tǒng)中它們是怎樣影響被控變量的？答:干擾變量與控制變量都是作用于被控對(duì)象的輸人量，它們都會(huì)引起被控變量變化。由干擾變量影響被控變量變化的通道稱干擾通道，由控制變量影響被控變量變化的通道稱控制通道，如圖2-1所示。圖2-1干擾輸人變量、控制輸人

15、變量與對(duì)象輸出變量之間的關(guān)系在反饋控制系統(tǒng)中，干擾變量總是通過(guò)干擾通道破壞系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，使被控變量離開(kāi)設(shè)定值。為了對(duì)抗和抵消干擾變量的影響，就必須由自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用（即操縱變量）通過(guò)控制通道，力圖使被控變量始終保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)（即設(shè)定值）上。3 .簡(jiǎn)述建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型的主要方法。答:一是機(jī)理分析法。二是實(shí)驗(yàn)測(cè)取法。以上兩種方法又稱機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模，將以上兩種方法結(jié)合起來(lái)，稱為混合建模。4 .穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么不同?答:穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在輸人量改變以后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型

16、是動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在對(duì)象達(dá)到平衡時(shí)的特例。6.為什么說(shuō)放大系數(shù)K是對(duì)象的靜態(tài)特性？而時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間。是對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性？答:放大系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是對(duì)象的一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。滯后時(shí)間。是指對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。因此它是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。7.何謂系統(tǒng)辨識(shí)和參數(shù)估計(jì)？余差:C=5C。衰減比：n=4:1。過(guò)渡時(shí)間：Ts=25min。振蕩周期：T

17、=13min。該系統(tǒng)滿足正藝要求。答：最大偏差:于擾變量于擾變量控制變量控制變量答:應(yīng)用對(duì)象的輸人輸出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定其數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通常稱為系統(tǒng)辨識(shí)。在已知對(duì)象數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計(jì)。8.對(duì)象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對(duì)控制過(guò)程有什么影響？答：對(duì)象的純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。在控制通道，如果存在純滯后，會(huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動(dòng)通道，如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。對(duì)象的容量滯后一般是由于物料或能

18、量的傳遞需要通過(guò)一定的阻力而引起的。容量滯后增加，會(huì)使對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來(lái)得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。T小，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來(lái)得快，系統(tǒng)的控制質(zhì)量有所提高，但時(shí)間常數(shù)不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在擾動(dòng)通道,如果容量滯后增加，擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。二.例題分析1.已知一個(gè)具有純滯后的一階過(guò)程的時(shí)間常數(shù)為4min,放大系數(shù)為10,純滯后時(shí)間為lmin，試寫出描述該過(guò)程特性的一階微分方程式。解該過(guò)程特性仍為一階微分方程式，但由于存在純滯后lmin,故輸出y比輸人x(t)在時(shí)

19、間坐標(biāo)上平移了lmin,假定方程式中的時(shí)間量綱為min,則微分方程式為dy(t1)4八出)y(t1)=10 x62.已知一個(gè)對(duì)象為具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5,放大系數(shù)為10,純滯后時(shí)間為2。(1)試寫出描述該對(duì)象的微分方程；(2)求出描述該對(duì)象的傳遞函數(shù)。解(1)與題6類似，該對(duì)象的微分方程式數(shù)學(xué)模型為dy(t2)5-y(t2)=10 x(t)dt式中y表不輸出變量，x表不輸入變量。(2)將式1在零初始條件下，兩端都取拉普拉斯變換，則有2s2s_5sY(s)eY(s)e=10X(s)則對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)We2sX(s)5s1第三章檢測(cè)儀表與傳感器一.問(wèn)題解答1.什么叫測(cè)量過(guò)程？

20、答測(cè)量過(guò)程實(shí)質(zhì)上都是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。一般它都是利用專門的技術(shù)工具，即測(cè)量?jī)x表將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測(cè)量的信號(hào)能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來(lái)。2 .何謂儀表的精度等級(jí)？答儀表的精確度簡(jiǎn)稱精度，是用來(lái)表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。任何測(cè)量過(guò)程都存在著測(cè)量誤差。在使用儀表測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的工藝變量時(shí)，不僅需要知道儀表的指示值，而且還應(yīng)該了解儀表的精度。儀表的精度等級(jí)是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來(lái)劃分成若干等級(jí)的。儀表精度等級(jí)數(shù)值越小，說(shuō)明儀表測(cè)量準(zhǔn)確度越高。目前中國(guó)生產(chǎn)的儀表精度等級(jí)有0.005,0.02,0.05,0.1,

21、0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。儀表的精度等級(jí)是將儀表允許相對(duì)百分誤差的空號(hào)及”去掉后的數(shù)值，以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如1.0外加一個(gè)圓圈或三角形。精度等級(jí)1.0,說(shuō)明該儀表允許相對(duì)百分誤差為1.0%。3 .電動(dòng)模擬式變送器、數(shù)字式變送器二者的輸出信號(hào)有什么不同？答模擬式變送器的輸出信號(hào)一般為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)，例如：DDZ-II型儀表輸出070mADC,DDZ-III型儀表輸出420mADC等，在一條電纜上只能傳輸一個(gè)模擬量信號(hào)。智能式變送器的輸出信號(hào)則為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字通信可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一條通信電纜(總線)上傳輸，但它們必須遵循共同的通信規(guī)范和標(biāo)

22、準(zhǔn)。11.電動(dòng)模擬式變送器的電源和輸出信號(hào)的連接方式有哪幾種？目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的是哪一種？答電動(dòng)模擬式變送器傳輸電源和輸出信號(hào)有四線制和二線制兩種連接方式。目前大多數(shù)變送器均為二線制連接方式。1(2).測(cè)壓儀表有哪幾類？各基于什么原理？答測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要有四大類：液柱式壓力計(jì)，它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；彈性式壓力計(jì)，它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)，它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；活塞式壓力計(jì)，它是根據(jù)液壓原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。(3).作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？

23、各有什么特點(diǎn)？答主要的彈性元件有：彈簧管，可分單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測(cè)壓范圍較寬，最高可測(cè)量高達(dá)1000MPa的壓力；膜片，可分平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測(cè)壓范圍較彈簧管式的為低，通常可與其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，組成相應(yīng)的變送器；波紋管，這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測(cè)量。1.體積流量、質(zhì)量流量、瞬時(shí)流量、累積流量的含義各是什么？答流量通常是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，也就是所謂的瞬時(shí)流量；在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)流體的總和，稱為總量或累積流量。以體積表示的瞬時(shí)流量稱為體積流量，以質(zhì)量表示的瞬時(shí)流量稱為質(zhì)量流量。18.什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？答

24、節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。19.試述差壓式流量計(jì)測(cè)量流量的原理。并說(shuō)明哪些因素對(duì)差壓式流量計(jì)的流量測(cè)量有影響？答根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程，可以導(dǎo)出流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)的壓差與流量之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其定量關(guān)系符合流量基本方程式。根據(jù)這個(gè)方程式，就可以由測(cè)量得到的壓差來(lái)計(jì)算出流過(guò)的流量值，這就是差壓式流量計(jì)測(cè)量流量的原理。由于流量基本方程是在一定的條件下推

25、導(dǎo)而得的， 這些條件包括節(jié)流裝置的形式、 尺寸、 取壓方式以及流體的工藝條件 （密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測(cè)量。37.根據(jù)工作原理不同，物位測(cè)量?jī)x表有哪些主要類型？答按其工作原理主要有下列幾種類型。（1）直讀式物位儀表（2）差壓式物位儀表（3）浮力式物位儀表（4）電磁式物位儀表（5）核輻射式物位儀表（6）聲波式物位儀表（7）光學(xué)式物位儀表。40.在液位測(cè)量中，如何判斷“正遷移”和“負(fù)遷移”？答在液位測(cè)量中，當(dāng)被測(cè)液位H=0時(shí)，如果差壓變送器的輸人信號(hào)p0,則為正遷移；反之，當(dāng)H=0時(shí)，pO,則為負(fù)遷移”。1.熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是什么？在選擇使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)

26、需要注意什么問(wèn)題？答由熱電偶測(cè)溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。茬實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當(dāng)然也可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作端，但是這樣做會(huì)多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問(wèn)題的方法是采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，這種專用導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接端所處的溫度不應(yīng)超過(guò)100C。10.用熱電偶測(cè)溫時(shí)，要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？答冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵?/p>

27、幾種：（1）冷端溫度保持為0c的方法；（2）冷端溫度修正方法；（3）校正儀表零點(diǎn)法；（4）補(bǔ)償電橋法；（5）補(bǔ)償熱電偶法。1.試述DDZ-III型溫度變送器的用途。答DDZ-III型溫度變送器的用途在于它與各種類型的熱電偶、熱電阻配套使用，將溫度轉(zhuǎn)換成420mA和15V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，使其轉(zhuǎn)換成420mA和15V的統(tǒng)一輸出信號(hào)。然后，它和顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制。二.例題分析1.如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為010MPa,經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù):被校表讀數(shù)/MPa0246810標(biāo)準(zhǔn)表正彳T程讀數(shù)/MPa01.983.965.

28、947.979.99標(biāo)準(zhǔn)被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問(wèn)該壓力表是否符合1.0級(jí)精度？解(1)首先計(jì)算出各點(diǎn)正、反行程標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)的差值，找出其中的最大差值對(duì)差值發(fā)生在6MPa處，其值為6.06-5.94=0.12(MPa)。什最大絕對(duì)差值 0.12變差=-100%=100%=1.2%重程10-0(2)由于該表的變差已超過(guò)1.0級(jí)表的允許誤差，故不符合1.0級(jí)精度。01MPa,精度等級(jí)為1級(jí)，試問(wèn)此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa,試問(wèn)被

29、校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解最大絕對(duì)誤差A(yù)max=(10)x1%=0.01(MPa)在0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對(duì)誤差為0.508-0.5=0.008(MPa),此值小于該壓力表的允許最大絕對(duì)誤差，故在這一校驗(yàn)點(diǎn)符合1級(jí)精度。(6).如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa,允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa。現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa,精度為1級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，問(wèn)能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa,精度為1級(jí)的壓力表，問(wèn)能符合誤差要求嗎？試說(shuō)明其理由。解測(cè)量范圍為01.6MPa,精度為1級(jí)的壓力表的允許最大絕對(duì)誤差為(1.6-0)1%=0.016

30、(MPa)已經(jīng)超出了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差，故不能符合工藝上的誤差要求。若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa,精度為1級(jí)的壓力表，這時(shí)允許的最大絕對(duì)誤差為(1.0-0)1%-0.01(MPa)故能符合工藝上的誤差要求。(7).某控制系統(tǒng)根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，需要選擇一個(gè)量程為0100m3/h的流量計(jì)，流量檢測(cè)誤差小于試問(wèn)選擇何種精度等級(jí)的流量計(jì)才能滿足要求？解工藝上允許的相對(duì)百分誤差為-0.6、二100%=0.6%100-0因此選擇0.5級(jí)精度的流量計(jì)才能滿足要求。5.某溫度控制系統(tǒng)，最高溫度為700C,要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不超過(guò)10C,現(xiàn)有兩臺(tái)量程分別為和01000c的1.0級(jí)溫度檢測(cè)儀表，試問(wèn)應(yīng)

31、該選擇哪臺(tái)儀表更合適？如果有量程均為01000C,分別為1.0級(jí)和0.5級(jí)的兩臺(tái)溫度變送器，那么又應(yīng)該選擇哪臺(tái)儀表更合適？試說(shuō)明理由。解對(duì)于量程為01600C和0-1000C的1.0級(jí)儀表，其允許的最大絕對(duì)誤差分別為：(1600-0)1潴=16(C)和(1000-0)X1%=10(C),因此。01600c量程的儀表其絕對(duì)誤差已經(jīng)超出了工藝上允許的絕對(duì)誤差(0C),故不能選用。另外，對(duì)于最高溫度僅為選01600c這么大量程的儀表。因此，本溫度控制系統(tǒng)應(yīng)該選擇時(shí)其絕對(duì)誤差也能滿足要求(10C)O如果有量程均為01000C,精度等級(jí)分別為1.0級(jí)和0.5級(jí)的兩臺(tái)溫度變送器，應(yīng)該選擇1.0級(jí)的更為合適

32、。這時(shí)兩臺(tái)儀表都能滿足工藝要求，應(yīng)該選擇其中精度較低的儀表，這樣可以節(jié)省投資，日常維護(hù)也比較方便。6.某一標(biāo)尺為0500C的溫度計(jì)出廠前經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果值為標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/C0100200300400500被校表讀數(shù)/C0103198303406495(1)求出儀表最大絕對(duì)誤差值；(指絕對(duì)值)。本題的最大絕2.某壓力表的測(cè)量范圍為垃6m3/h,0-1600C精度等級(jí)700C的溫度控制系統(tǒng)，其量程也沒(méi)有必要01000c量程的1.0級(jí)溫度檢測(cè)儀表，這(2)確定儀表的允許誤差及精度等級(jí)；(3)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后重新校驗(yàn)時(shí)，儀表最大絕對(duì)誤差為九C,問(wèn)該儀表是否還符合出廠時(shí)的精度等級(jí)？解(

33、1)首先計(jì)算出各點(diǎn)的絕對(duì)誤差，找出其中的最大絕對(duì)誤差是在400c這一點(diǎn)，其值為Amax=406-400=6(C)；-mflY6.16允=百事父100%=00%=1.2%故該溫度計(jì)的精度等級(jí)確定為1.5級(jí)；量程 500-0(3)當(dāng)儀表最大絕對(duì)誤差變?yōu)閕8C后，相對(duì)百分誤差8=一8m100%=1.6%,已經(jīng)超過(guò)了1.5級(jí)500-0儀表的最大允許相對(duì)百分誤差1.5%,故已不符合儀表出廠時(shí)的精度要求。7.如何根據(jù)待測(cè)工藝變量的要求來(lái)選擇儀表的量程和精度？現(xiàn)欲測(cè)往復(fù)泵出口壓力(約1.2MPa),工藝要求M.05MPa,就地指示?？晒┻x擇的彈簧管壓力表的精度為：1.0級(jí)，1.5級(jí)，2.5級(jí)，4.0級(jí)，測(cè)量

34、范圍為01.6MPa,02.5MPa,04.0MPa。試選擇壓力表的量程和精度。解量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變量來(lái)確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。一般而言，儀表的上限應(yīng)為被測(cè)工藝變量的4/3倍或3/2倍，若工藝變量波動(dòng)較大，例如測(cè)量泵的出口壓力，則相應(yīng)取為3/2倍或2倍。為了保證測(cè)量值的準(zhǔn)確度，通常被測(cè)工藝變量的值以不低于儀表全量程的1/3為宜。儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定的。一般來(lái)說(shuō)，所選用的儀表越精密，則測(cè)量結(jié)果越精確、可靠。但不能認(rèn)為選用的儀表準(zhǔn)確度越高越好，因?yàn)樵骄艿膬x表，一般價(jià)格越貴，操作和維護(hù)越費(fèi)事。因此，在滿

35、足工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能選用準(zhǔn)確度較低、價(jià)廉耐用的儀表。當(dāng)往復(fù)泵的出口壓力為1.2MPa時(shí)，由于往復(fù)泵的出口壓力波動(dòng)較大，可取儀表上限為正常壓力的2倍，即2.4MPa,所以應(yīng)選擇測(cè)量范圍為02.5MPa的彈簧管壓力表。由于出口壓力不低出2.5MPa的1/3,故能保證測(cè)量值的準(zhǔn)確度。根據(jù)題意，允許的相對(duì)百分誤差0=三005父100%=2%,故應(yīng)選擇的精度等級(jí)為1.5級(jí)。2.510.某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa,要求誤差不超過(guò)0.4MPa,試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度級(jí))。解由于合成塔內(nèi)的壓力比較平穩(wěn)，故壓力測(cè)量上限可選工作壓力的3/2倍，即14X3/2=2

36、1(MPa),測(cè)量范圍可選025MPa。根據(jù)所選量程和誤差要求，算得允許相對(duì)百分誤差0.411父100%=1.6%,壓力表的精度等級(jí)應(yīng)選1.5級(jí)。25-0由于所測(cè)的介質(zhì)是氨氣，由產(chǎn)品目錄可選氨用壓力表YA-100。11.有一臺(tái)DDZ-III型兩線制差壓變送器，已知其測(cè)量范圍為20100kPa,當(dāng)輸人信號(hào)為40kPa和70kPa時(shí)，變送器的輸出信號(hào)分別是多少？解當(dāng)輸入為40kPa時(shí)，其輸出為20-4I0(40-20)4=8(mA)100-20當(dāng)輸入為70kPa時(shí)，其輸出為20-4I。=(70-20)4=14(mA)100-201.圖3-15所示的液位測(cè)量系統(tǒng)中采用雙法蘭差壓變送器來(lái)測(cè)量某介質(zhì)的液

37、位。已知介質(zhì)液位的變化范圍h=0950mm,介質(zhì)密度尸1200kg/m)兩取壓口之間的高度差H=1200mm,變送器毛細(xì)管中填充的硅油密度為p=950kg/m3,試確定變送器的量程和遷移量。圖3-15液位測(cè)量系統(tǒng)解.：pmax=hmax；?g=0.9512009.81=11183.4(Pa)因此變送器量程可選016kPa。負(fù)遷移量為HRg=1.29509.81=11183.4(Pa)2.用K熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV,冷端(室溫)為25C,求設(shè)備的溫度？如果改用E熱電偶來(lái)測(cè)溫時(shí)，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解(1)當(dāng)熱電勢(shì)為20mV時(shí)，此時(shí)冷端溫度為25C,即

38、E(t,t0)=20mV查表可得E(t0,0)=E(25,0)=1mV因?yàn)镋(t,0)=E(t,t0)E(t,0)=201=21mV由此電勢(shì)，查表可得t=509C,即設(shè)備溫度為509Co(2)若改用E熱電偶來(lái)測(cè)溫時(shí)，此時(shí)冷端溫度仍為25Co查表可得E(t0,0)=E(25,0)=1.5mV設(shè)備溫度為509C,查表可得E(t,0)=E(509,0)=37.7mV因?yàn)镋(t,t0)-E(t,0)-E(t0,0)-37.71.5=36.2mV即E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為36.2mV。22.測(cè)溫系統(tǒng)如圖3-17所示。請(qǐng)說(shuō)出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶的分度號(hào)為解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計(jì)。查分度號(hào)

39、E,可得160c時(shí)的電勢(shì)為10501N,這電勢(shì)實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即E(tx,25)=10501查分度號(hào)K,可得E(20,0)=1000NV,由此可見(jiàn)，E(tx,0)=E(tx,25)E(25,0)=105011000=11501V由這個(gè)數(shù)值查分度號(hào)K,可得實(shí)際溫度tx=283C。第四章顯示儀表一.問(wèn)題解答10.自動(dòng)電子電位差計(jì)是如何基于補(bǔ)償測(cè)量法工作的？線路電阻(即外阻)值的變化，對(duì)電子電位差計(jì)的測(cè)量有無(wú)影響？為什么？答圖4-1是自動(dòng)電子電位差計(jì)的簡(jiǎn)單原理圖。當(dāng)熱電勢(shì)Et與已知的直流壓降相比較時(shí)，若EtWECB,其比較之后的差值(即不平衡信號(hào))經(jīng)放大器放大后， 輸出足以驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)的功

40、率，使可逆電機(jī)又通過(guò)一套傳動(dòng)系統(tǒng)去帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)C的移動(dòng)，直到Et=ECB時(shí)為止。這時(shí)放大器輸入端的輸入信號(hào)為零，可逆電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量線路就達(dá)到了平衡，這樣ECB就可以代表被測(cè)量的Et值。K,但錯(cuò)用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為(室溫為25C)圖4-1電子電位差計(jì)原理圖由此可知，電子電位差計(jì)是利用已知的電壓ECB去補(bǔ)償未知的熱電勢(shì)Et的，故是基于補(bǔ)償測(cè)量法工作的。由于當(dāng)Et=EcB時(shí)，熱電偶回路是沒(méi)有電流流過(guò)的，因此線路電阻值的變化，對(duì)電子電位差計(jì)的測(cè)量不會(huì)造成影響的。12.數(shù)字式顯示儀表主要由哪幾部分組成？各部分有何作用？答數(shù)字式顯示儀表通常包括信號(hào)變換、前置放大、非線性校正或開(kāi)方運(yùn)算、模

41、/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換、數(shù)字顯示、電壓/電流(V/I)轉(zhuǎn)換及各種控制電路等部分。信號(hào)變換電路是為了將生產(chǎn)過(guò)程中的工藝變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)變送后的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流值；前置放大電路是為了將輸入的微小信號(hào)放大至伏級(jí)電壓信號(hào)；非線性校正電路一般是為了校正檢測(cè)元件的非線性特性；開(kāi)方運(yùn)算電路通常是為了將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的流量值；A/D轉(zhuǎn)換是為了將模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量；標(biāo)度變換電路實(shí)質(zhì)上就是進(jìn)行比例尺的變更，使數(shù)顯儀表的顯示值和被測(cè)原始參數(shù)統(tǒng)一起來(lái)；數(shù)字顯示部分就是被測(cè)數(shù)據(jù)以數(shù)字形式顯示出來(lái)；V/I轉(zhuǎn)換電路是為了將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；控制電路可以根據(jù)PID控制規(guī)律或其他控制規(guī)

42、律進(jìn)行運(yùn)算，輸出控制信號(hào)。13.試簡(jiǎn)述無(wú)紙記錄儀的主要特點(diǎn)。答無(wú)紙記錄儀是一種以CPU為核心、采用液晶顯示的新型顯示記錄儀表，完全摒棄了傳統(tǒng)記錄儀的機(jī)械傳動(dòng)、紙張和筆。其記錄信號(hào)是通過(guò)CPU來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和保存的，記錄信號(hào)可以根據(jù)需要在屏幕上放大或縮小，便于觀察，并且可以將記錄曲線或數(shù)據(jù)送往打印機(jī)進(jìn)行打印，或送往個(gè)人計(jì)算機(jī)加以保存和進(jìn)一步處理。無(wú)紙記錄儀精度高，價(jià)格與一般記錄儀相仿。二.例題分析15.對(duì)于配有饃銘一饃硅熱電偶，且標(biāo)尺始端為0c的電子電位差計(jì)，當(dāng)熱電偶的熱端為0C,冷端為25C時(shí)，問(wèn)這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸人信號(hào)為多少？若熱端為0C,冷端也為0c時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸人信號(hào)為多少？解因

43、為自動(dòng)電子電位差計(jì)的冷端溫度補(bǔ)償是按冷端為25c設(shè)計(jì)的，所以當(dāng)熱電偶的熱端溫度為0C,冷端溫度為25c時(shí)，指示的應(yīng)是熱端溫度0C,這時(shí)放大器的輸入信號(hào)為0。若熱端和冷端均為0c時(shí)，送到放大器的輸人信號(hào)約為+1000這時(shí)應(yīng)指在25Co16.圖4-7所示為一自動(dòng)平衡電橋的測(cè)量橋路示意圖，請(qǐng)問(wèn)在下列情況儀表的指針、起點(diǎn)溫度、量程會(huì)如何變化？為什么？(1)溫度升高；(2)儀表停電；(3)加大R;(4)減小R5；(5)A線斷；(6)B線斷；(7)C線斷。圖4-7自動(dòng)平衡電橋解(1)當(dāng)溫度升高時(shí)，指針向M方向移動(dòng)。因?yàn)闇囟壬?，Rt增加，只有減小與Rt串聯(lián)的電阻才能使電橋達(dá)到新的平衡。(2)儀表停電時(shí)，指

44、針隨撥隨停，因?yàn)榇藭r(shí)UOD=0,放大器沒(méi)有輸出信號(hào)。(3)加大R6,指針向M方向移動(dòng)，因?yàn)镽6與Rt串聯(lián)，當(dāng)R6增加時(shí)，UOD增加，指針只有左移電橋才能達(dá)到新的平衡。這樣使得M點(diǎn)的起點(diǎn)溫度降低。(4)減小Rs,流過(guò)RP的電流減小，量程也就減小。(5)A線斷開(kāi)，相當(dāng)于Rt-8,溫度升高，這時(shí)指針指到N點(diǎn)。18 B線斷開(kāi)，UOD不能為零，而是正數(shù)，這樣指針左移直到M點(diǎn)。19 C線斷開(kāi)，UOD永遠(yuǎn)為零，指針可停留在任何位置。3.熱電阻短路或斷路時(shí)，電子自動(dòng)平衡電橋指針?lè)謩e指在何處？解熱電阻短路，相當(dāng)于Rt=0,指針會(huì)直指向始端，直到受到限位為止，相當(dāng)于溫度非常低。熱電阻斷路，相當(dāng)于R-8,指針會(huì)直指

45、向終端，直到受限位為止，相當(dāng)于溫度非常高。三.習(xí)題23.一臺(tái)與熱電偶配套的自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)，其冷端溫度補(bǔ)償是按冷端為25c設(shè)計(jì)的。問(wèn)在下列兩種情況下，其溫度指示值會(huì)偏低或偏高？(1)實(shí)際冷端溫度低于25C；(2)實(shí)際冷端溫度高于25C。答：1.(1)偏高；(2)偏低。3.在自動(dòng)電子平衡電橋中，連接電源的線路電阻若發(fā)生變化，對(duì)測(cè)量的結(jié)果有否影響？答：沒(méi)有影響。第五章自動(dòng)控制儀表一.問(wèn)題解答.從控制儀表的發(fā)展及結(jié)構(gòu)原理來(lái)看，主要有哪幾種類型？答主要有三種類型：基地式控制儀表、單元組合式儀表和以微處理器為基礎(chǔ)的控制裝置。.控制器的控制規(guī)律是指什么？常用的控制規(guī)律有哪些？答所謂控制器的控制規(guī)律是指

46、控制器的輸出信號(hào)p與輸人偏差信號(hào)e之間的關(guān)系，即p=f(e)=f(z-x)式中，z為測(cè)量值信號(hào)；x為給定值信號(hào)；f為某種函數(shù)關(guān)系。常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制(P)、積分控制(I)、微分控制(D)以及它們的組合控制規(guī)律，例PI,PD,PID等。.什么是比例控制規(guī)律？答比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號(hào)變化量p與輸人偏差信號(hào)變化量e之間成比例關(guān)系，即p=Kpe式中，Kp為比例放大系數(shù)。.什么是積分控制規(guī)律？什么是比例積分控制規(guī)律？答積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量p與輸人偏差e的積分成正比，即p-KIedt式中，KI為積分比例系數(shù)。在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分

47、控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為:p=Kp(eK edt).什么是微分控制與比例微分控制？答微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量p與輸人偏差e的變化速度成正比，即dep=TD-dt式中，TD為微分時(shí)間。在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為p=Kp(eTDde)dt14.試寫出比例積分微分(PID)三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答p=KP（eedtTDde）TIdt二.例題分析1.一臺(tái)DDZ-III型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程為07000c，當(dāng)指示值變化100C,控制器比例度為80%,求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？解根據(jù)比例度的定義eAe/N0

48、e=0X100%Xmax-xmin；1max1min/代人有關(guān)數(shù)據(jù)，得80%=1100/*01M100%1000-0/20-4J可解得輸出變化量I0=2（mA）2.某比例控制器輸入信號(hào)為420mA,輸出信號(hào)為15V,當(dāng)比例度為60%時(shí)，輸入變化6mA,所引起的輸出變化量是多少？6/AU1100%=60%20-4/5-1；3.一臺(tái)DDZ-III型溫度比例控制器，測(cè)溫范圍為2001200Co當(dāng)溫度給定值由800c變動(dòng)到850c時(shí)，其輸出由12mA變化到16mA。試求該控制器的比例度及放大系數(shù)。該控制器是高于正作用還是反作用控制器，為什么？解根據(jù)比例度的定義，并代人有關(guān)數(shù)據(jù)，可得比例度為850-80

49、0/16-12;11X100%1200-200/20-4)=20%由于是單元組合式儀表，輸人到溫度控制器的信號(hào)是由溫度變送器來(lái)的420mADC信號(hào)，與輸出信號(hào)一樣，都是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所以溫度控制器的放大系數(shù)與其比例度成倒數(shù)關(guān)系，故有11=A20%該控制器當(dāng)給定信號(hào)增加時(shí)，其輸出信號(hào)也是增加的。由于給定信號(hào)與測(cè)量信號(hào)在進(jìn)行比較時(shí)，是相減的運(yùn)算，控制器的輸人信號(hào)（偏差）等于測(cè)量信號(hào)減去給定信號(hào)，所以當(dāng)給定信號(hào)增加時(shí)，控制器的偏差信號(hào)是減小的，而這時(shí)輸出信號(hào)反而增加，故該控制器屬于反作用式控制器。第六章執(zhí)行器一.問(wèn)題解答.氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)

50、（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)控制信號(hào)（由控制器來(lái)）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機(jī)構(gòu)是指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過(guò)閥的流量的裝置。.氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？答氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式兩種結(jié)構(gòu)形式。薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便、應(yīng)用最為廣泛。它可以用作一般控制閥的推動(dòng)裝置，組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，習(xí)慣上稱為氣動(dòng)薄膜控制閥。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大，主要適用于大口徑、高壓降的控制閥或蝶閥

51、的推動(dòng)裝置。除薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還有長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的行程長(zhǎng)、轉(zhuǎn)矩大，適用于輸出轉(zhuǎn)角（090）=100%X100%KP解代人比例度的公式，有可解得U=2.5V。Xmax-xminPmax-Pmin和力矩的場(chǎng)合，如用于蝶閥或風(fēng)門的推動(dòng)裝置。.何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？答當(dāng)輸人信號(hào)增大時(shí)，執(zhí)行器的流通截面積增大，即流過(guò)執(zhí)行器的流量增大，稱為正作用；當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，流過(guò)執(zhí)行器的流量減小，稱為反作用。.控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？主要使用在什么場(chǎng)合？答簡(jiǎn)單列表說(shuō)明如下:類型特點(diǎn)主要使用場(chǎng)合三通控制閥有二個(gè)出入口與工藝管道聯(lián)接，可組成分流與合流兩種型式配比控制或分路控

52、制隔膜控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強(qiáng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性、高黏度、含懸浮顆粒狀的介質(zhì)蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)格便宜、流阻極小、泄漏量大大口徑、大流量、低壓差，含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)籠式閥可調(diào)范圍大、振動(dòng)小、小平衡力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、套筒互換性好、汽蝕小、噪聲小壓差大，要求噪聲小的場(chǎng)合。對(duì)高溫、高承?度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用.控制閥的流量特性是指什么？答控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即QQmax式中相對(duì)流量一Q是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的流量Q與全開(kāi)時(shí)的流量Qmax之比。相對(duì)開(kāi)度上是控制閥QmaxL某一開(kāi)度時(shí)的閥桿行程l與閥桿全