檢測與自動化儀表匯總題庫規(guī)范標準答案

1、檢測與自動化儀表試題答案第一章緒論.典型檢測儀表控制系統(tǒng)：一一通常泛指石油、化工、熱工行業(yè)生產(chǎn)過程的工業(yè)四大參數(shù)：溫 度、壓力、流量、物位的控制系統(tǒng)（TC、PC、FC、LC）。.無特殊條件要求，常規(guī)工業(yè)檢測儀表控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖基本相同，而與具體選用的儀表無關(guān)！.常規(guī)工業(yè)檢測儀表控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成包括被控對象、檢測敏感元件-變送器、顯示儀表、調(diào)節(jié)器、給定器和執(zhí)行器等。.誤差公理：“一切測量都具有誤差，誤差自始至終存在于所有的科學(xué)實驗過程中”；采用何種儀表測得的值都有誤差.絕對誤差=示值-“真值”；絕對誤差必須有土號、數(shù)值、單位（量綱）！.實際相對誤差：a （%） 100%;標稱相對誤差：x（%）

2、 100%。7.引用誤差又稱作滿度相對誤差:FS (%)A0 x100% ;最大引用誤差一一最大滿度相對誤 SFS差：FSmax(%) max 1 100%SFS.儀表的精度（等級）一般以 a表示，是最大引用誤差去掉土號和（）號后的數(shù)字，而且必須取相應(yīng)的標準系列值；校驗儀表時取偏大值，選擇儀表時取偏小值；不同儀表的精度等級的系列標準值是不同的！.已知控制流程圖.典型檢測儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，簡單說明各個環(huán)節(jié)的名稱和功能。被控對象：檢測單元一一“一次儀表”：變送單元：非電量一電量；電量一 “統(tǒng)一信號顯示、記錄單元一一“二次儀表”調(diào)節(jié)、控制單元一一“三次儀表”執(zhí)行單元安全柵11 .用測量范圍為

3、-5015OkPa 的壓力傳感器測量14OkPa 壓力日，傳感器測得值為142kPa,求該示值的絕對誤差、實際相對誤差、標稱相對誤差和引用誤差。解:絕對誤差：142 140 2kPa2實際相對俁差：A 一 100% 100%1。4286% TOC o 1-5 h z A01402標稱相對俁差：x 100% 100% 1。4085%x142引用誤差:SFS100% 2100%1%150 ( 50)12 .某測溫儀表的測量范圍為 -10070O C,校驗該儀表時測得全量程內(nèi)最大絕對誤差為+5 C,試確定該儀表的等級精度。解:該儀表的最大引用誤差maxnpmSFS100%儀表的精度等級：去掉這臺儀表

4、的精度等級為5100%0。625%700 100“”號、“”號，取標準系列值:1.0級13 .某測壓儀表的測量范圍為 08MPa ,根據(jù)工藝要求，測量示值的誤差不允許超過土 0o05MPa ,試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足工藝要求。解:maxnpmSFS100%0.05100% 0.625%應(yīng)選擇0。5級的儀表.某測壓儀表的測量范圍為 010MPa ,精度等級為1。0級。試問：該儀表允許的最大絕對5MPa時，標準壓力計的讀數(shù)為誤差 m是多少？若用標準壓力計校驗該壓力表，在校驗點為5.08MPa，試問該被校驗儀表在這一點是否符合1.0級精度？為甚麼?解:a SFS 1 10FS0.1 MP

5、a100100被校驗儀表在校驗點為5MPa時的引用誤差:np 100%SFS5 5.08100%0.8%10被校驗儀表在校驗點為5MPa時的絕對誤差:x A0 5 5.080.08.每個用于測量的儀表都用測量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進行測量的被測變量的范圍。量范圍的最小值和最大值分別為測量的下限值和上限值，簡稱儀表的下限和上限。.儀表的量程可以用來表示測量范圍的大小，是其測量上限值和下限值的代數(shù)差。.靈敏度是儀表對被測參數(shù)變化感知的靈敏程度，常以在被測參數(shù)變化時， 經(jīng)過足夠時間待儀表，“_、，、，Y指示值達到穩(wěn)定后，儀表輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比；例如：S 。U.儀表的分辨率：

6、它是儀表輸出能夠響應(yīng)和分辨的最小輸入量。第二章誤差及測量不確定度.系統(tǒng)誤差：在一定的測量條件下，測量值中含有的固定不變的、或按一定規(guī)律變化的誤差.隨機誤差：在同一測量條件下對同一被測量進行多次重復(fù)、等精度測量所產(chǎn)生的誤差，它們的絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化的誤差；隨機誤差就某一單次測量而言是無規(guī)律的，但測量次數(shù)足夠多時，隨機誤差的總體服從統(tǒng)計規(guī)律；.等精度測量的隨機誤差：就某一單次測量而言是無規(guī)律的，但測量次數(shù)足夠多時，隨機誤差的總體服從統(tǒng)計規(guī)律；根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，隨機誤差的統(tǒng)計規(guī)律：一一“四特性”有界性：單峰性：對稱性： n抵償性：lim Xi 0n i i.置信區(qū)間：定義為隨機變量的取值范

7、圍，通常用正態(tài)分布的標準誤差的倍數(shù)表示，即 Z其中Z為置信系數(shù)。.置信概率：隨機變量在置信區(qū)間Z內(nèi)取值的概率。.置信水平：表示隨機變量在置信區(qū)間Z 以外取值的概率。.不等精度測量的加權(quán)及其誤差：使用不同的方法對同一個未知量進行m組等精度測量，得到m組等精度測量數(shù)據(jù)；各組測量結(jié)果及誤差不能同等對待：一一可靠程度不一樣； 用“權(quán)”或“權(quán)重”區(qū)分各組測量結(jié)果的可靠性和可信賴程度，以符號“ p”表示。.粗大誤差的檢驗與剔除：前提是設(shè)置一定的置信概率，查看可疑值是否在置信區(qū)間內(nèi)；簡單檢驗法：先將可疑值除外，計算算術(shù)平均值X、算術(shù)平均誤差|vi /n,計算可疑值的殘余誤差v,如果可疑值v 4 ,則這個可疑

8、值應(yīng)剔除格羅布斯檢驗方法（格羅布斯準則）Vi計算:Vi2Vi2n 1根據(jù)所要求的置信概率Pa和測量次數(shù)n,查找格羅布斯系數(shù)GVx G的測量可疑值應(yīng)剔除3準則：Vi 3肖維勒準則:ViZc 2c 3; Zc為肖維勒系數(shù)，查表9.求測量誤差的絕對值在或然誤差的3.5倍以內(nèi)的概率。解：P 3.5 P 3.5 0.6745 PZ 2.360.97855 0.6(0.98360 0.97855) 0.98158.求測量誤差的絕對值在或然誤差的2.5倍以內(nèi)的概率。解：P 2.5 P 2.5 0.6745 P Z 1.686230.89040 0.8625(0.91087 0.89040)0.89040 0

9、.00040 0.89080.求測量誤差的絕對值在或然誤差的2.9倍以內(nèi)的概率。P 2.9 P | 2.9 0.6745 P Z 1.9560.9512.求測量誤差的絕對值在或然誤差的3倍以內(nèi)的概率。解:P 3 P 3 0.6745 PZ 2.023 0.9545.銅電阻值與溫度的關(guān)系為RtR2o120(t 20),現(xiàn)在通過直接測量，已知20 c時的電阻值R206.00.3%、電阻溫度系數(shù)200.004/C 1%,求銅電阻在t 30c仁 時的電阻值 Rt及其標準誤差。置信概率皆為68.28%解：電阻值RR2o120(t 20)61 0.004(30 20) 6.24電阻值的標準誤差各個直接測量

10、量的偏導(dǎo)數(shù)RtL 120(t 20) 1 0.004 (30 20) 1.004R20RtR2oO (t 20) 6.0(30 20) 60.0 20Rt匚R2oO20 6.0 0.004 0.0240各個直接測量量的標準誤差R2oR20 ( 0.3%)0.01820Rt20 ( 1%)0.000041/C IC:一)2 R 恪)22 (n22:R20R202 020 t t,1.042 0.0182 602 0.000042 0.0242 120.03測量結(jié)果Rt 6.24Pa 68.27%.有一組重復(fù)測量數(shù)據(jù)，用格羅布斯檢驗法剔除壞值。數(shù)據(jù)：160、171、243、192、153、186、

11、163、189、195、178序號測量值Xi殘差Vi殘差方2 Vi殘差Vi殘差方2 Vi1160-23529-16.33266.672171-12144-5.3328.413243603600419298115.67245.445153-30900-23.23544.296186399.6793.517163-20400-13.33177.69818963612.67160.5391951214418.67348.5710178-5251.672.79_10 x x /n 183 i 110V2. -i 125.53;n 10.05、n 10:n( ) 2.18n ( )55.655V3 n(

12、)重新計算 TOC o 1-5 h z _9xXi /n 176.33i 192Vi 15.28n n 10.0S n 9:n( )2.11 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document n( )32.2415.2895.093x x 3 x 176.33 15.28Pa 99.73%測量序號測量值xi殘差Vi殘差方V2殘差Vi殘差方V2138 . 91-0.71-0.65239 . 27-0.35-0.2915 .有一組重復(fù)測量數(shù)據(jù)，用格羅布斯檢驗法剔除壞值。339 . 35-0.27-0.21439 . 39-0.23-0.17539 . 44-0.1

13、8-0.12639 . 44-0.18-0.12739 . 46-0.16-0.1839 . 48-0.14-0.08939 . 680.060.121039 . 690.070.131139 . 710.090.151239 . 760.140.21339 . 780.160.221439 . 940.320.381540 . 120.500.561640 . 560.94_16x xn 39.62i 1ViJ- 0.38n n 10.05、n 16:n( ) 2.443n()0.928v16n ( )重新計算 xi / n 39.56i 1.15 2 Vi 0.302.409:n 10.0

14、5、n 15:n()n( )0.722716 .對某溫度進行10次等精度測量測量結(jié)果:測量序號測量值Xi殘差Vi殘差方2 vi殘差Vi殘差方2 vi185 . 710. 030. 0009285 . 63-0。 050. 0025385 . 65-0。 030. 0009485 . 710 . 030. 0009585 . 690 . 010. 0001685 . 690 . 010. 0001785 . 700 . 020. 0004885 . 6800. 0000985 . 66-0。020. 00041085 . 6800. 0000t =85.71,85.63, 85.65, 85.7

15、1,85.69, 85.69, 86.70, 85.68, 85.66, 85.68 C,求測量結(jié)果解: xi / n 85.68i 1102i1Vi1 0.026 n 10.0S n 10: n( ) 2.18n( )0.056680.026.100.0080.01x x 3 x (85.68 0.03)CPa 99.73%17 .對某電壓12等精度測量測量結(jié)果:測量序號測量值ximV殘差Vi殘差方V2 10 4殘差Vi殘差方V2 10 4120 . 42-0.0193.610.0111.21220 . 430.0298.410.0214.41320 . 40-0.0010.01-0.009

16、0.81420 . 39-0.0111.21-0.0193.61520 . 410.0090.810.0010.01620 . 31-0.09182.81720 . 420.0193.610.0111.21820 .39-0.0110.01-0.0193.61920 .410.0190.010.0010.011020 .40-0.0018.41-0.0090.811120 .40-0.0010.01-0.0090.811220 .430.0290.010.0214.41解: TOC o 1-5 h z _12U Ui / n 20.401 i 1122(I/11JJ0.0322.28n n 1

17、0.05、n 12：n(n( )0.073 V6第六項剔除 重新計算_11U Ui /n 200409 i 111 2 Vi.n1 1.0150.05、n 11: n( ) 2.23n( )0.0320.015110.004U U 3 U (20.409 0.012)mVPa 99.73%18 .某節(jié)流元件（孔板）開孔直徑d20的尺寸進行了 15次測量，測量數(shù)據(jù)如下（單位：mm）:120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.40 120.43 120.41120.43120.42120.39120.39120.40試用格拉布斯準則判斷上述數(shù)據(jù)是否

18、含有粗大誤差，并寫出其測量結(jié)果。解1 n ,求算術(shù)平均值d1 di 120,404n i 1計算殘余誤差Vi及v2并填入表中序號測量值Ui /mmVi12V .V i110 4Vi22/八4Vi2101120 . 420. 0162.560 . 0090 . 812120 . 430. 0266.760 . 0193 . 613120 . 40-0。0040.16-0 。 0111 . 214120 . 420. 0162.560 . 0090 . 815120 . 430. 0266.670 . 0193 . 616120 . 39-0。0141 .96-0 。 0214 . 417120

19、. 30-0。104108.168120 . 40-0。0040.16-0 。 0111 . 219120 . 430. 0266.760 . 0193 . 6110120 . 410. 0060.36-0 。 0010 . 0111120 . 430. 0266.760 . 0193 . 6112120 . 420. 0162.560 . 0090 . 8113120 . 39-0。0141 .96-0 。 0214 . 4114120 .39-0。0141.96-0 。 0214 .4115120 .40-0。0040.16-0 。 0111 .2115152Vi114142Vi2Vi10

20、149.6Vi2633.74i 1i 1i 1i 1用貝塞爾公式計算標準差的估算值:si1- v21 J149.6 10 43.268 10 2 mm.n 1 i i . 14第一次判斷有無粗大誤差一一格拉布斯準則：n 15;置信概率Pa 0。95;表1 4:格拉布斯系數(shù)G 2。41G s1 2。41 &268 10 2 0007878v71 0。104 00 07878第七項剔除計算剔除粗大項后的算術(shù)平均值1 d2 di 120.411n i 1計算殘余誤差Vi及v2并填入表中 用貝塞爾公式計算標準差的估算值:1 114 2133.74 s2 1Vi1 J 100.01611n 1 i1 A

21、 13第二次判斷有無粗大誤差一一格拉布斯準則：n 14;置信概率Pa 0。95;表1 4:格拉布斯系數(shù)G 2。37G s2 2。37 0.01611 0003818無剔除項計算算術(shù)平均值標準差的估算值:s220.01611140.0043測量結(jié)果：一般用3準則置信概率Pa 9973%d d7 3d 120o411 3 0。0043 (120o411 d013)mm18-2 .對某恒溫箱溫度進行10次測量，求測量結(jié)果測量序號測量值Xi殘差Vi殘差方2 Vi殘差Vi殘差方2 Vi120 . 06-0。 060. 0036220 . 07-0。 050. 0025320 . 06-0。 060. 0

22、036420 . 08-0。 040. 0016520 . 10-0。020. 0004620 . 120 . 00. 0720 . 140 . 020. 0004820 . 180 . 060. 0036920 . 180 . 060. 00361020 . 210 . 090. 0081解:_10 xXi/n 20.12i 110Iv21 0.055 n 10.0S n 10: n( ) 2.18n( )0.1199 x x 3 x (20.12 0.05)C0.055100.0173Pa 99.73%19.對光速進彳T測量，得到如下四組測量結(jié)果C1=(2.98000 0.01000) X

23、108m/sC2=(2.98500 0.01000) X108m/sC3=(2.99990 0.00200) X10 8m/sC4=(2.99930 0.00100) X10 8m/s求光速的加權(quán)算術(shù)平均值及其標準差。解：“權(quán)”之比Pl： P2： P3： P4 TOC o 1-5 h z 11111111 2222_2_2_2_212340。0100。0100。0020。0011：1：（0。010）20。0020。010)20。00111：25100加權(quán)算術(shù)平均值:m Ci piC JJCP mPi i 12.98 2.9852.9999 25 2.9993 100 10 81 1 25 10

24、0380.8925 10 81272.99915 10 8m/s加權(quán)算術(shù)平均值標準差的估算值m1Pi Vi2i 1x .mxpl(m 1)Pii 110(2.98 2.99915)2 (2.985 2.99915)2 25(2.9999 2.99915)2 100(2.9993 2.99915)23 1270.00120 10 80.000366 0.0002 0.000014 0.0000023 127測量結(jié)果一一萊以達準則C Cp 3 - (2.99915 0.00360) 10 8CC p20 .測量結(jié)果應(yīng)包括比值和測量單位；測量結(jié)果僅僅是被測量的最佳估計值；測量結(jié)果的可信程度用測量不確

25、定度表示!因此：測量結(jié)果的完整表述應(yīng)包括測量估計值、測量單位和測量不確定度（誤差“界線”）。第三章檢測技術(shù)與方法分析.傳感器：國家標準 GB7665 87中的嚴格定義：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn) 換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”；在某些科學(xué)領(lǐng)域，傳感器又稱為敏感元件、檢測器、轉(zhuǎn)換器等。.在使用儀表或傳感器進行測量時，被測量量直接與同類標準（或基準）量進行比較，不需要 經(jīng)過運算，就能得到測量量的數(shù)值，這種測量方法稱為直接測量。.在使用儀表或傳感器進行測量時，首先對與被測量量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進行直接測量， 然后將直接測量所得的數(shù)值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到

26、所需的測量結(jié)果，這種測量方法稱為間接測量。第四章溫度檢測.為了客觀地計量物體的溫度，必須建立一個衡量溫度的標準，簡稱溫標。國際溫標是國家協(xié)議性溫標，目前實行的是 1990年的國際溫標I ITS-90 ）;它定乂國際熱力學(xué)溫度用符號 T90表不單位為開爾文、符號為 K;國際攝氏溫度用符號 t90表示，單位為開爾文、符號為C。.將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個閉合回路，當(dāng)兩個觸點溫度T和To不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為貝塞克效應(yīng)，相應(yīng)的電動勢稱為熱電勢。這兩種不同 材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組和稱為熱電偶。.熱電偶的熱電勢由兩部分組成：溫差電勢和接觸電勢?？偀犭妱葜?，溫

27、差電勢比接觸電勢小很多，可以忽略不計，則熱電偶的熱電勢可以表示為Eab（T,To） eAB（T） eAB（T。）。.熱電偶的基本定律一一 熱電偶的應(yīng)用定則：均質(zhì)導(dǎo)體定律（定則）；中間導(dǎo)體定律（定則）；中間溫度定律（定則）。.國際電工委員會（IEC）向世界各國推薦八種標準化熱電偶作為工業(yè)熱電偶在不同場合中使用。所謂標準化熱電偶，就是它們已列入工業(yè)標準化文件中，具有統(tǒng)一的分度號、分度表；所以同一型號（分度號）的標準化熱電偶具有良好的互換性。.我國工業(yè)上常用的 4種標準化熱電偶的材料一一型號（分度號）是：鉗銬30-鉗銬6 （B型）、鉗銬io-鉗（S型）、饃銘-饃硅（K型）和饃銘-銅饃（我國通常稱為饃

28、銘-康銅）（E型）。.工業(yè)上常用的標準化熱電偶的長度有限，在實際測溫時，熱電偶的冷端一般離熱源較近、冷端溫度波動較大，需要將冷端延伸到溫度變化較小的地方；另外，熱電偶的輸出熱電勢信號也需要傳輸?shù)竭h離現(xiàn)場的控制室內(nèi)的顯示儀表或控制儀表；工程應(yīng)用中采用的是補償導(dǎo)線！.補償導(dǎo)線通常由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)線制成，也有正極和負極，而且在0100 c溫度范圍內(nèi)，要求補償導(dǎo)線與所配用的熱電偶具有相同的熱電特性。.目前我國規(guī)定工業(yè)用鉗熱電阻有Ro=1O 和Ro=1OO兩種，它們的分度號分別為Pt10和Ptioo。（其中以Pt100為常用）。熱電阻不同分度號對應(yīng)有相應(yīng)分度表，即Rt- t的關(guān)系表，這樣在實際測量中，

29、只要測得熱電阻的阻值Rt,便可從分度表上查出對應(yīng)的溫度值?；蛳喾?目前我國規(guī)定工業(yè)用銅熱電阻有R0=50和R0=100兩種，它們的分度號分別為Cu50和 Cu100 。.熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。.熱敏電阻器件按溫度系數(shù)可分為：負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC )、正溫度系數(shù)熱敏電阻 (PTC)和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)三大類。溫度檢測用熱敏電阻主要是負溫度系數(shù)熱敏電阻。. NTC熱敏電阻以 MF為其型號，PTC熱敏電阻以MZ為其型號。.輻射儀表的表觀溫度是指在儀表工作波長范圍內(nèi)，溫度為 T的輻射體的輻射情況與溫度為 Ta的黑體的輻射情況相等，則Ta即為該輻射體

30、的表觀溫度。由表觀溫度可以求得被測物體的實際溫度。表觀溫度可以是：亮度溫度、輻射溫度、比色溫度.用分度號為S的標準熱電偶測溫，其參比端溫度為20 C ，測得的熱電勢 E(t,20)=11.3OmV, 試求被測溫度 t=?解：E(t,20)=11.3OmV查表：E(20,0)=0.113mVE(t,0)E(t,20) E(20,0) 11.413mV查表：E(1150,0) =11.351 mV查表：E(1160,0) =11.471 mV11.413 11.351 , t = 1150 10 1155.116 c11.471 11.351.用分度號為 K的熱電偶測溫，己知其參比端溫度為25 C

31、 ,熱端溫度為750 C ,其產(chǎn)生的熱電勢是多少？解：查表：E (750 , 0) =31.214mVE (25, 0) =0。798+ (1。203-0 。 798 ) /2=1 。 0005mVE (750 , 25 ) = E (750 , 0) E (25, 0) =30 。 2135mV.用分度號為 K的熱電偶測溫，在沒有采取冷端溫度補償?shù)那闆r下，顯示儀表指示為500 C,而這時冷端溫度為60 C,試問：時間溫度為多少C?如果熱電偶的熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在20 C,此時顯示儀表指示為？ C?解：查表：E (t, t0) 一 E (500, 0) =20.64mVE (to

32、, 0) =E (60, 0) =2.436mVE (t, 0) = E (t, t。)+ E (t0, 0) =23.076mV查表：t =557 C 熱端溫度t =557 C,冷端溫度保持在 20 C,查表：E (t0, 0) =E (20, 0) =0.798mVE (t, to) = E (t, 0) E (to, 0) =22.278mV由此電勢，查表： t =538 。 4 C.用分度號為 K的熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得到的熱電勢為 20mV ,己知其參比端溫度(室 溫)為25 C，求設(shè)備的溫度？如果改用分度號為E的熱電偶來測溫，在相同的條件下，分度號為E的熱電偶測得到的熱電勢是多

33、少解：已知：E (t, to) =20mV查表：E (to, 0) =E (25, 0) =1mVE (t, 0) = E (t, to) + E (to, 0) =21mV查表：t =509 C改用分度號為 E的熱電偶來測溫查表：E (t。，0) =E (25, 0) =1 。 5mVE (t, 0) =E (509 , 0) =37 。 7mV則：E (t, to) = E (t , 0) E (to, 0) =36.2mV.某單色輻射溫度計的有效波長e 0.9 pm,被測物體發(fā)射率T =0.6,測得亮度溫度 TL =1100 C ,求被測物體實際溫度。解:表觀溫度為亮度溫度時 TOC o

34、 1-5 h z 11, 1 In -TlTC2110,9 10 6 ,1In 1100 273.15 1.4388 10 20.61436 K 1162.85C20 .工業(yè)熱電阻的引線方式有二線制、三線制和四線制三種。三線制引線方式是在熱電阻的一端引出兩根導(dǎo)線，其中連接電源；熱電阻的另一端引出一根導(dǎo)線；當(dāng)熱電阻與測量電橋配用時，分別將兩端引線接入相鄰的兩個橋臂。第五章壓力檢測一， 一 1N .國際單位制(代號為si)： 1帕=1Pa ； 1帕表小的壓力很小， 工程上常常使用兆帕 MPa m壓力的幾種表示方法：絕對壓力、大氣壓力、表壓力、負壓力一一真空度、差壓一一壓力差。.選擇壓力測量儀表的量

35、程要留有余地：在測量穩(wěn)定壓力時，最大被測工作壓力不超過測量儀 表上限值的2/3 ;在測量脈動壓力時，最大被測工作壓力不超過測量儀表上限值的1/2 ;在測量高壓時，最大被測工作壓力不超過測量儀表上限值的3/5 ; 一般被測壓力的最小值不低于測量儀表上限值的 1/3 。.常用的壓力校驗儀器有液柱式壓力計、活塞式壓力計，或配有高精度標準壓力表的壓力校驗 泵。.用彈簧管壓力計測量蒸汽管道內(nèi)壓力 ，儀表低于管道安裝，二者所處標高為1.6m和6m,若儀表 指示值為0.7MPa 。已知蒸汽冷凝水的密度為 p=966kg/m 3,重力加速度 g=9.8m/s 2,試求蒸汽管 道內(nèi)的實際壓力值。解：蒸汽冷凝水的

36、附加等效壓力Ph2og(6 1.6) 966 9.8 4.4 10 6 0.04165管道內(nèi)壓力 p PbiaoPh2o 0.7 0.04165 0.65835 MPa.被測壓力變化范圍為 0.51.4Mpa,要求測量誤差不大于壓力示值的土 5%,可供選用的壓力表 量程規(guī)格為01.6Mpa、02.5Mpa、04.0Mpa ,精度等級有1.0、1.5和2.5三種，試選擇合適 的量程和精度的儀表。解：根據(jù)：選擇壓力測量儀表的量程要留有余地：在測量穩(wěn)定壓力時，最大被測工作壓力不超過測量儀表上限值的2/3 ;在測量脈動壓力時，最大被測工作壓力不超過測量儀表上限值的1/2 ;在測量高壓時，最大被測工作壓

37、力不超過測量儀表上限值的3/5 ; 一般被測壓力的最小值不低于測量儀表上限值白1 1/3 。量程選擇：展上迎U作生力丕想過如堇便變上呷!白勺一一2/3 .一 3 .一 Sfs 1.4 2.1選擇壓力表重程規(guī)格為 02.5Mpa要求測量誤差不大于壓力示值的5%各種量程在不同精度等級時的最大絕對誤差maxa SFS100-jmax 100% a SFS - 100% a SFSXmin1000.50.5各種量程、不同精度等級儀表在示值為0.5Mpa時的最大相對誤差為:aSFS01 .602.504.01. 03.2581 . 54.87.5122. 5812.520 xm所以，壓力表量程規(guī)格為02

38、.5Mpa ,應(yīng)選擇1.0級儀表。.某工藝要求壓力測量范圍為1.20.05Mpa,可供選用的壓力表量程規(guī)格為01.6Mpa、02.5Mpa、04.0Mpa ,精度等級有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五種，試選擇合適的量程和精度的儀 表。解：SFS 3 1.2 1.82-4SFS 1.2 1.6Sfsa1.01.52.02.54.01.60.0160.0240.0320.040.642.50.0250.03750.050.06250.1各種量程在不同精度等級時的最大絕對誤差所以，壓力表量程規(guī)格為02.5Mpa ,應(yīng)選擇2.0級儀表?；蜻x壓力表量程規(guī)格為016Mpa ,a SFSmax /

39、 八二 100應(yīng)選擇2.5級儀表。再具體的選擇要看上述兩款儀表的綜合成本了。8.某空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為1.01.6Mpa ,工藝要求測量結(jié)果的誤差不大于壓力示值的 5%,試選擇合適的量程和精度的儀表?？晒┻x用的壓力表量程規(guī)格為0 1.6Mpa、02.5Mpa、04.0Mpa ,精度等級有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五種，試選擇合適的量程和精度的儀表。解:量程選擇：最大被測工作壓力不超過測量儀表上限值的2/3Sfs31.62.4 選擇壓力表量程規(guī)格為02.5Mpa2一3一一 Sfs1.03選擇壓力表重程規(guī)格為02.5Mpa1xm 7ax 100%5%；1.0a SfS 5；

40、 a 2.02.5maxa Sfs100max 5% 1.00.052.00.05 a *x 100-100Sfs2.5所以，壓力表量程規(guī)格為 02.5Mpa ,應(yīng)選擇2.0級儀表。第六章流量檢測1 .用標準孔板測量氣體流量，給定設(shè)計參數(shù)p 0.8 kPa, t =20 C,現(xiàn)在實際工作壓力p 0.4 kPa, t=30 C,現(xiàn)場儀表指示為 3800m 3/h ,求實際流量。解：對于氣體，一般計算在標準狀態(tài)下的體積一一“標準立方米”P T00 FP0 T標準孔板流量計標定時流量qv0 Kv 3800 m 3/h實際流量：102 P K 2_p Lp。n P0_T )P T0 V、0 V p T

41、o qV0 p To p。T3800 ()3800 .1.038 3871.85976,400 101325 20 273.15(800 101325) 30 273.152 .用轉(zhuǎn)子流量計測量 P 0.16MPa , t=27 C的空氣流量，現(xiàn)場儀表指示為38Nm 3/h ,求實際流量。解：轉(zhuǎn)子流量計測量氣體流量時，制造廠是在工業(yè)基準狀態(tài)(293K , 0.10133Mpa )下用空氣進行標 定的，實際應(yīng)用時，要換算!“0.16 0.1013329338 0.10133293 2738 1.587 60.3093.水進行標定的浮子流量計，其滿刻度值為 1000dm 3/h不銹鋼浮子密度為 7

42、。92g/cm 3,現(xiàn)在用來測量密度為0.79g/cm 3的乙醇流量，浮子流量計的測量上限值是多少qv qv0.(F S)(7.92 0.79) 110001142.03(7.92 1) 0.794.某渦輪流量計的儀表系（常）數(shù)=150.4次/L,當(dāng)它測量流量時的輸出頻率為 f =400Hz時,其相應(yīng)的瞬時流量是多少？ qVf 400150.42.66 L/s。5 .檢驗一臺渦輪流量計，流過 16。05m 3流體時，測得頻率為f =41701Hz ,則儀表系（常）fqV4170116.05 10002.598次/升.質(zhì)量流量測量儀表通常可以分為兩大類：間接式質(zhì)量流量計和直接式質(zhì)量流量計。.用標

43、準孔板節(jié)流裝置配 DDZ-m型電動差壓變送器（不帶開方器）測量某管道流量，差壓變送器最大的差壓對應(yīng)的流量為 32m 3/h，試求當(dāng)變送器輸出電流為16mA時，實際流過管道的流量。解：標準孔板節(jié)流裝置配 DDZ-m型電動差壓變送器（不帶開方器）測量流量：qVKv、x 4;32 Kv .20 4 Kv 4; Kv 8qV 8 x 4 8 .16 4 16 3 27。71.標準孔板節(jié)流裝置配 DDZ-m型電動差壓變送器測量某管道流量，差壓變送器的量程為 16kPa ,對應(yīng)的流量為050t/h ,工藝要求在40t/h時報警，試問:差壓變送器不帶開方器時，報警值設(shè)定在多少毫安處?差壓變送器帶開方器時，報

44、警值設(shè)定在多少毫安處?解：差壓變送器不帶開方器時qvKv 一 x 4；5050 Kv . 20 4 Kv 4； Kv 12.5440 12.5x 440 2X ()2 4 12.2412.5差壓變送器帶開方器時qvKv (x 4)；50 Kv(20 4) Kv 16； Kv50163.12540 12.5 . x 4403.1254 16.8.節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前、后的管臂處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象.節(jié)流式流量計的特點是結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)流裝置已有標準化型式。其主要缺點是安裝要求嚴格； 流量計的前后要求較長的直管段；對于較小直徑(Dv 50mm )的管道測量比較

45、困難。.節(jié)流式流量計的三種標準化節(jié)流件是：標準孔板、標準噴嘴、標準文丘里管。.節(jié)流式流量計的測量直管段通常取節(jié)流件前10D,節(jié)流件后5D的長度，以保證節(jié)流件的正確安裝和使用。.浮子流量計也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但是它的差壓值基本保持不變：是通過節(jié)流 面積的變化反映流量的大??；故又稱為恒壓降變面積流量計，也有稱作轉(zhuǎn)子流量計。.浮子流量計是一種非標準化儀表，儀表出廠前需要在工業(yè)基準狀態(tài)(20 C, 0. 10133Mpa )下用水或空氣標定。氣體流量計量時，一般用標準立方米計量，而不是實際工作狀態(tài)下的容積數(shù)第七章物位檢測.在使用差壓（或液位）變送器測量液位時，一般說來要求差壓值p與液位高度

46、H應(yīng)該有直接正比關(guān)系，即：p gH !但是，在實際應(yīng)用時，由于使用的具體設(shè)施、安裝條件等等的影響，使得 p gH mgh ,則有H =0時p w0!這樣就要進行變送器的零點遷移，使得 H =0時p =0。H =0時p 0時，進行零點正遷移，H =0時p 0、調(diào)節(jié)器輸出為正值，測量值 x增大、調(diào)節(jié)器輸出 y隨之增大；調(diào)節(jié)器的反作用：偏差e0、調(diào)節(jié)器輸出為正值，測量值 X增大、調(diào)節(jié)器輸出y隨之減??！ .比例控制的放大倍數(shù)（或比例增益）Kp是一個重要參數(shù)；在實際應(yīng)用的工業(yè)調(diào)節(jié)器的比例控制器中，使用比例度而不用放大倍數(shù)（或比例增益）Kp !比例度的定義式:xmax Xmin100%y maxymin.

47、比例控制規(guī)律：調(diào)節(jié)器的輸出與輸入偏差信號始終保持比例關(guān)系，系統(tǒng)穩(wěn)定后，被控變量的測量值不能等于統(tǒng)給定值，必然存在一定的殘余偏差一一殘差!.積分控制規(guī)律：只要有偏差 e存在，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷的變化，偏差e存在時間越長，輸出信號變化量 y也越大，直到調(diào)節(jié)器的輸出達到極限值為止；只有在偏差信號e等于零時，輸出信號才能相對穩(wěn)定，且可以穩(wěn)定在某一個確定數(shù)值上！因此，希望消除殘差和最終消除殘差是積分調(diào)節(jié)作用的重要特性。.理想微分作用：在階躍輸入偏差信號出現(xiàn)瞬時，理論上偏差信號的變化速度為無窮大、因而理論上調(diào)節(jié)器的輸出也達到無窮大；之后，輸入信號變化等于零，于是微分作用的輸出即刻回到零！實際上，這種理想微

48、分作用是無法實現(xiàn)的、而且不可能獲得好的調(diào)節(jié)效果。.實際理想微分控制規(guī)律：當(dāng)階躍輸入偏差信號出現(xiàn)瞬時，輸出突然跳躍到一個較大的有限值，然后按照某一個時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)曲線衰減直至到零！跳躍值越大或衰減得越慢，表示微分作用越強。單位階躍輸入時，實際理想微分控制規(guī)律輸出增量：KDtp 1 (Kd 1)e TD.某臺DDZ-m型調(diào)節(jié)器，其比例度=50% ,積分時間=0.2min ,微分時間Td =2min ,微t=12s時該調(diào)節(jié)器輸出信號值。分放大倍數(shù)Kd =10。假定輸出初始值為 4mA。在t 0時施加0.5mA的階躍輸入信號，試分別寫 出在該階躍輸入信號作用下比例、積分、微分的輸出表達式，并計算解

49、: TOC o 1-5 h z 比例作用：1PKP Ii 1 Ii 0.51mA0.5K1 12/60積分作用：II 巳Iidt 0.5dt 50.21mATi 00.2 0微分作用：ID Kp(Kd 1)eKDt/TDI i 2(10 1)e10 0.2/2 0.5 9e 13.3mAt 12s 時：IO I0 IP II ID 9.3mA.某臺DDZ- ID型調(diào)節(jié)器，其比例度 =80% ,積分時間Ti =0.4min ,微分時間TD =2.4min0時施加0.4mA的階躍輸入信號，試分別t=24s時該調(diào)節(jié)器輸出信號微分放大倍數(shù)Kd=10 。假定輸出初始值為 6mA。在t寫出在該階躍輸入信號

50、作用下比例、積分、微分的輸出表達式，并計算 值。解： 解: TOC o 1-5 h z 1比例作用：1P KP Ii Ii 0.4 0.5mA0.8K t124/60積分作用：I I 巳Iidt 0.4dt 1.25 0.4 0.5mATI 00.8 0.4 0微分作用：ID KP(KD 1)e KDt/TDIi1.25 (10 1)e10 0.4/2.4 0.4 4.5e 1.670.846mAt 12s時：IO I 0 Ip II I D 7.846mA9 .某臺DDZ-m型溫度比例控制調(diào)節(jié)器， 測溫范圍為2001200 C,當(dāng)溫度從800 c變化到850 c時，其輸出由12mA變化到16

51、mA。試求該調(diào)節(jié)器的比例度和放大系數(shù)。該放大器是屬于正作用還是反作用？解:exmaxxmin100%y maxymin850 8001200 20016 1220 4100%50/10004/16100%20%DDZ m溫度控制器輸入 輸出都是統(tǒng)一信號Kp - 5給定信號增加時輸出信 號增加，所以調(diào)節(jié)器屬于反作用9-1 .某比例積分控制器輸入、輸出范圍都是420mA ,若將比例度設(shè)為100%、積分時間設(shè)為2min、穩(wěn)態(tài)輸出調(diào)為5mA ,某時刻，輸入階躍增加 0。2mA ,經(jīng)過5min鐘后，輸出將由5mA變化到多少?解:比例作用：Ip積分作用：I It 5min 時：IO TOC o 1-5 h

52、 z 11KP Ii Ii 0.2 0.2mA 1.0KP t1 5- Iidt0.2dt 0.5 0.2 5 0.5mATi 012。I0 IP II 5.7mA10 .某臺DDZ- n型液位比例控制調(diào)節(jié)器，測量液位范圍為0.51.2m，比例度 =40%.當(dāng)液位為0.9m時,調(diào)節(jié)器輸出為5mA,問：當(dāng)液位變化到1.0m時，調(diào)節(jié)器輸出為多少？解:xmaxy maxxminyymin100%ymaxy minXmaX XmiN調(diào)節(jié)器屬于反作用時:調(diào)節(jié)器屬于正作用時:10 01.2 0.5100(1.0 0.9)3.6mA40液位增加調(diào)節(jié)器輸出減 ?。簓 1.4mA液位增加調(diào)節(jié)器輸出增加:8.6m

53、A11.調(diào)節(jié)器的軟手動：控制器的輸出是隨時間按一定的速度增加或減小的；調(diào)節(jié)器的硬手動:制器的輸出的數(shù)值完全是由硬手動操作桿的位置決定的一一階躍信號!12 .某臺DDZ- n型比例積分控制調(diào)節(jié)器，其比例度=80% 。積分時間 TI =1.0mino穩(wěn)態(tài)時調(diào)節(jié)器輸出為6mA 。當(dāng)某瞬時輸入突然增加了0.3mA，比例輸出為多少？經(jīng)過 3min調(diào)節(jié)器的輸出為多少?解:Kpy y。Kp0.36 6.375mA0.8經(jīng)過3分鐘y y0 KpI(1t)6 0.375(1 3) 7.5mATi13 .模擬PID調(diào)節(jié)器的數(shù)字 PLD控制算法:模才P PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù):Wpid (s)Kp(1Ti sTd

54、s)模才P PID調(diào)節(jié)器的時域函數(shù)表達式:Tit0e(t)dt數(shù)字PLD控制算法:增量式:u(k) Kpe(k) e(k 1)2e(k 1) e(k 2)TTde(k) De(k)TiTa0 e(k) a1 e(k 1) a2 e(k 2)a0 KP(1 TD)； a1KP(1 2TD-) ; a2KPTDTiTTT位置式：u (k) u (k 1)u (k)14 .微分控制規(guī)律的特點： 在偏差開始劇烈變化的時刻，就能立即自動產(chǎn)生一個強大的調(diào)節(jié)作用，及時抑制偏差的繼續(xù)增長，故有超前調(diào)節(jié)的作用。但是，因為微分控制規(guī)律的輸出的大小只與偏差變化的速度有關(guān)，當(dāng)偏差固定不變時， 微分控制規(guī)律的輸出為零一

55、一不能消除偏差！因此微分控制規(guī)律不能單獨使用！第十四章執(zhí)行單元.執(zhí)行單元的作用是根據(jù)控制器送來的控制信號直接控制被控參數(shù)(例如溫度)所對應(yīng)的某些 物理量(例如電加熱的電壓、蒸汽加熱的蒸汽量或冷卻水量)的大小，將被控參數(shù)維持在所要求的數(shù) 值上。.氣動調(diào)節(jié)閥是由氣動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)(閥門)兩部分組成；一般還配備輔助裝置，如電氣轉(zhuǎn)換器、閥門定位器(或電氣閥門定位器)。.氣動執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種形式：當(dāng)輸入氣壓信號增加時閥桿向下移動時稱正作用當(dāng)輸入氣壓信號增加時閥桿向上移動時稱反作用。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采用正作用方式。.調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及分類：調(diào)節(jié)閥的品種很多，有普通型、散熱型、長

56、頸型、紋波管密封型；直通雙座、直通單座，角型閥，隔膜閥；高壓閥，蝶閥，球閥，三通閥,;小流量調(diào)節(jié)閥。直通雙座、直通單座：一一有正作用（正裝）與反作用（反裝）兩種:正作用：閥桿向下移動時，閥芯與閥座之間的流通面積減小反作用：閥桿向下移動時，閥芯與閥座之間的流通面積增大.流量特性的定義：流過閥門的 相對流量與閥門相對開度的關(guān)系QQmax調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門的結(jié)構(gòu)和開度有關(guān)，還與閥前后的壓差有關(guān)，必須分開討論。.調(diào)節(jié)閥的固有（理想）流量特性：在將控制閥前后壓差固定 時得到的流量特性稱為固有流量特性。它取決于閥芯的形狀。四種典型的理想流量特性：直線特性、等百分比特性、快開特性、拋物線特性7.可調(diào)

57、比R為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比值。R = Qmax / Qmin ,其中Qmin不是指閥門全關(guān)時的泄漏量，而是閥門能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的24%一般閥門的可調(diào)比R=30 。.調(diào)節(jié)閥的工作流量特性：實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對流體的阻 力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時流量特性不同于理想流量特性而會發(fā)生畸變。.調(diào)節(jié)閥的流通能力用流量系數(shù)C值表示。流量系數(shù) C的定義：在閥兩端壓差100kPa （0.1MPa ）,流體為水（103Kg/m3 1g/cm 3）的條件下，閥門全開時每小時能通過調(diào)節(jié)閥的流體流量（ m3/h或t/h ）。例如，某一閥門

58、全開、閥兩端壓差為 100kPa時，流經(jīng)閥的水流量為 20 m3/h,則該調(diào)節(jié)閥的流 量系數(shù)為：C=20 ;某一閥門全開、閥兩端壓差為 0.1MPa時，流經(jīng)閥的水流量為 40 m 3 /h ,則該調(diào) 節(jié)閥的流量系數(shù)為：C=40在調(diào)節(jié)閥技術(shù)手冊上，給出了各種閥門的口徑和流通能力C ,供用戶查閱。實際應(yīng)用中閥門兩端壓差不一定是100kPa ,流經(jīng)閥門的流體也不一定是水，因此必須換算。.電/氣轉(zhuǎn)換器：為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出信號，必須把標準電流信號轉(zhuǎn)換為標準氣壓信號。.氣動調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由薄膜上氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的。為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料，使閥桿摩擦力增大

59、，且個體差異較大，這會影響輸入信號P的執(zhí)行精度。解決措施：在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門定位器，引入閥桿位移負反饋。使閥桿能按輸入信號精確地確定自己的開度。實際應(yīng)用中，常把電/氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器結(jié)合成一體，組成電/氣閥門定位器。.薄膜式執(zhí)行機構(gòu)它由膜片、閥桿和平衡彈簧等組成，是執(zhí)行器的推動裝置。它接受氣動調(diào)節(jié)器或電/氣轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓信號，經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力并克服彈簧力后，使閥桿產(chǎn)生位移，帶動閥芯動作。副文：加深理解、奠定基礎(chǔ)、拓展思維、實踐創(chuàng)新綜合練習(xí)題.簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動（干擾）量、設(shè)定（給定）量和偏差的含義！答：被控對象：自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器等。

60、被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定（給定）數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定（給定）數(shù)值的物料量 或能量。擾動（干擾）量：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的遺失因素。設(shè)定（給定）量：被控變量的預(yù)定值。偏差：被控變量的設(shè)定值與實際值之差。1-1 .試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)1-2 .什么是干擾作用？什么是控制作用？試說明兩者的關(guān)系。.自動控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分幾類？其中閉環(huán)控制系統(tǒng)按設(shè)定（給定）值的不同形式又可分幾種?答：自動控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。閉環(huán)控制系