《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》第二版 王化祥 課后答案

1、過裝控整理1.1 什么是檢測(cè)裝置的靜態(tài)特性？其主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？答：靜態(tài)特性是指檢測(cè)系統(tǒng)在被測(cè)量各值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出量與輸入量之間的關(guān)系特性。靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、精度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、可靠性等。1.2 什么是檢測(cè)裝置的動(dòng)態(tài)特性？其主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？答：動(dòng)態(tài)特性是指動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，輸出量與隨時(shí)間變化的輸入量之間的關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有：動(dòng)態(tài)誤差、響應(yīng)時(shí)間及頻率特性等。1.3 不失真測(cè)試對(duì)測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有什么要求？答：輸入信號(hào)中各頻率分量的幅值通過裝置時(shí)，均應(yīng)放大或縮小相同的倍數(shù)，既幅頻特性是平行于橫軸的直線；輸入信號(hào)各頻率分量的相角在通過裝置時(shí)作

2、與頻率成正比的滯后移動(dòng)，即各頻率分量通過裝置后均延遲相同的時(shí)間 t，其相頻率特性為一過原點(diǎn)并有負(fù)斜率的斜線。1.4 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)定常采用的方法有哪些？答：動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)定方法常因測(cè)量系統(tǒng)的形式不同而不完全相同，從原理上一般可分為正弦信號(hào)響應(yīng)法、階躍信號(hào)響應(yīng)法、脈沖信號(hào)響應(yīng)法和隨機(jī)信號(hào)響應(yīng)法等。1.5 某位移傳感器，在輸入位移變化 1mm時(shí)，輸出電壓變化 300mv，求其靈敏度？答：靈敏度可采用輸出信號(hào)與輸入信號(hào)增量比表示，即u k mv/mmx11.6 用標(biāo)準(zhǔn)壓力表來校準(zhǔn)工業(yè)壓力表時(shí)，應(yīng)如何選用標(biāo)準(zhǔn)壓力表精度等級(jí)？可否用一臺(tái) 0.2 級(jí)，量程 25MPa的標(biāo)準(zhǔn)表來檢驗(yàn)一臺(tái) 1.5級(jí)，量程

3、 2.5MPa的壓力表為什么？解：選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力表來校準(zhǔn)工業(yè)用壓力表時(shí)，首先兩者的量程要相近，并且標(biāo)準(zhǔn)表的精度等級(jí)要高于被校表精度等級(jí)，至少要高一個(gè)等級(jí)。題中若標(biāo)準(zhǔn)表是 0.2 級(jí)，量程025MPa，則該標(biāo)準(zhǔn)表可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為現(xiàn)在一般 用準(zhǔn)max1 (250)0.20.05MPa被校表是 1.5 等級(jí)，量程02.5MPa，其可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為確度，不 用精度max2 (2.50)1.50.0375MPa，這種選擇是錯(cuò)誤的，因?yàn)殡m然標(biāo)準(zhǔn)表精度等級(jí)較高，但是它的量程太大，故不符合選擇max1 2顯然的原則。1.7 某一階系統(tǒng)，在 0時(shí)，輸出 10mv；t時(shí)，輸出為 100mv；在 5s

4、時(shí)，輸出為 ，試求該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) ？答：對(duì)一階系統(tǒng)在階躍響應(yīng)曲線后，輸出值達(dá)到階躍值為 63.2所用時(shí)間為一階測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) 。但這樣確定 值沒有涉及響應(yīng)全過程，為此采用如下方法，可以獲得較為可靠的 值。由一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線表達(dá)式tyt) ke )xyt)t1 e可得出1 /25過裝控整理t 令 zyt)則 z由以上分析可以看出 z 與t 成線性關(guān)系，此處設(shè)靜態(tài)靈敏度系數(shù) k1，輸入階躍信號(hào)為x0（t0）(t0習(xí)題原稿 p4， t1.7題圖 1.5(1.7)100mv)由題意給出的 y（t）值，可以計(jì)算作出t 直線如題圖 1.5(1.7)所示t0s，0.1053t5s，-0.6931

5、則 值為 t 直線的斜率，即t5 8.5sz圖 1.5 題 1.710 0.6，如果要求其幅值誤差小于 10，1.8 某二階系統(tǒng)力傳感器，已知系統(tǒng)固有頻率 fkHz，阻尼比0求其可測(cè)信號(hào)頻率范圍？答：討論系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用無量綱幅值比 A（ k) ( ) ( )2 22200令：靜態(tài)靈敏度系統(tǒng) k1，由題意要求幅值誤差小于 10，則要滿足) 11090k) 故得0.9( ) ( )2 22200 0.6將 k=1 和代入上式解出方程式的解( ) 2我的計(jì)算結(jié)果為 0.840f或0.96我的計(jì)算結(jié)果為 0.9165f00f 0.96 f 0.9610 9.6kHz0所以可測(cè)頻率最高達(dá) 9.6k

6、Hz2 /25過裝控整理 ex, 0 x1范圍內(nèi)擬合刻度直線方程，1.9 已知某測(cè)量系統(tǒng)靜態(tài)特性方程為Y并求出相應(yīng)線性度？e1 a KX 。得端基法1）端基法：在測(cè)量兩端點(diǎn)間連直線為擬合直線Y。則a0K01011.718X刻度直線方程為Y。de 1.718X)X 0由解得 X0.5413 處存在最大偏差dXY e 1.718X)0.2118XmaxX0.5413得端基法線性度Y10012.3maxe1YLFS（2）最小二乘法：求擬合刻度直線。根據(jù)計(jì)算公式測(cè)量范圍分成 6 等取 n6，列表如下：01001.2210.041.4920.160.5971.8220.361.0932.2260.641

7、.7812.71812XY0.24422.718 X Y XY X2 2.2分別計(jì)算由公式得。 X Y X6.433310.4792.22a ( X) n X3 62.22022 X Y n X Y 310.47966.4331.705 ( X) n X3 62.2222得最小二乘法擬合直線方程為Y1.705X。de (0.8941.705X)X 0由解出 X0.5335。故dXY e (0.8941.705X) 0.0987XmaxX0.5335得最小二乘法線性度 5.75e1L此題計(jì)算結(jié)果表明用最小二乘法擬合的刻度直線值最小，因而此法擬合精度最高，在計(jì)L算過程中若 n 取值愈大，則其擬合刻

8、度直線值愈小。用兩種方法擬合刻度直線如題圖L1.6(1.9)所示。3 /25過裝控整理2.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.8y=A+BxA=0.88331B=1.698150.00.20.40.60.81.0圖1-94 /25過裝控整理dQdt4Q 210 Q1.10 某玻璃水銀溫度計(jì)微分方程式為，式中，Q 為水銀柱高度（m;Q 為被測(cè)溫度030i0i答：該溫度計(jì)為一階傳感器，其微分方程基本型式為數(shù)與靜態(tài)靈敏度系數(shù)，即a1a Y b X，此式與已知微分方程比較可得時(shí)間常004a 2s1a202103baK 103 m/0201.11 某壓電式加速度計(jì)動(dòng)態(tài)特性可用下述

9、微分方程描述dqdt2dqdt3.01032.2510 q 11.010 a式中，q 為輸出電荷（） a 為輸入加速度（m/s 1010；22該測(cè)量裝置的固有振蕩頻率 ，阻尼系數(shù) 、靜態(tài)靈敏度系數(shù) K的值。0答：該加速度計(jì)為二階傳感器，其微分方程基本型式為d2YdYdtaaa Y b X2dt1002此式與已知微分方程式比較可得：11.01010ba 4.89靜態(tài)靈敏度系數(shù) pC/（m/s ）022.25101002.251010a1.5105 rad/s固有振蕩頻率02101a3.01032 2.2510 1a0.01阻尼比2 a a1002（以下習(xí)題來自“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”第三章）3.1 什么

10、是測(cè)量系統(tǒng)的可靠性與不可靠性？二者有什么關(guān)系？答：可靠性是指在確定時(shí)期內(nèi)和確定的外界條件下，元件或系統(tǒng)工作在允許的性能水平的概率。用 R(t)表示。不可靠性是指在確定時(shí)間內(nèi)和確定條件下，元件（或系統(tǒng)）不能工作在允許的性能水平的概率。用 F(t)表示。二者關(guān)系為可靠性和不可靠性之和必須是 1，即R(t)+F(t)=13.2 什么是設(shè)備的故障率 ？它與 R(t)和 F(t)有何關(guān)系？答：故障率是每個(gè)設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)平均故障次數(shù)。若有N 個(gè)一樣的元件或系統(tǒng)，在T 時(shí)間內(nèi)失效總次數(shù)為N ,F5 /25過裝控整理NFNT則故障率可表示為:故障率 與可靠性 R(t)和不可靠性 F(t)的關(guān)系如下，即Rt)

11、 e 和 Ft) 1ett3.3 簡述改進(jìn)系統(tǒng)可靠性的方法有哪些？答：最簡單有效的方法是選擇好的材料和部件，使他們能耐受惡劣環(huán)境。其次是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)采用多余度的方式，可進(jìn)一步改善可靠性，但是這會(huì)提高價(jià)格和增加復(fù)雜性。1.27104 /h， 1.16105 /h，3.4 一個(gè)熱電偶測(cè)量系統(tǒng)如題圖 1.7(3.4)所示。其中各部分的失效率121.165/h，試計(jì)算該系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間 MTBF 即工作半年（4320h）時(shí)的可靠度？3解：由圖可知該串聯(lián)系統(tǒng)的失效率 為 4/h123平均無故障率工作時(shí)間 MTBF 為1 MTBFh工作半年（t4320h）后的可靠度為圖 1.7 題(3.4) 0.5

12、23R(t)=R(4320)=ee1044320t3.5 某廠儀表組負(fù)責(zé)維修 40臺(tái)變送器、30臺(tái)調(diào)節(jié)器、25臺(tái)記錄儀，它們的平均無故障時(shí)間 MTBF分別為 、3000h、，試估計(jì)一年內(nèi)維修組的工作任務(wù)？解：根據(jù)MTBF公式可求出有故障機(jī)器數(shù)N ，設(shè)一年工作時(shí)間T8640h，則維修組工作任務(wù)分別計(jì)算如FNF下：變送器：N臺(tái)，MTBF 5000h11NT1 臺(tái)得 NF11調(diào)節(jié)器： N臺(tái)，MTBF 3000h22N 臺(tái)F2記錄儀N 25臺(tái)，MTBF 8000h33N 臺(tái)我的計(jì)算結(jié)果為 27F 36 /25過裝控整理3.6 已知某產(chǎn)品失效率為常數(shù) ，且要求在使用 1000h后的可靠度仍在 80以上，

13、問此產(chǎn)品失效率必須低于多少才能滿足要求？ t解：根據(jù)可靠度Rt) e可求出80R(1000)e 解出2.23/h104故失效率 2.23/h 才可以滿足要求。1043.7 一個(gè)由孔板（ 0.75/ 1.0/ 0.1/年）和記錄儀（ 0.1/年）組成的流量測(cè)量系統(tǒng)。在以下三種情況下計(jì)算經(jīng)過 0.5 年后流量測(cè)量失效的概率。設(shè)系統(tǒng)所有器件開始均校驗(yàn)且工作完好。（123）系統(tǒng)有三個(gè)孔板，三個(gè)差壓變送器和一個(gè)選擇器（ 0.1/1）單個(gè)系統(tǒng)1234孔板變送器開方器記錄儀圖 1.8 單個(gè)系統(tǒng) 0.751.00.11.95/年1234F (0.5) 1e1e1.95 0.50.623tsystsyst（2）

14、三個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)12342341234圖 1.9 三個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)F F3 F3(0.5) 0.242overallsystsyst（3）并串聯(lián)系統(tǒng)10347 /25過裝控整理12圖 1.10 并串聯(lián)系統(tǒng)1.75/年 三路并聯(lián)部分12e) 0.19830.5 30.5 年其失效概率F11F可靠性R0.801711 R R e e 其它元件可靠性R0.5 t034(0.5) R R R R 0.80170.9351 0.6895全系統(tǒng) Roverall1034(0.5) 1R(0.5) 0.310故系統(tǒng)失效概率Foveralloverall（以下習(xí)題來自“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”第二章）2.1 什么是標(biāo)準(zhǔn)誤差？它

15、的大小對(duì)概率分布函數(shù)有何影響？答：標(biāo)準(zhǔn)誤差不是誤差的具體值，而是按一定置信概率（P68.3）給出的隨機(jī)誤差變化范圍（置信限）的一個(gè)評(píng)定參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)誤差的大小不同，概率密度函數(shù)形狀不同。標(biāo)準(zhǔn)誤差作為誤差的評(píng)價(jià)，表示隨機(jī)誤差不大于標(biāo)準(zhǔn)誤差的置信度，其對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間為,。在此置信度下，高精度的測(cè)量得到較小的置信區(qū)間；低精度的測(cè)量具有較大的置信區(qū)間。2.2 有限次測(cè)量為什么要用測(cè)量平均值估計(jì)被測(cè)量真值？答：因?yàn)橛脺y(cè)定子樣平均值對(duì)被測(cè)量真值進(jìn)行估計(jì)時(shí)，總希望這種估計(jì)值具有協(xié)調(diào)性、無偏性和有效性。數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論表明：一般情況下，若協(xié)調(diào)估計(jì)值和最有效估計(jì)值存在，則最大似然估計(jì)將是協(xié)調(diào)的和最有效的。由于測(cè)定子樣平

16、均值的數(shù)學(xué)期望恰好就是被測(cè)量的真值，即1n1n1nnnnE(x) E(x ) iE(x ) u uii1i1i1按無偏性定義，用 x估計(jì) u 具有無偏性。因此測(cè)定子樣的x是被測(cè)量真值 u 的最佳估計(jì)值。2.3 試述小子樣誤差分布t分布與正態(tài)分布的差異？答：t 分布的概率密度函數(shù)以t0 為對(duì)稱，當(dāng)其自由度（n1）趨于無窮大時(shí)，t 分布趨于正態(tài)分布函數(shù)。因此 t 分布主要用于小子樣推斷。因?yàn)橛蓆 分布曲線可知，當(dāng)子樣容量 n 很小時(shí)，t 分布中心值較小，分散度大。這從另一方面說明，當(dāng)用正態(tài)分布來對(duì)小子樣進(jìn)行估計(jì)時(shí)，往往得到“太樂觀”的結(jié)果，夸大了測(cè)量結(jié)果的精密度。2.4 試述非等精度的測(cè)量結(jié)果真值

17、的估計(jì)方法？答：在非等精度測(cè)量中，各測(cè)量值的精密度不同，可靠程度不同，在求測(cè)量值的真值估計(jì)值時(shí)，顯然不應(yīng)取它們的算術(shù)平均值，而應(yīng)權(quán)衡輕重。精密度高的測(cè)定值x 應(yīng)受重視的程度。 p 成為加權(quán)。在非等精度測(cè)量中，被測(cè)量ii8 /25過裝控整理的真值估計(jì)值是測(cè)定值的加權(quán)平均值?？杀硎緸椋簄p xii i1npii12.5 測(cè)量不確定度和誤差有何區(qū)別?答：測(cè)量不確定度和誤差它們都是評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量高低的重要指標(biāo)，都可以作為測(cè)量結(jié)果的精度評(píng)定參數(shù)，但它們又有明顯的區(qū)別。其主要區(qū)別是誤差是以真值和約定真值為中心，而測(cè)量不確定度是以被測(cè)量的估計(jì)值為中心，因此誤差是一個(gè)理想的概念，一般不能準(zhǔn)確知道，難以定量；

18、而測(cè)量不確定度是反映人們對(duì)測(cè)量認(rèn)識(shí)不足的程度，可以定量評(píng)定的。在分類上，誤差按自身特性和性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差和粗大誤差，但各類誤差之間并不存在絕對(duì)界限，故對(duì)分類計(jì)算和判別時(shí)不易準(zhǔn)確掌握；測(cè)量不確定度不按性質(zhì)分類，而是按評(píng)定方法分類，分為A類評(píng)定和 B類評(píng)定，可按情況加以選擇使用。這就無需考慮其影響因素及來源，只考慮影響結(jié)果的評(píng)定方法，從而簡化了分類、便于評(píng)定和計(jì)算。2.6 在有機(jī)分析中，測(cè)得某化合物含氫百分比為：2.75，2.76，2.79，2.78，2.76，2.78，2.74，2.74，試給出測(cè)量結(jié)果的最佳表達(dá)式？并用 t 分布估計(jì)精度參數(shù)？解：含氫量百分比平均值為19x x i9

19、i1測(cè)量列精度參數(shù)由貝塞爾公式可計(jì)算如下19 ( ) 0.018x x 291i1平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差 0.0069x故得氫含量百分比的最佳表達(dá)式為 2.7620.006 x x n18若按 t 分布表示，其自由度當(dāng)置信概率 P0.99 時(shí)查表得t( ) t 則氫含量百分比可表示為pp x tpx若取 P0.95 時(shí)查表得t 2.31，則為p 2.7620.0142.7 兩實(shí)驗(yàn)人員對(duì)同一水箱溫度進(jìn)行測(cè)量，各自獨(dú)立地獲得一組等精度測(cè)量數(shù)據(jù)如下（單位）9 /25過裝控整理實(shí)驗(yàn)者 A：91.3，92.1，91.4，91.5，92.1，92.8，90.9，92.0實(shí)驗(yàn)者 B：90.3，91.1，92.4，

20、92.5，91.1，90.8，91.9，91.1試求水箱的溫度（測(cè)量結(jié)果的誤差采用標(biāo)準(zhǔn)誤差）。解：求兩列測(cè)量結(jié)果結(jié)果的算術(shù)平均值（n8）18x Ax 91.768i1188x Bxi1求兩列測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)誤差估計(jì)值1 1 (x x ) 0.6088(x x ) 0.04 像應(yīng)該為22xAAiAxAAiAi1i11 1 88(x x ) 0.07 xB(x x ) 0.782為2xBBiBBiBi1i1求兩列測(cè)量結(jié)果的加權(quán)平均值1122ABx 91.67 我的計(jì)算結(jié)果為 91.63AABBxA11( ) ( )22ABxAxB求加權(quán)算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差10.03我的計(jì)算結(jié)果為 0.4811x(

21、) ( )22xAxB水箱溫度測(cè)量結(jié)果為91.67 0.03（）我的計(jì)算結(jié)果為 91.63 0.482.8 在等精度條件下，對(duì)管道內(nèi)壓力進(jìn)行了 8次測(cè)量，數(shù)據(jù)如下（單位 MPa0.665，0.666，0.678，0.698，0.600，0.661，0.672，0.664試對(duì)其進(jìn)行必要的分析和處理，并寫出用不確定度表示的結(jié)果。解：按格拉布斯準(zhǔn)則判斷測(cè)量列中是否存在粗大誤差。按大小順序?qū)y(cè)量列重新排列如下：0.600，0.661，0.664，0.665，0.666，0.672，0.678，0.698計(jì)算子樣算術(shù)平均值 和標(biāo)準(zhǔn)誤差估計(jì)值x18x x i8i11 8 x x 2( ) 0.02881i

22、i1選危險(xiǎn)率 5查格拉布斯準(zhǔn)則臨界值表得(n, ) g 當(dāng) n8 g）2.030010 /25過裝控整理計(jì)算測(cè)量中最大和最小測(cè)定值的殘差，并用格拉布斯準(zhǔn)則判定v（1）-0.063v(8)=0.035|v g ） 0.057因?yàn)?故 x(1)=0.600 為在危險(xiǎn)率5時(shí)被判定為壞值，應(yīng)刪除。去掉 x（1）后再重新計(jì)算余下測(cè)量值的算術(shù)平均值 x 和標(biāo)準(zhǔn)誤差估計(jì)值。此時(shí) n717 xix7i117 ( ) 0.016x x 2我的計(jì)算結(jié)果為 0.01371ii1再次查表按 5，n7 得 g(7,5)=1.94余下測(cè)量值殘余誤差v（1）-0.011v(8)=0.026而 g(7,5)=0.031 我的

23、計(jì)算結(jié)果為 0.025 v(7) 均小于0.031故不存在壞值。由于 v(8)，說明還有壞值。這樣一下結(jié)果就有問題。顯然 v和其不確定度 u（ x ）可用貝塞爾公式求標(biāo)準(zhǔn)誤差 s（ x ）得到0.0167u（ x ）s（ x ）0.006n所以用不確定度表示的測(cè)量結(jié)果為 ( ) 0.672 0.006u x x（MPa）i2.9 重復(fù)多次測(cè)量某混合氣體中氧含量，得到讀數(shù)平均值為 11.75，有 68.3的測(cè)量值的誤差在 0.5以內(nèi)，若該誤差服從正態(tài)分布，問測(cè)量值在多大的置信區(qū)間內(nèi)，其出現(xiàn)的概率是 99.7？解：在x若其誤差在 0.5以內(nèi)時(shí)出現(xiàn)的概率為 68.3。時(shí)，當(dāng)測(cè)量誤差服從正態(tài)分布則該測(cè)

24、量列的標(biāo)準(zhǔn)誤差若出現(xiàn)概率為 99.7，此時(shí)屬于極限誤差范圍，其置信區(qū)間應(yīng)為 3 1.5。故得此時(shí)置信區(qū)為11.751.5，11.751.5，即10.25，13.25。 4.1 什么是壓力？工程技術(shù)中流體壓力如何分類？壓力的法定計(jì)量單位是什么？答：壓力是流體介質(zhì)垂直均勻地作用在單位面積上的力。工程技術(shù)中，按參照點(diǎn)不同，流體壓力可分為：差壓、絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓力（真空度）及大氣壓力。 Pa1N/m24.3 應(yīng)變式壓力變送器測(cè)壓原理是什么？金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片有什么不同點(diǎn)？11/25過裝控整理答：將金屬應(yīng)變片貼在彈性元件上，或在半導(dǎo)體硅片上擴(kuò)散生成應(yīng)變電阻。當(dāng)被測(cè)壓力作用在彈性元件或硅片上時(shí)

25、產(chǎn)生彈性變形，則應(yīng)變電阻同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變，從而引起電阻值發(fā)生變化，最后通過測(cè)量電路將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)。則被測(cè)壓力與輸出電信號(hào)成對(duì)應(yīng)關(guān)系。金屬應(yīng)變片的原理是應(yīng)變效應(yīng)，其應(yīng)變靈敏度系數(shù)為常數(shù)，并且靈敏度系數(shù)較小，一般為 2 左右。半導(dǎo)體應(yīng)變片的原理是壓阻效應(yīng)，其應(yīng)變靈敏度系數(shù)較大，一般是金屬應(yīng)變片的 50100 倍，而且其值隨晶向及半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)不同而變化，并且靈敏度系數(shù)有正、負(fù)之分。4.4 壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？需要采取的溫補(bǔ)措施有哪些？答：壓阻式壓力傳感器由于采用硅片上擴(kuò)散半導(dǎo)體電阻組成的應(yīng)變式壓力測(cè)量系統(tǒng)，因此它的特點(diǎn)是：精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕

26、、結(jié)構(gòu)簡單等。適用于惡劣環(huán)境工作。由于是半導(dǎo)體材料，因此溫度補(bǔ)償措施很重要。常采用零點(diǎn)溫度補(bǔ)償和靈敏度溫度補(bǔ)償兩部分措施。4.5 球平面型電容差壓變送器結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)？答：采用球平面式結(jié)構(gòu)除了有較高的靈敏度和得到較大的電容相對(duì)變化量外，其最大的優(yōu)點(diǎn)是很容易實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，而且保護(hù)可靠。當(dāng)發(fā)生過壓時(shí)，測(cè)量膜片與球面固定電極相貼合，在電極表面涂一層絕緣漆，防止電極短路。4.6振弦式壓力變送器有什么特點(diǎn)？振弦的固有振動(dòng)頻率與哪些因素有關(guān)？答：振弦式壓力變送器是一個(gè)機(jī)械與電磁耦合振蕩系統(tǒng)，它輸出是頻率信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示。振弦的固有1 T振動(dòng)頻率與弦的有效長度 ，及弦的張力 T、弦線密度 有關(guān)，可

27、表示為 f0 l 。4.8 簡述壓力表的選擇原則？答：根據(jù)被測(cè)壓力大小，確定儀表量程。被測(cè)壓力穩(wěn)定時(shí)，最大壓力值不能超過滿量程的3/4，被測(cè)壓力波動(dòng)較大時(shí)，最大壓力值不能超過滿量程的 2/3。為了保證測(cè)量精度，被測(cè)壓力值不應(yīng)低于全量程的 1/3。根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測(cè)量誤差確定儀表精度。在滿足測(cè)量要求條件下，盡量選擇精度低的價(jià)廉耐用儀表。選擇時(shí)要考慮被測(cè)介質(zhì)特性，如溫度、黏度、腐蝕性等。還要考慮現(xiàn)場(chǎng)使用條件，如高溫、潮濕、振動(dòng)等。以此確定壓力儀表的種類及型號(hào)。49 若被測(cè)壓力變化范圍為 0.51.4MPa，要求測(cè)量誤差不大于壓力示值的5?？晒┻x擇的壓力表規(guī)格有：量程為 1.6MPa，02.5MP

28、a，04MPa，精度等級(jí)為：，2.5級(jí)三種。試選擇合適量程和精度的壓力表？解：先考慮量程應(yīng)選擇 02.5MPa的壓力表，被測(cè)壓力 1.4MPa 在其合理的使用范圍內(nèi)。此表精度為 1.5 級(jí)，則可能產(chǎn)生的最大誤差為 (2.50)MPamaxMPa。 0.5)5題意要求測(cè)量誤差不大于壓力示值的 5，當(dāng)于相絕對(duì)誤差為 因?yàn)?，故選擇量程為 0，精度為 1.5 級(jí)的壓力表。max4.10 某 P-Si的（100）晶面組成的壓阻器件膜片上，要求沿晶向擴(kuò)散 N-Si壓敏電阻，切向電阻、徑向電阻RR( ) ,( )各兩個(gè)組成全橋電路。試求：切向和徑向的電阻相對(duì)變化量計(jì)算公式，并設(shè)計(jì)四個(gè)壓敏電阻在膜RRrt 0

29、.35片上的位置。膜片泊松比 。12 /25過裝控整理解：在（100）晶面上擴(kuò)散N-Si 壓敏電阻。如題圖（）所示兩個(gè)徑向電阻的晶向?yàn)?，兩個(gè)切向電阻的晶 n ；晶向的方向余 1向?yàn)橄惹?N-Si 壓敏電阻和值，并查表晶向的方向余弦l m111ltn m 1弦l。故222 ) l m m n l n 212121212121l )() l l m m n n 112 21 2212221222t1211124412又知圓膜片表面受壓力后應(yīng)力沿半徑方向分布公式為徑向應(yīng)力3p ) r x 22hr2切向應(yīng)力3pr )x 3228ht2式中，p 被測(cè)壓力；h 膜片厚度；r 膜片半徑。得徑向電阻相對(duì)變化

30、量為3p1116h2R( ) r ) x )22Rrlrtt切向電阻相對(duì)變化量為3pR( ) r )x (522R16h2tlttrRR( ) ( )表達(dá)式可知：由和RRtr當(dāng) x0 即膜片中心點(diǎn)位置、電阻相對(duì)變化量相等，均有最大絕對(duì)值的負(fù)數(shù)。即3pr RR2( ) ( ) )1116h2RRrt 120010 0.35，故查表可知：12 m /N，211RRpr2( ) ( ) 2.5710 010RRh2rt當(dāng) xr 時(shí)即膜片邊緣處，RR( ) 0( ) 0當(dāng)時(shí)，x/r0.538，時(shí)，x/r1.34。RRrt所以 N-Si 壓敏電阻在晶向上電阻相對(duì)變化量RxRx( ) f( ) ( ) f

31、( )，RrRrrt特性曲線如圖 4.9(b)所示。現(xiàn)設(shè)計(jì)全橋電路圖，根據(jù)圖 4.9（b）曲線，擴(kuò)散電阻取兩組互為差動(dòng)并且電阻相對(duì)變化量取值要大，確保橋路輸出電壓足夠大。取電阻位置如圖 4.9c）R 和R 在 x0 圓心處，則2413 /25過裝控整理RRpr22.5710102RRh224R此時(shí)為負(fù)值其絕對(duì)值為最大。RRR( ) 另兩片R 、 R 取為徑向電阻，并滿足條件。13RRrmax解方程3p3pr )x )11112216h216h25)x 0.762得r即電阻R 和 R 在半徑 x0.762r 圓周上，晶向?yàn)?。則滿足13R RRRprh2 2.5710104132RRRR21324

32、將四個(gè)電阻接入圖 4.9（d）橋路中組成全橋電路，此種接法即可提高輸出信號(hào)電壓靈敏度，又可以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化。C CI ，其中I 為恒流源。如題圖 4.8（）所示。感壓膜片4.11 已知球平面電容差壓變送器輸出電流 ILHHC CCCL K (p p ) K電極 1的撓度 y與差壓成正比 y，為比例系數(shù)，、3為球面形固定電極。試證明輸出電流 IHLp p p與差壓成正比。HL p 0，有C C C時(shí) p解：設(shè)初始狀態(tài) pHLLH0 p 0時(shí) pC C，并可畫出圖 4.8（c）當(dāng) p，膜片 1 靠近球面電極 3 如圖 4.8（b）中虛線所示則此時(shí)HLLH所示的等效電路圖，其C 為膜片變形后位置和

33、初始位置之間假設(shè)的電容值，可求出AC C0C AC CH0AC C0C AC CLA0將C 和C 表達(dá)式代入輸出電流表達(dá)式，化簡后可得HLC CCCI I CILHH0C CCLA14 /25過裝控整理而電容C 與膜片撓度 y 成反比，可寫為AKC K 為比例系數(shù)AAyA K (p p )由 I 和C 二式及撓度表達(dá)式 y可推導(dǎo)出AHLCCC y0KC K I0I I CI C(p p )C0KHLAAAC K I0令 KC 為常數(shù)KA K(p p ) p，即 I 與 p成正比。故證明IHL 5.1 溫標(biāo)的三要素是什么？常用的溫標(biāo)有哪些？它們之間有什么關(guān)系？答：溫標(biāo)的三要素是：可實(shí)現(xiàn)的固定定義

34、點(diǎn)溫度。表示固定點(diǎn)之間溫度的標(biāo)準(zhǔn)儀器。確定相鄰固定點(diǎn)溫度的內(nèi)插公式，即溫標(biāo)方程。oF ）及國際實(shí)用溫標(biāo)（ITS-905 t 32)華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)換算公式為t；9CFT 273.15熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)換算公式為tCK5.2 熱電偶測(cè)溫原理是什么？熱電偶回路產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件是什么？答：熱電偶是利用熱電效應(yīng)制成的溫度傳感器。把兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A和 B組成閉合回路，將它們的兩個(gè)接T,T )點(diǎn)分別置于不同溫度的熱源中，則回路內(nèi)將產(chǎn)生熱電勢(shì)E。AB0熱電偶回路產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件是： N必須是兩種不同材料組成的回路，其電子密度 N。ABT兩端接點(diǎn)溫度不同，即T。05.3 熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要

35、進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心男?？答：熱電偶測(cè)溫時(shí)，用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度并不是 0，而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度與熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端為 0時(shí)得到的，與它配套的顯示儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線刻度的，而操作室溫度一般高于 0，而且不恒定，此時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然偏小，且隨環(huán)境溫度變化而變化，使測(cè)溫結(jié)果產(chǎn)生誤差。因此需對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。冷端溫度補(bǔ)償常采用的方法有：恒溫法使冷端保持 0；計(jì)算修正法；橋路自動(dòng)補(bǔ)償法；補(bǔ)償熱電偶法等。5.4 試述熱電阻測(cè)溫原理？常用熱電阻的種類及 R 各為多少？015 /25過裝控整理答：熱電阻是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨

36、溫度而變化的特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻 R 與環(huán)境溫度 t 有一定的函數(shù)關(guān)系。PtPt，t=0式的電阻值分別為 100 和 10 ；RR常用熱電阻有：鉑電阻：分度號(hào)和分度號(hào)1001000CuCu，t=0式的電阻值分別為 100 和 50 。RR銅電阻：分度號(hào)和分度號(hào)10050005.5 熱敏電阻測(cè)溫有什么特點(diǎn)？熱敏電阻可分為幾種類型？答：熱敏電阻可用來測(cè)量-100+300的溫度，與金屬熱電阻相比，它具有如下特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；電阻率大，可做成體積小而阻值大的電阻體，連接導(dǎo)線電阻變化影響可以忽略；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可測(cè)微小空間及點(diǎn)溫度；熱慣性小，適于快速測(cè)量。按溫度系數(shù)分類熱電阻可

37、分為：正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)三類熱敏電阻。用于溫度測(cè)量的常采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。5.6 輻射測(cè)溫方法的特點(diǎn)是什么？常用的輻射式測(cè)溫儀有幾種？答：輻射測(cè)溫方法是利用物體輻射能與本身溫度有一定函數(shù)關(guān)系的原理進(jìn)行測(cè)量的，這種測(cè)溫方法的熱交換以輻射方式進(jìn)行。它是一種非接觸式測(cè)溫方式，不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，測(cè)溫上限高，動(dòng)態(tài)性能好，靈敏度高，可測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)象的溫度。常用的輻射測(cè)溫儀可分為三大類：光學(xué)式高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)和比色高溫計(jì)。5.7 什么是光學(xué)高溫計(jì)的亮度溫度？它與實(shí)際被測(cè)溫度有什么關(guān)系？答：光學(xué)高溫計(jì)的亮度溫度是指在波長為 的單色輻射中，若物體在溫度 T 時(shí)的亮度與絕對(duì)黑體在

38、溫度T 時(shí)亮度s相等，則把絕對(duì)黑體的溫度T 稱為被測(cè)體在波長 時(shí)的亮度溫度。s亮度溫度T 與實(shí)際溫度 T 之間的關(guān)系式為s1 1 T T C1s2式中：C 為常數(shù)； 為物體在該波長下黑度系數(shù)。由于 1，所以T T。2s5.8 如題圖 所示熱電偶回路，只將電極一根絲插入冷筒中作為冷端，t為待測(cè)溫度，問這段導(dǎo)線應(yīng)采用哪種導(dǎo)線（是 、B還是銅線）？說明原因。對(duì)t 和t 有什么要求？為什么？12解：C這段導(dǎo)線應(yīng)用導(dǎo)線代替，并且要求t t 。因?yàn)檫@相當(dāng)于由于和B兩種材料組成的熱電回路，t 為12熱端，0是冷端，加入第三根導(dǎo)線是銅線在分開點(diǎn)處溫度 t t 時(shí)測(cè)量回路電勢(shì)不變，仍為E2t)。這就1AB是熱電

39、偶的中間導(dǎo)體定律。CuR5.9 一支分度號(hào)為的熱電阻，在 130時(shí)它的電阻 是什么？要求精確計(jì)算和估算。100t解：精確計(jì)算如下。應(yīng)根據(jù)銅電阻體電阻溫度特性公式，計(jì)算如下R R )32t0CuR4.289103 1/；銅電阻在 0時(shí)阻值， 100 ；、C 為分度系數(shù)，具體值如下：式中R 為010002.133101.233109 /() 。則7 /() ；C2316 /25過裝控整理4.28910 2.13310 130 1.23310 3R 100（1）3729t155.667 R t) ，式中，得若近似計(jì)算可根據(jù)Rt0R 0.00425130) 155.25t1.4280另一種近似計(jì)算法可

40、以根據(jù)R R計(jì)算1000R R1.428R RR t R t R010000100100t00 155.64 R 5.10 已知某負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在溫度為 298K時(shí)阻值R 303K時(shí)阻值。TT12試求該熱敏電阻的材料常數(shù) B 和 298K時(shí)的電阻溫度系數(shù) 是多少？ntn1 1 R B ( ) ，解：根據(jù)負(fù)溫度系數(shù)電阻溫度特性R公式，代入已知條件T， R0nT T1T1T0T ， R ，解出：2T2lnR lnRln3144ln2772B 2274TT1121 1材料常數(shù)1KnT T298 303121dRBT ，與T2成反比，在 T298K時(shí)，溫度系數(shù)TnR dTTtn2 /K25.11

41、 用分度號(hào)為 K的鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為 500，而這時(shí)冷端溫度為 60。試問：實(shí)際溫度應(yīng)為多少？如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在 20，此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？解 500時(shí)，查表可得此時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為 20.64mV，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即 E t,t 20.644mV0同樣，查表可得： E t ,0 E 2.436mV0 則E t E t,tE t 0020.642.43623.076mV由 23.076mV 查表可得：t557。即實(shí)際溫度為 557。17 /25過裝控整理當(dāng)熱端為 557，冷端為 20時(shí)，由

42、于 E（20，0）0.798mV，故有： E t E t,t E t 0023.0760.79822.278mV由此電勢(shì)，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為 538.4。5.12 現(xiàn)用一支鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)某換熱器內(nèi)溫度，其冷端溫度為 30，而顯示儀表機(jī)械零位為 0，這時(shí)指示值為 400，若認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為 430，對(duì)不對(duì)？為什么？正確值為多少？解：不對(duì)。因?yàn)閮x表機(jī)械零位在 0與冷端 30溫度不一致，而儀表刻度是以冷端為 0刻度的，故此時(shí)指示值不是換熱器真實(shí)溫度 t。必須經(jīng)過計(jì)算、查表、修正方可得到真實(shí)溫度 t 值。由題意首先查熱電勢(shì)表，得E(400,0) 16.397mV， E(30,0) 1.2

43、03mV實(shí)際熱電勢(shì)為實(shí)際溫度 t與冷端 30產(chǎn)生的熱電勢(shì)，即 E t E(400,0) 16.397mV E t(30,0) 16.3971.20317.600mV而 E t E查熱電勢(shì)表得 t428.4。由以上結(jié)果說明，不能用指示溫度與冷端溫度之和表示實(shí)際溫度。而是采用熱電勢(shì)之和計(jì)算，查表得到的真實(shí)溫度。5.13 用套管式溫度計(jì)測(cè)量管道內(nèi)蒸汽溫度，已知套管壁厚為 1.5mm，長度為50mm，套管導(dǎo)熱系數(shù) W/m， 蒸汽與套管間對(duì)流系數(shù)蒸汽實(shí)際溫度是多少？W/m，并忽略輻射換熱。當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)為 160，管壁溫度為 40時(shí)，求：如果要求測(cè)量誤差小于 0.5，溫度計(jì)插入管道的最小深度是多少？U解：

44、首先計(jì)算溫度系統(tǒng)的數(shù)群mf U dW/m；套管周長 ；套管的橫截其中：套管導(dǎo)熱系數(shù)W/m；蒸汽與導(dǎo)管之間對(duì)流系數(shù)， 為壁厚 1.5mm。將以上各值代入 m 計(jì)算如下 d 面積 f100dm 40.82 1/m（ ）40d 1.5103 40.825010 2.041當(dāng)插入長度 50mm 時(shí)，ml3ml的雙曲余弦為1cosh() (e e ) 2由誤差表達(dá)式t t實(shí)t t實(shí)1測(cè)cosh()0其中：t160，t 40代入上式計(jì)算解出測(cè)0t 203.4實(shí)18 /25過裝控整理要求誤差 1即0.005cosh(ml)可算出 ml66l 0.147m所以得溫度計(jì)插入最小深度40.826.1 什么是流量和

45、總量？有哪幾種表示方法？相互之間的關(guān)系是什么？答：流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量，即瞬時(shí)流量?？偭恳卜Q累計(jì)流量，是指在一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量總和。流量可分為體積流量 q 和質(zhì)量流量 q ，可表示為vmvtmtq v， q q 。他們之間的關(guān)系為： q（ mmv他們與瞬時(shí)流量之間的關(guān)系為t2 q vm t2 q 體積總量 v，質(zhì)量總量。m116.2 浮子流量計(jì)與差壓流量計(jì)測(cè)量原理有何異同？2p s答：浮子流量計(jì)與差壓流量計(jì)均為節(jié)流式測(cè)量儀表，它們的體積流量方程式均可表示為q，式vds中： 為流速膨脹系數(shù)； 為流量系數(shù)； 為節(jié)流面積； p為節(jié)流件前后差壓； 為被測(cè)介質(zhì)密度。dp不同

46、點(diǎn)是浮子式流量計(jì)的節(jié)流體為浮子，它是恒差壓，變面積s ，輸出信號(hào)是用浮子高度表示 q ；而差dvp壓式流量計(jì)的節(jié)流件是孔板，它是恒節(jié)流面積 s ，變差壓，用差壓的變化表示被測(cè)流量 q 。dv6.3 簡述渦輪流量計(jì)組成及測(cè)量原理？答：渦輪流量計(jì)是由渦輪流量傳感器和流量顯示儀表組成，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)體積流量和累積流量的計(jì)量。其原理是通過安裝在被測(cè)管道上的渦輪流量傳感器，將流體的流速轉(zhuǎn)換為安裝在管內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)速，然后通過f K磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成正比的頻率電信號(hào)。測(cè)出頻率表示相應(yīng)流量值，即 q，K 為渦輪流v量計(jì)系數(shù)。6.4 超聲流量計(jì)的特點(diǎn)是什么？其測(cè)速方法有幾種？答：超聲流量計(jì)主要特點(diǎn)是：

47、適用于大管徑、大流量及各類明渠、暗渠流量測(cè)量；對(duì)介質(zhì)無特殊要求，不僅可以測(cè)氣體、液體，甚至對(duì)雙相流介質(zhì)流體流量也可以測(cè)量；是一種非接觸式測(cè)量儀表，所以不破壞流體的流場(chǎng)，無壓力損失，并可以測(cè)強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性流體流量；它的測(cè)量準(zhǔn)確度受流體溫度、壓力、黏度、密度影響極小；測(cè)量范圍度寬，一般可達(dá) 。超聲測(cè)速方法常用有：傳播速度差法、頻差法及多普勒法。6.5 采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測(cè)流量時(shí)，流體應(yīng)滿足的測(cè)量條件是什么？答：流體應(yīng)滿足的條件有流體在管道內(nèi)應(yīng)是滿管流狀態(tài)，被測(cè)介質(zhì)全部充滿管道，并且是連續(xù)流動(dòng)；流體在管內(nèi)處于湍流狀態(tài)，并且是單相流，定常流狀態(tài)；節(jié)流裝置前后設(shè)有直管段，一般前面為 10D，后

48、面為 5D（D6.6 簡述相關(guān)法測(cè)量氣液兩相流的原理？答：其原理是在測(cè)量管段取兩個(gè)控制截面 A與 B，兩者相距一段較小的距離 L，在這段距離之中認(rèn)為流體各相成分19 /25過裝控整理含量是不變的。如在截面 A處布置一臺(tái)探測(cè)器測(cè)定兩相中一相的含量隨時(shí)間變化曲線 x(t)，在截面 B處布置另一臺(tái)探測(cè)器測(cè)定同一相的含量隨時(shí)間變化曲線 Y(t)。然后比較曲線 x(t)和 Y(t)找出形狀相同峰值之間的相距時(shí)間t應(yīng)代表該相流體從 A截面流到 B截面的時(shí)間。由于已知 A和 B相距的距離為 L，則可計(jì)算出兩相流體的體積流量 q 為vq vt式中：A為管道橫截面積；K為速度偏差系數(shù)。6.7 簡述電容層析成像技

49、術(shù)是如何完成被測(cè)介質(zhì)圖像重建的？答：電容層析成像（PT 系統(tǒng)）主要由陣列式電容傳感器、電容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像重建計(jì)算機(jī)三部分組成的。傳感器將兩相流體的分布轉(zhuǎn)化為電容信號(hào)輸出；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則將這些電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并傳給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)則依據(jù)一定的圖像重建算法完成圖像重建工作。6.8 橢圓齒輪流量計(jì)的半月形空腔體積為 ，今要求機(jī)械齒輪每轉(zhuǎn)一周跳一個(gè)字代表 100L速比應(yīng)為多少？解：橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量 q 為vq 4nvv式中：n 為橢圓齒輪轉(zhuǎn)速（r/sv 為半月形腔體積（因?yàn)?v0.5L， q 100L。由上式可求出 n 值v100n v v 40.5q50（r/s）總之，機(jī)械齒輪轉(zhuǎn)一周跳

50、一個(gè)字，代表 100L時(shí)，橢圓齒輪要轉(zhuǎn) 50周，因此減速比為 1/50。6.9 檢定一臺(tái)渦輪流量計(jì)，當(dāng)流過 16.05m 流體時(shí)，測(cè)得輸出脈沖為 41701 個(gè)，求其儀表流量系數(shù) K值。3解：根據(jù)渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)定義可知fK qv由題意已知 f41701 1/s， q 16.05 m/s，代入上式計(jì)算得3vK （m ）0 106.10 用差壓變送器與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置配套測(cè)介質(zhì)流量。若差壓變送器量程是4 Pa，對(duì)應(yīng)輸出電信號(hào)是 0m /h310mADC 0320。求：差壓變送器輸出信號(hào)為 6mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的差壓值及流量值各為多少？解：因?yàn)椴顗鹤兯推鞯妮敵鲭娏餍盘?hào)與輸入差壓值成正比。故有0 p06解得

51、p6000Pa 為對(duì)應(yīng) 6mA電流時(shí)的輸入差壓。20 /25過裝控整理因?yàn)榱髁颗c差壓平方根成正比，故可得到 qv248 m /h解得 q為對(duì)應(yīng) 6mA電流時(shí)的被測(cè)流量。3v6.11 某轉(zhuǎn) 子流量計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水 進(jìn)行標(biāo)定，量程范圍為 1001000L/h，轉(zhuǎn)子材 質(zhì)為不銹鋼（密度為7.90g/cm 0.791g/cm 的甲醇，問（1）體積流量密度校正系數(shù) K 是多少？（2）流量計(jì)測(cè)330甲醇的量程范圍是多少？1）因甲醇的粘度與水的粘度相差不大，因此可以用下式計(jì)算密度校正系數(shù) K ：0( )K f( )0f分別為轉(zhuǎn)子密度、被測(cè)液體密度和標(biāo)定液體密度。水式中 、f測(cè)7.900.791 1.0K

52、1.1407.901.0 0.791K Q（2）量程范圍用下式計(jì)算： Q測(cè)0水QQ1.14100114L/hL/h測(cè)min1.141001140測(cè)max所以，量程范圍為 1141140L/h 甲醇。450 m /h6.12 用電磁流量計(jì)測(cè)某導(dǎo)電介質(zhì)流量，已知測(cè)量管直徑 D240mm q3v度 B0.01T，求：檢測(cè)電極上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是多少？解：由電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq4q而介質(zhì)的平均流速 uvv2DD24由以上兩式可得4q B 44500.01e 6.635103Vv 0.24 3600 D0.8kPat kPa，。6.13 用孔板測(cè)氣體介質(zhì)流量，給定設(shè)計(jì)參數(shù)為 pp1t1m /h，求

53、實(shí)際流量？現(xiàn)場(chǎng)儀表指示為 38003解：由氣體狀態(tài)方程可推導(dǎo)出如下結(jié)果，即21 /25過裝控整理q pq pv11T1TpTq所以流量 q1pTv113800 m /h p T K，1把 q，KPa，311p 0.8KPa，T293K代入上式計(jì)算得0.5q v m3 /h0.87.1 按工作原理不同物位測(cè)量儀表有哪些類型？答：按其工作原理主要有下列幾種類型：直讀式物位儀表。它們是利用連通器原理，這類儀表有玻璃管液位計(jì)等。差壓式物位儀表。它們是利用液柱或物位堆積對(duì)某點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理。如壓力式物位儀、差壓式物位儀等。浮力式物位儀表。它們是利用浮子高度隨液位變化而改變液體對(duì)浸入液體中浮子的浮力隨液位

54、高度而變的原理。如浮子帶鋼絲繩、浮球帶杠桿和沉筒式液位計(jì)等。電氣式物位儀表。它們把物位的變化轉(zhuǎn)換成電阻、電感或電容的變化，再通過測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)進(jìn)行物位測(cè)量。如電容式物位計(jì)等。核輻射式物位計(jì)。是利用核輻射透過物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物層的厚度而變化的原理。應(yīng)用較多的是射線物位計(jì)。聲波式物位計(jì)。它們是利用物位的變化引起聲阻抗的變化，聲波反射距離的變化等測(cè)知物位。如超聲波物位計(jì)等。光學(xué)式物位計(jì)。利用物位對(duì)光波的遮斷及反射的原理而工作的。光源可以是白熾燈光或激光。如光纖物位計(jì)等。7.2 簡述電容式物位計(jì)測(cè)導(dǎo)電及非導(dǎo)電介質(zhì)物位時(shí)，其測(cè)量原理有什么不同？答：電容式物位計(jì)測(cè)導(dǎo)電介質(zhì)物位時(shí)，是改變電容電

55、極覆蓋面積的方式，它屬于變面積型。當(dāng)測(cè)非導(dǎo)電介質(zhì)物位時(shí)，相當(dāng)于電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生變化，它屬于變介質(zhì)型電容傳感器。7.3 超聲物位計(jì)的測(cè)量原理是什么？超聲探頭是根據(jù)什么原理構(gòu)成的？影響超聲物位計(jì)測(cè)量精度因素是什么？答：超聲物位計(jì)是根據(jù)回聲測(cè)距的原理進(jìn)行測(cè)量的。超聲探頭是根據(jù)壓電元件的壓電效應(yīng)原理制造成換能器，包括發(fā)射器和接收器兩部分。影響超聲物位計(jì)測(cè)量精度的主要因素是超聲波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)密度有關(guān)，而密度又是介質(zhì)溫度及壓力的函數(shù)，尤其是溫度變化時(shí)，聲速變化較大，使測(cè)量誤差增大，因此實(shí)際測(cè)量中必須對(duì)聲速進(jìn)行校正。目前常采用的聲速校正法有固定距離標(biāo)志法、固定校正具法和活動(dòng)校正具法等

56、。7.4 微波法測(cè)物位有何特點(diǎn)？探測(cè)器測(cè)時(shí)間方法有哪些？答：微波測(cè)量具有良好的定向輻射性，并且傳輸性能良好，在傳輸中受火焰、灰塵、煙霧及強(qiáng)光影響很小。介質(zhì)對(duì)微波的吸收與介質(zhì)常數(shù)成比例，水對(duì)微波的吸收最大，基于上述特點(diǎn)對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量。其主要特點(diǎn)是沒有可動(dòng)部分、不接觸介質(zhì)，沒有測(cè)量盲區(qū)可以測(cè)量大型固定頂罐和浮頂罐內(nèi)腐蝕性，高黏性，有毒液體的液位。而且測(cè)量精度不受被測(cè)介質(zhì)溫度、壓力影響。7.5 全反射型光纖液位計(jì)的組成原理是什么？答：全反射型光纖液位計(jì)由液位敏感元件、傳輸光信號(hào)的光纖、光源及光檢測(cè)元件組成。光纖液位傳感元件是由棱鏡上燒結(jié)或粘結(jié)兩根大芯徑石英光纖構(gòu)成的。兩根光纖中一根與光源耦合稱為發(fā)射

57、光纖；22 /25過裝控整理另一根與光電元件耦合，稱為接收光纖。棱鏡角度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下條件：當(dāng)棱鏡位于氣體中光源經(jīng)發(fā)射光纖到棱鏡與氣體介面時(shí)產(chǎn)生全反射，即入射光全部被光電檢測(cè)元件接收。而棱鏡位于液體中，則由于液體折射率比空氣大，使入射光的全反射條件被破壞，光線將漏到液體中一部分，使光電檢測(cè)器收到的光信號(hào)減弱，以此來判斷棱鏡是否接觸到液面，從而測(cè)量液位。7.6 如題圖 7.6（a）所示，圓筒形金屬容器中心放置一個(gè)帶絕緣套管的圓柱形電極用來測(cè)介質(zhì)液位。絕緣材料相對(duì)介電常數(shù)為 ，被測(cè)液體相對(duì)介電常數(shù)為 ，液面上方氣體相對(duì)介電常數(shù)為 ，電極各部分尺寸如圖 7.6（a）123所 示，并 忽略底 面電容 。求： 當(dāng)被測(cè)液 體為導(dǎo) 體及非 導(dǎo)體時(shí) 的兩種 情況下 ，分別 推導(dǎo)出 傳感器特 性方程C f(H)。H王化祥習(xí)題原稿 p45, t7-6題圖 7.6解：根據(jù)題意畫出該測(cè)量系統(tǒng)等效電路如圖