測(cè)控課后習(xí)題答案

1-2.典型檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式怎么樣的？各單元主要起什么作用？

（1）被控對(duì)象：是控制系統(tǒng)的核心、它是以單輸入單輸出、也可以是多輸入多輸出

（2）檢測(cè)單元：是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)、它完成對(duì)所有被控變量的直接測(cè)量

同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)的間接測(cè)量

（3）變送單元完成對(duì)被測(cè)變量信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸、其轉(zhuǎn)換結(jié)果符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)制式

（4）顯示單元：是控制系統(tǒng)的附屬單元、它將檢測(cè)單元獲得的有關(guān)參數(shù)、通過(guò)適當(dāng)方式顯

示操作人員

（5）調(diào)節(jié)單元：完成調(diào)節(jié)控制規(guī)律的運(yùn)算、它將變送器傳輸出來(lái)的測(cè)量信號(hào)與給定值

進(jìn)行比較、并對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算、以輸出作為控制信號(hào)

（6）執(zhí)行單元：是控制系統(tǒng)實(shí)施控制策略的執(zhí)行機(jī)構(gòu)它負(fù)責(zé)將調(diào)節(jié)器的控制輸出信號(hào)按執(zhí)

行機(jī)構(gòu)的

需要產(chǎn)生出相應(yīng)信號(hào)、以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的調(diào)節(jié)作用

1-6.什么是儀表的靈敏度和分辨率？?jī)烧唛g存在什么聯(lián)系？

靈敏度是儀表對(duì)被控參數(shù)變化的靈敏程度、分辨率是輸出能相應(yīng)和分辨率的最小輸入量

分辨率是靈敏度的?種一般來(lái)說(shuō)儀式的靈敏度越高分辨率也越高

L7.儀表的精度是如何確定的？

是用允許的最大引用誤差去掉百分號(hào)后的數(shù)字來(lái)衡量的

2-0.產(chǎn)生誤差的原因

1、被檢測(cè)物理模型的前提條件屬理想條件、與實(shí)際檢測(cè)條件有出入

2、測(cè)量器件的材料性能或制作方法不佳使檢測(cè)特性隨時(shí)間而發(fā)生劣化

3、電氣、空氣壓、油壓等動(dòng)力源的噪音及容量的影響

4、檢測(cè)線路接頭之間存在接觸電勢(shì)或接觸電阻

5、檢測(cè)系統(tǒng)的慣性即延遲傳遞特性不符合檢測(cè)的目的要求、因此要

同時(shí)考慮系統(tǒng)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性

6、檢測(cè)環(huán)境的影響、包括溫度、氣壓、振動(dòng)、輻射

7、不同采樣所得測(cè)量值的差異造成的誤差

8、人為的疏忽造成誤差、包括個(gè)人讀表偏差、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的深淺、體力及精神狀態(tài)等

9、測(cè)量器件進(jìn)入被測(cè)對(duì)象、破壞「所要測(cè)量的原有狀態(tài)

10、被測(cè)對(duì)象本身變動(dòng)大、易受外界干擾以至測(cè)量值不穩(wěn)定。

3-2.說(shuō)明鎖定放大原理在檢測(cè)系統(tǒng)中的作用？

檢測(cè)埋沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)時(shí)、可以主動(dòng)調(diào)制信號(hào)、抑制

噪聲、專門提取微弱信號(hào)幅值和相位等有效信息

3-3.利用檢測(cè)方程式說(shuō)明補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

3-5.總結(jié)多遠(yuǎn)檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)所在：

（1）在復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)中、往往是檢測(cè)信號(hào)里已包含了所需要的信息、但并不能、直接反

應(yīng)所需要的信息、而且在檢測(cè)精度要求高的情況下、作為信號(hào)轉(zhuǎn)換的傳感器不止一個(gè)、是用

多個(gè)傳感器或不同類型傳感器群、實(shí)現(xiàn)高度智能檢測(cè)功能、是檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)

（2）隨著半導(dǎo)體材料及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、也促使人們對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的智能檢測(cè)的需求越來(lái)

越大、并且是多元化檢測(cè)成為可能

4-2.熱電偶的測(cè)溫原理和熱電偶測(cè)溫的基本條件是什么？

原理：基于熱點(diǎn)效應(yīng)即將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體練成閉合回路、當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同

時(shí)、回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)。

基本條件：兩種不同的導(dǎo)體材料構(gòu)成回路、兩端接點(diǎn)處的溫度不同。

4-7.以電橋發(fā)測(cè)定熱電阻的電阻值時(shí)、為什么常采用三線接線的方法？

三線制方式是在熱電阻的一端兩根導(dǎo)線、另一端連接?根導(dǎo)線、當(dāng)熱電阻與測(cè)量電橋諛用時(shí)、

分別將兩端引線接入兩個(gè)橋臂、就可以較好地消除引線阻影響、提高測(cè)量精度。

4-13.光纖溫度傳感器有什么特點(diǎn)？它可以應(yīng)用于那些特殊場(chǎng)合？

特點(diǎn)：靈敏度高、電絕緣性能好、可適用于強(qiáng)烈電磁擾、強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境、體積小、

重量輕、可彎曲可實(shí)現(xiàn)不帶電的全光型探頭、特殊應(yīng)用：可適用于強(qiáng)烈電磁干擾、強(qiáng)輻射的

惡劣環(huán)境。

6-2.以橢圓齒輪流量計(jì)為例、說(shuō)明容積式流量計(jì)的工作原理？

橢圓齒輪流量計(jì)的測(cè)量本體友一對(duì)相互齒合的橢圓齒輪和儀表殼體構(gòu)成、其工作原理如圖、

兩個(gè)橢圓齒輪A/B在進(jìn)行出口流體壓力差的作用下、交替地相互驅(qū)動(dòng)、并各自繞軸作非角

勻速度轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固定容積內(nèi)的流體一份份地

排出、齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以通過(guò)機(jī)械或其它的方式測(cè)出、從而可以得知流體總流量

6-11渦街流量計(jì)的檢測(cè)原理是什么？常見的旋渦發(fā)生體有哪幾種？如何實(shí)現(xiàn)旋

渦頻率檢測(cè)？

（1）渦街流量計(jì)的檢測(cè)原理是利用流體振蕩的原理進(jìn)行流量測(cè)量、當(dāng)流體流過(guò)非流線型

阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列、旋渦的產(chǎn)生頻率與流體留宿有著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系、測(cè)量頻

率的變化。就可得知流體的流量、

（2）常見旋渦發(fā)生體的形狀有圓柱、三角柱、矩形柱、T型柱以及由以上形狀組合而成的

組合形狀

（3）旋渦頻率的檢出有多種方式、可分為?體式和分體式兩類、?體式的檢測(cè)元件放在旋

渦發(fā)生體內(nèi)、如熱絲式分體式檢測(cè)元件則裝在旋渦發(fā)生體下游、如、壓電式均利用旋渦發(fā)生

時(shí)引起的波動(dòng)進(jìn)行測(cè)量、旋渦頻率采用熱敏電阻檢測(cè)方式、在三角主體的迎面對(duì)稱嵌入兩個(gè)

熱敏電阻、通入恒定電流加熱電阻、使其溫度稍高于流體、在交替產(chǎn)生旋渦的作用下、兩個(gè)

電阻被周期的冷卻、使其阻值改變、阻值的變化有電橋測(cè)出、即可測(cè)得旋渦產(chǎn)生頻率、從而

知流量

7-2.對(duì)于開口容器和密封壓力容器用差壓式液位計(jì)測(cè)量時(shí)有何不同？影響液位

計(jì)測(cè)量精度的因素有哪些？

（1）對(duì)于敝口容器式*P=Pb—Pa=HPG中的Pa為大氣壓、在容器底部或側(cè)面

液位零點(diǎn)處引出壓力信號(hào)、儀表指示的表壓力即反映相應(yīng)的液柱靜壓

（2）密封壓力容器可

用差壓計(jì)測(cè)量液位、差壓計(jì)的正壓側(cè)與容器底部相通、負(fù)壓側(cè)連接容器上部的空氣間、可用

上式求液位高度

（3）影響液位計(jì)測(cè)量精度的因素：液位計(jì)本身的精度、以及液體的溫度

對(duì)其密度的影響、物料本身性質(zhì)如溫度、黏度、頁(yè)面的穩(wěn)定、料面是否規(guī)則

7-3.利用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)、為什么要進(jìn)行零點(diǎn)遷移？如何實(shí)現(xiàn)遷移？

（1）由于測(cè)壓儀表的安裝位置一般不能和被測(cè)容器的最低液位處在同一高度上、因此在測(cè)

量液位時(shí)、儀表的量度范圍內(nèi)會(huì)有一個(gè)不變的附加值、對(duì)于這個(gè)情況、要根據(jù)安裝高度差進(jìn)

行的修正

（2）一般的差壓計(jì)都有調(diào)整零點(diǎn)位置的機(jī)構(gòu)、即可以對(duì)感壓元件預(yù)加一個(gè)作用力、將

儀表零點(diǎn)遷移到與液位零點(diǎn)相重和、這就是零點(diǎn)前移、在儀表安裝位置確定之后、只需

按計(jì)算進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整即可

8-4.比較金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變膜片在檢測(cè)壓力原理上的異同？

相同點(diǎn):均是在收到外力的情況下導(dǎo)致了阻值發(fā)生變化

不同點(diǎn)：（1）金屬應(yīng)變片的金屬電阻絲由于彈性形變的電阻率變化較小?？梢院雎?、而半導(dǎo)

體應(yīng)變膜片單位應(yīng)變的阻值較大。

（2）金屬應(yīng)變片的應(yīng)變靈敏系數(shù)K大約為2、半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏系數(shù)可高到120、半導(dǎo)體

應(yīng)變片反應(yīng)靈敏、體積小

（3）金屬應(yīng)變片在受壓力是阻值變而半導(dǎo)體卻有可能阻值增大。

9-2.簡(jiǎn)述熱導(dǎo)體分析器的工作原理、對(duì)測(cè)量條件有什么要求？

原理：熱導(dǎo)式體分析器是利用不同氣體導(dǎo)熱特性不同的原理進(jìn)行分析的

要求：

（1）混合氣體中背景祖墳的熱導(dǎo)率必須近似相等、并與被測(cè)組分的熱導(dǎo)率有明顯差別、

（2）電源供給熱絲恒定電流、使之維持一定溫度、被測(cè)氣體由小呈小部引入、從小呈上部

派出

（3）熱導(dǎo)池一致放在恒溫裝置中

9-5.氣體相色譜儀的基本環(huán)節(jié)有哪些？各部分的作用是什么？

氣象色譜儀包括分離和分析兩個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)、在測(cè)試時(shí)、使被分析的式樣

通過(guò)色譜儀將混合式樣中的各個(gè)組分分離、再由檢測(cè)器對(duì)分離后的各個(gè)組分進(jìn)行檢測(cè)以確定

各組分的成分和含量

10-3.DDZ-2型和DDZ-3型電動(dòng)單元組合儀表的主要外特性什么？

（1）主要外特征：

DDZ-2型系統(tǒng)儀表采用了印刷電路等工藝、是以晶體管元件為主體的、各單元之間的聯(lián)絡(luò)

信號(hào)約定為0-10ma、電源采用交流220V、各單元的精度一般為0.5級(jí)、

DDZ-3型系統(tǒng)列儀表則是以線性集成電路為主要器件各單元之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用國(guó)際統(tǒng)-

信號(hào)制的4-20MA直流電流進(jìn)行遠(yuǎn)傳、并保留了室內(nèi)1-5V直流電壓的聯(lián)絡(luò)信號(hào)電源采用直

流24V單電源供電。

（2）使用性質(zhì)、測(cè)量方式、原理性連接方式、信號(hào)傳輸方式、組成方式、安裝方式、防爆

能力、運(yùn)算處理方式

104對(duì)常用儀表的輸入輸出特性進(jìn)行線性化處理有哪些方法？

串聯(lián)式儀表的非線性特征是可以通過(guò)多串接一個(gè)非線性環(huán)節(jié)、并適當(dāng)選擇該環(huán)節(jié)的非線性、

使其能夠補(bǔ)償前面?zhèn)€非線性環(huán)節(jié)所造成的非線性特征、從而是整體儀表線性關(guān)系。對(duì)于反饋

式儀表、當(dāng)反饋是儀表的環(huán)節(jié)有足夠大的穩(wěn)態(tài)放大倍數(shù)時(shí)、其輸入輸出特性主要取決于環(huán)節(jié)

上而與環(huán)節(jié)1的關(guān)系不大、因此可以根據(jù)式K=Y/U—Y/F=l、K1、所描述的倒數(shù)關(guān)系、對(duì)

該類儀表進(jìn)行線性化處理、

11-3.在常用的變送器采用哪些基本原理？

力矩平衡原理：工作原理的核心就在于如何把各信號(hào)轉(zhuǎn)變成等效的力矩、測(cè)量出這些力矩達(dá)

到相對(duì)平衡時(shí)產(chǎn)生的微小位移、以備變送器進(jìn)行放大和處理

橋式電路原理：在典型的橋式應(yīng)用電路、其中E表示電源、V表示輸出、a,b兩點(diǎn)間的電勢(shì)

差用Vab表示、則根據(jù)橋式電路的特性可知、當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)、其輸出內(nèi)零即V=0、因

此存在如F關(guān)系：RUR4=R2。R3、由于橋是電路自身帶有電源E、當(dāng)其工作在平衡狀態(tài)

附近、因外部負(fù)載電阻相對(duì)較大時(shí)、電橋外部的輸出電流很小可忽略不計(jì)、其而此時(shí)可以

可以提供的是電動(dòng)勢(shì)。

差動(dòng)式原理:當(dāng)被測(cè)參數(shù)對(duì)象引起位移的一個(gè)敏感元件的特性增加、另?個(gè)敏感元件的特性

則減小且特性增加和減小的量相同而方向相反

12-2.采用開環(huán)式和閉環(huán)式的顯示儀表有什么區(qū)別？主要應(yīng)用范圍是什么？

開環(huán)式模式的顯示儀表由測(cè)量電路和數(shù)據(jù)處理

兩部分環(huán)節(jié)組成、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)一動(dòng)圈式指示為代表、一般是通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)的、

閉環(huán)式模式的顯示儀表可以保持顯示的精確可靠以及儀表的響應(yīng)特性、可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量與顯示

自動(dòng)完成、同時(shí)能夠自動(dòng)跟蹤測(cè)量過(guò)程中平衡狀態(tài)的變遷

應(yīng)用范圍：開環(huán)以動(dòng)圈式儀表為代表、閉環(huán)主要應(yīng)用在帶自動(dòng)平衡的顯示儀表中。

13-5.實(shí)用PID調(diào)節(jié)控制規(guī)律有哪些？

由反饋回路PID環(huán)節(jié)構(gòu)成的PID運(yùn)算電路、由PD和PI串聯(lián)構(gòu)成的PID運(yùn)算電路、由P/I

和D并聯(lián)構(gòu)成的運(yùn)算電路、由PI和D串聯(lián)混合構(gòu)成的PID運(yùn)算電路。

13-6.完全微分型PID控制規(guī)律與不完全有什么區(qū)別？那個(gè)控制更普遍？

完全微分型算法0其中、對(duì)位閥位置、故障沉余差、加保持器、理想PID控制規(guī)律中微分作

用只能在一個(gè)采樣周期中有效、且調(diào)整作用很強(qiáng)、這樣微分調(diào)節(jié)作用發(fā)揮不理想、因而在實(shí)

際應(yīng)用中常在完全微分型算式的基礎(chǔ)上做必要的修正、從而產(chǎn)生了不完全微分型算式（）、

因此不完全微分型PID調(diào)節(jié)控制規(guī)律更為普遍

133為什么說(shuō)積分控制規(guī)律一般不能單獨(dú)使用。而微分控制規(guī)律一定不能單獨(dú)

使用？

（1）在階躍輸入的瞬間調(diào)節(jié)器吳輸入、而隨著時(shí)間的延續(xù)其輸出增益增大、由此可見、積

分調(diào)節(jié)作用總是滯后于偏差的存在、不能及時(shí)和有效的客服擾動(dòng)的影響、使調(diào)節(jié)不及時(shí)

造成被空變量超調(diào)量增加、操作周期和回復(fù)時(shí)間增長(zhǎng)、也使調(diào)節(jié)過(guò)程緩慢、不以穩(wěn)定、是積

分控制規(guī)律使用時(shí)需考慮的主要問(wèn)題所以積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用

（2）因?yàn)槲⒎终{(diào)節(jié)器的輸出大小只與偏差變化速度有關(guān)、當(dāng)偏差固定不變時(shí)、無(wú)論其數(shù)值

多大微分器都無(wú)輸出、不能消除偏差、因此不能單獨(dú)使用

13-1.什么是比例控制規(guī)律，積分控制規(guī)律和微分控制規(guī)律？它們各有哪些表示

方法和特點(diǎn)？

比例控制規(guī)律：微分方程形式表示為：*Y=KP&、圖示法表示如圖、特點(diǎn)（1）能及時(shí)和迅

速的客服振動(dòng)的影響（2）存在一定的殘余偏差

積分控制規(guī)律：微分方程形式表示為：*Y=1"1............（1）積分作用滯后偏差存在、

不能單獨(dú)使用（2）*Y大小與&大小有關(guān)、還與偏差存在時(shí)間有關(guān)（3）消除殘余偏差（4）

只要有偏差、調(diào)節(jié)器輸出就不斷變化&存在時(shí)間越長(zhǎng)、輸出信號(hào)的變化量*Y也越大、直到

調(diào)節(jié)器輸入達(dá)到極限。

微分控制規(guī)律：微分方程形式：*Y=、、、圖示形式如圖特點(diǎn)：有超前調(diào)節(jié)作用、不能單獨(dú)使

用

14-1.氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)、電動(dòng)在特性上有什么區(qū)別？

氣動(dòng)是以壓縮空氣為動(dòng)力能源的一種自動(dòng)執(zhí)行器、它接受調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)直接調(diào)節(jié)被

控介質(zhì)的流量、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。價(jià)格便宜、維護(hù)方便防火防

爆

電動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作的、將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)軸角位移或直線位移、去控制調(diào)節(jié)機(jī)

構(gòu)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、信號(hào)傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、但其