化工仪表及自动化课后答案第5版厉玉鸣

1、P16之公保含烟创作化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产进程自动化的简称.在化工设备上，配备上一些自动化装置，替代把持人员的局部直接休息，使生产在分歧水平上自动地停止，这种用自动化装置来管理化工生产进程的法子，称为化工自动化实现化工生产进程自动化的意义：(1) 放慢生产速度，降低生产本钱，提高产物产量和质量.(2) 加重休息强度，改善休息条件.(3) 能够担保生产平安，避免事故发作或扩展，到达延长设备使用寿命，提高设备应用能力的目的.(4) 能改动休息方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力休息和脑力休息之间的分歧发明条件.2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自

2、动呵护、自动把持和自动控制等方面的内容.1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成.4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由丈量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成.1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试辨别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义.题1-5图加热器控制流程图解PI-307暗示就地装置的压力指示仪表，工段号为3,仪表序号为07;TRC-303暗示集中仪表盘装置的，具有指示记载功用的温度控制仪表；工段号为3,仪表序号为03;FRC-305暗示集中

3、仪表盘装置的，具有指示记载功用的流量控制仪表；工段号为3,仪表序号为05.6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图303、FRC-305所代表的意义.试辨别说明图中PI-307、TRC-PI-307暗示就地装置的压力指示仪表，工段号为3,仪表序号为07;TRC-303暗示集中仪表盘装置的，具有指示记载功用的温度控制仪表；工段号为3,仪表序号为03;FRC-305暗示集中仪表盘装置的，具有指示记载功用的流量控制仪表；工段号为3,仪表序号为05.1-7在自动控制系统中，丈质变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解丈质变送装置的功用是丈量被控变量的年夜小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电

4、压、电流信号等）送往控制器；控制器承受丈质变送器送来的信号，与工艺上需要坚持的被控变量的设定值相比拟得出偏差，并按某种运算规律算出后果，然后将此后果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地依据控制器送来的信号值来改动阀门的开启度，从而改动把持变量的年夜小.方块图是用来暗示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块暗示，故称之为方块图1-8.试辨另U说明什么是被控对象、被控变量、给定值、把持变量、把持介质？解：被控对象（对象）一一自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产进程、生产设备或机器.被控变量被控对象内要求坚持设定值的工艺参数.控系统通常常使用该

5、变量的名称来称谓，如温度控制系统，压力制系统等.给定值（或设定值或期望值）一一人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值.它可以是恒定的，也可以是能按顺序变卦的.把持变量（调节变量）对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（把持）的变量.或实现控制作用的变量.把持介质（把持剂）用来实现控制作用的物料.丈量元件与变送器：用来感受被控变量的变卦并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将丈量元件与变送器送来的丈量信号与工艺上需要保持的给定值信号停止比拟得出偏差，依据偏差的年夜小及变卦趋势，按预先设计好的控制规律停止运算后，将运算后果用特定的信号送住执行器.执行器：能自动

6、地依据控制器送来的信号值相应地改动流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克制扰动影响，实现控制要求.Ex9.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做.被控变量：被控对象内要求坚持给定值的工艺参数.给定值：被控变量的预定值.把持变量：受控制阀把持的，用以克制搅扰的影响，使被控变量坚持给定值的物料量或冬匕上丑目匕K.11、图所示为一反响器温度控制系统示意图.A、B两种物料进入反响器停止反响，通过改动进入夹套的冷却水流量来控制反响器内的温度不变.试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、把持变量及能够影响被控变量的搅扰是什么？反响器温度控制系统

7、该温度控制系统的方块图反响器温度控制系统方块图其中，被控对象：反响器；被控变量：反响器内的温度；把持变量：冷却水流量.能够影响被控变量的搅扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的上下等.1-11题1-11图所示为一反响器温度控制系统7K意图.A、B两种物料进入反响器停止反响，通过改动进入夹套的冷却水流量来控制反响器内的温度不变.试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、把持变量及能够影响被控变量的搅扰是什么？并说明该温度控制系统是一个具有负反应的闭环系统.题1-11图反响器温度控制系统解该温度控制系统的方块图题解1-11图反响器温度控制系

8、统方块图其中，被控对象：反响器；被控变量：反响器内的温度；把持变量：冷却水流量.能够影响被控变量的搅扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的上下等.若当反响器内的被控温度在搅扰作用下升高时，其丈量值与给定值比拟，取得偏差信号，经温度控制器运算处置后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增年夜，冷却水流量增年夜，这样使反响器内的温度降下来所以该温度控制系统是一个具有负反应的闭环控制系统1- 12题1-11图所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反响器内的温度超越给定值，试说明此时该控制系统的任务情况，此时系统是如何通过控制作用来克制搅扰作用对被控变量影响的？解

9、：当反响器内的温度超越给定值（即升高）时，温度丈量元件测出温度值与给定值比拟，温度控制器TC将比拟的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增年夜，从而增年夜冷却水流量，使反响器内的温度降下来，这样克制搅扰作用对被控变量影响.1-13按给定值形式分歧，自动控制系统可分哪几类？解：按给定值形式分歧，自动控制系统可以分为以下三类：定值控制系统一一给定值恒定的控制系统.随动控制系统（自动跟踪系统）给定值随机变卦的系统顺序控制系统一一给定值按一定时间顺序变卦的系统.15. 定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统.在自动化范畴中，把被控变量不随时间而变卦的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时

10、间而变卦的不服衡状态称为系统的静态.搅扰是客观存在的，是不成避免的.一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到搅扰作用，破坏正常的工艺生产状态.这就需要通过自动化装置不竭施加控制作用去对立或抵消搅扰作用的影响，使被控变量坚持在工艺所要求的技术指标上.一个正常任务的自动控制系统，总受到频繁的搅扰作用，总处在频繁的静态进程中.理解系统静态更为重要.16. 阶跃作用：在某一瞬间t0,搅扰突然地阶跃式地加到系统上，并坚持在这个幅度.采用阶跃搅扰的原因：阶跃搅扰比拟突然，比拟危险，对被控变量的影响也最年夜.如果一个控制系统能够有效克制阶跃搅扰，对其他比拟紧张的搅扰也一定很好地克制.阶跃搅扰形式复杂，容易

11、实现，便于剖析、实验和计算19.等幅振荡进程和发散振荡进程是不稳定进程，生产上不能采用；非周期衰减进程虽是稳定进程，但该进程中被控变量到达新的稳定值的进程过于迟缓，致使被控变量长时间偏离给定值，所以一般也不采用；衰减振荡进程能够较快地使系统到达稳定状态，而且最终的稳态值肯定在两峰值之间，决不会呈现太高或太低的现象，更不会远离给定值以致造成事故.所以19某化学反响器工艺规则把持温度为(90010)C.思索平安因素，控制进程中温度偏离给定值最年夜不得超越80C.现设计的温度定值控制系统，在最年夜阶跃搅扰作用下的过渡进程曲线如题1-19图所示.试求该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差、超调量、衰减比

12、、余差、振荡周期和过渡时间(被控温度进入新稳态值的1%(即900(1%)=9C)的时间)，并答复该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-19图温度控制系统过渡进程曲线解最年夜偏差A=950900=50(C)；超调量B=950908=42(C)；由于B=918908=10(°C)，所以，衰减比n=B:B=42:10=4.2;余差C=908900=8C；振荡周期T=459=36(min);过渡时间ts=47min.因为A=50C<80C,C=8C<10C,所以，该控制系统能满足题中所给的工艺要求.1-20题l-20(a)图是蒸汽加热器的温度控制原理图.试画出该系统的方块图

13、，并指出被控对象、被控变量、把持变量和能够存在的搅扰是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80C提高到81C,当仪表给定值阶跃变卦后，被控变量的变卦曲线如题1-20(b)图所示.试求该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差、衰减比和余差(提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81C).题1-20图蒸汽加热器温度控制解蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示.题解1-20图蒸汽加热器温度控制系统方块图其中：被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；把持变量是能够存在的搅扰主要有：出口物料的流量、温度的变卦；加热蒸汽的压力、温度的变卦；环境温度的变卦等.该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差A(

14、°C)；由于B(°C),B(°C),所以，衰减比n=B:B:0.2=4;余差C81=0.3(C).21、某化学反响器工艺规则把持温度为(90010)C.思索平安因素，控制进程中温度偏离给定值最年夜不得超越80C.现设计的温度定值控制系统，在最年夜阶跃搅扰作用下的过渡进程曲线如题1-19图所示.试求该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间(被控温度进入新稳态值的1%(即900(1%)=9C)的时间)，并答复该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-19图温度控制系统过渡进程曲线解最年夜偏差A=950900=50(C)；超调量B

15、=950908=42(C)；由于B=918908=10(°C),所以，衰减比n=B:B;余差C=908900=8C；振荡周期T=459=36(min);过渡时间ts=47min.因为A=50C<80C,C=8C<10C,所以，该控制系统能满足题中所给的工艺要求.22、题l-20(a)图是蒸汽加热器的温度控制原理图.试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、把持变量和能够存在的搅扰是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80C提高到81C,当仪表给定值阶跃变卦后，被控变量的变卦曲线如题1-20(b)图所示.试求该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差、衰减比和余差(提示：

16、该系统为随动控制系统，新的给定值为81C).题1-20图蒸汽加热器温度控制解蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示.题解1-20图蒸汽加热器温度控制系统方块图其中：被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；把持变量是蒸汽流量.能够存在的搅扰主要有：出口物料的流量、温度的变卦；加热蒸汽的压力、温度的变卦；环境温度的变卦等.该系统的过渡进程品质指标：最年夜偏差A(°C)；由于B(C),B(C),所以，衰减比n=B:B=0.8:0.2=4;余差C81=(C).第2章被控对象的数学模型P33Ex1.对象特性指对象输入量与输出量之间的关系.各种对象千差万别，有的把持很稳定，把持很容易；有

17、的稍不小心能够就会超越正常工艺条件，甚至造成事故.有经历的把持人员需要很熟悉这些对象，才华使生产把持得心应手；设计自动化装置时，也必需深入理解对象的特性，理解它的内在规律，才华依据工艺对控制质量的要求，设计合理的控制系统，选择适宜的被控变量和把持变量，选用适宜的丈量元件及控制器.在控制系统投入运行时，也要依据对象特性选择适宜的控制器参数，使系统正常地运行.2-1什么是对象特性？为什么要研究对象特性？解对象特性就是的对象的输出-输入关系.研究对象的特性，就是用数学的办法来描述对象输入量与输出量之间的关系.当采用自动化装置组成自动控制系统时，首先也必需深入理解对象的特性，理解它的内在规律，才华依据

18、工艺对控制质量的要求，设计合理的控制系统，选择适宜的被控变量和把持变量，选用适宜的丈量元件及控制器.在控制系统投入运行时，也要依据对象特性选择适宜的控制器参数(也称控制器参数的工程整定)，使系统正常地运行.被控对象的特性对自动控制系统的控制质量的影响很年夜，所以必需对其深入研究.Ex2.对象的数学模型指对象特性的数学描述静态数学模型：描述的是对象在静态时的输入量与输出量之间的关系；静态数学模型：描述的是对象在输入量改动以后输出量的变卦情况.1- 2何为对象的数学模型？静态数学模型与静态数学模型有什么区别？解对象特性的数学描述（方程、曲线、表格等）称为对象的数学模型.稳态数学模型描述的是对象在稳

19、态时的输入量与输出量之间的关系；静态数学模型描述的是对象在输入量改动以后输出量的变卦情况.稳态与静态是事物特性的两个正面，可以这样说，静态数学模型是在稳态数学模型根底上的开展，稳态数学模型是对象在到达平衡状态时的静态数学模型的一个特例.4. 机理建模法、实验建模法.5. 对象或生产进程的内部机理.阶跃反响曲线法：特点是简易但精度较差.如果输入量是流量，只要将阀门的开度作突然的改动，即可认为施加了一个阶跃搅扰，同时还可以应用原设备上的仪表把输出量的变卦记载下来，既不需要增加仪器设备，测试任务量也年夜.但由于对象在阶跃信号作用下，从不稳定到稳定所需时间一般较长，这期间搅扰因素较多，因而测试精度受到

20、限制.为提高测试精度就必需加年夜输入量的幅度，这往往又是工艺上不允许的?矩形脉冲法：特点是提高了精度，对工艺影响较小.采用时，由于加在对象上的搅扰经过一段时间后即被除去，因此搅扰的幅值可以取得较年夜，提高了实验精度.同时，对象的输出量又不会长时间偏离给定值，故对工艺生产影响较小.8、反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？解：缩小系数K、时间常数T和滞后时间t缩小系数K在数值上等于对象（重新）处于稳定状态时的输出变卦量与（引起输出变卦的）输入变卦量之比，即对象的缩小系数K越年夜，就暗示对象的输入量有一定变卦时，对输出量的影响越年夜，或被控变量对这个量的变卦就越灵敏，所以，K实质上是对象的灵

21、敏度.时间常数T是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量到达新的稳态值的63.2%所需时间；或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果坚持初始变卦速度变卦，到达新的稳态值的时间.时间常数越年夜，被控变量的变卦也越慢，到达新的稳态值所需的时间也越年夜对象在受到输入作用后，被控变量却不能立刻而迅速地变卦的现象称为滞后现象；或输出变量的变卦落后于输入变量的变卦的现象称为滞后现象滞后现象用滞后时间t暗示.对象的滞后时间t,使对象的被控变量对输入的变卦响应滞后，控制不及时.2- 8反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？解：缩小系数K、时间常数T和滞后时间t缩小系数K在数值上等于对象（重新）处于稳定状态

22、时的输出变卦量与（引起输出变卦的）输入变卦量之比，即对象的缩小系数K越年夜，就暗示对象的输入量有一定变卦时，对输出量的影响越年夜，或被控变量对这个量的变卦就越灵敏，所以，K实质上是对象的灵敏度.时间常数T是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量到达新的稳态值的63.2%所需时间；或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果坚持初始变卦速度变卦，到达新的稳态值的时间.时间常数越年夜，被控变量的变卦也越慢，到达新的稳态值所需的时间也越年夜对象在受到输入作用后，被控变量却不能立刻而迅速地变卦的现象称为滞后现象；或输出变量的变卦落后于输入变量的变卦的现象称为滞后现象滞后现象用滞后时间t暗示.对象的滞后时间t

23、,使对象的被控变量对输入的变卦响应滞后，控制不及时.10.纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间而引起的，而丈量点选择欠妥，丈量元件装置分歧适等原因也会造成纯滞后.容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的.控制通道若存在纯滞后，会使控制作用不及时，造成被控变量的最年夜偏差增加，控制质量下降，稳定性降低；搅扰通道若存在纯滞后，相当于将搅扰推迟一段时间才进入系统，其实不影响控制系统的控制品质容量滞后增加，会使对象的时间常数T增加.在控制通道，T增年夜，会使控制作用对被控变量的影响来得慢，系统稳定性降低；T减小，会使控制作用对被控变量的影响来得快，系统控制质量提高.但T不

24、能太年夜或太小，且各环节时间常数要适当匹配，否则都会影响控制质量.在搅扰通道，如果容量滞后增加，搅扰作用对被控变量的影响比拟平稳，一般有利于控制.2-11已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5min，缩小系数为10,纯滞后时间为2min，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式.解该对象特性的一阶微分方程为12.2-12如题2-12图所示的RC电路中，已知R=5k,C=2000F.试画出ei突然由0阶跃变卦到5V时的eo变卦曲线，并计算出t=T、t=2T、t=3T时的eo值.题2-12图RC电路解RC电路的微分方程为当ei=5V时，微分方程的解为eo=5(1(该系统的时间常数当t=

25、T时，当t=2T时，当t=3T时，eo=5(1eo=5(1eo=5(1et/T)=5(1T=RC=5T/T)=5(12T/T)=5(13t/t)=5(1et/10)(V)1032000106=10s)e1)=3.16V;e2)=4.32V;e3)=4.75V.题解2-122-1323/h，试画出水槽液位解这是一个积分对象，则h-A图RC电路的阶跃响应曲线h的变卦曲线.Qdt义dt01A0.5题解2-13图水槽液位t0.2t(m)h的变卦曲线14.2-14为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬间(假定为t0=0)突然将燃料气流量从2.5t/h增加到3.0t/h,重油出口温度记载仪失掉的阶跃反响曲

26、线如题2-14图所示.假定该对象为一阶对象，试写出描述该重油预热炉特性的微分方程式(辨别以温度变卦量与燃料质变卦量为输出量与输入量)，并解出燃料质变卦量为单元阶跃变卦量时温度变卦量的函数表达式.题2-14图重油预热炉的解(输入)燃料变卦量由题图知，该系统属于一阶系统，输出量(温度)的变卦量y(t)相关于输入(燃料)变卦量x(t)的关系(方程)为当x(t)=A=50/6(kg/min)=const.时，方程的解为y(t)=KA(1et/T)C由题图知，y()=KA=150120=30C，贝UK=30/A=30/(50/6)=3.6(C/(kg/min)首先不思索延迟，y(t)的变卦从t0=2mi

27、n开端，至t1=8min时，实际变卦时间t=6min,由题图知y(t)=y(6)=30(1e6/T)=145120=25(C)由此解出T=3.35(min)所以y(t)=30(1e)C若思索滞后时间=2min,则微分方程为系统的特性参数是系统的固有特性，不会随输入信号的变卦而变卦，因此，前面求解进程中所确定的K和T的值是不变的.所以，当燃料变卦量x(t)=A=1时，温度变卦量的函数表达式为y(t)=y(t)=(1e(t2)/)C第3章检测仪表与传感器1. P101丈量进程在实质上是将被测参数与其相应的丈量单元停止比拟的进程.-般它都是应用专门的技术工具，将被测参数经过一次或屡次的信号能量形式的

28、转换，最后取得一种便于丈量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来.3- 1什么叫丈量进程?2. 解丈量进程就是将被测参数与其相应的丈量单元停止比拟的进程由仪表读得的被测值与被丈量真值之间会存在一定的差距，这一差距称为暗示办法有：相对误差和相对误差.相对误差：=xx0相对误差：“土”号及“”去掉后的数值，以一定的符号形式暗示在仪表标尺板上.准确度品级目前是按国度统一规则的允许误差年夜小来划分红若干品级的.5、某一标尺为01000C的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点丈量后果辨别为：由以上数据处置表知，最年夜相对误差：6100%0.6%1000max(2)仪表误差：仪表的精度品级应定

29、为级;3-5某一标尺为01000丈量后果辨别为：+6C；C的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点标准表读数/C02004006007008009001000被校表读数/C02014026047068059031001求出该温度仪表的最年夜相对误差值;确定该温度仪表的精度品级；(1)校验数据处置：标准表读数/C02004006007008009001000被校表读数/C02014026047068059031001相对误差/C0+1+2+4+6+5+3+1标准表读数/C02004006007008009001000被校表读数/C02014026047068059031001求出该温度仪表的最

30、年夜相对误差值；确定该温度仪表的精度品级；如果工艺上允许的最年夜相对误差为8C,问该温度仪表是否契台要求？解(1)校验数据处置：标准表读数/c02004006007008009001000被校表读数/c02014026047068059031001相对误差/c0+1+2+4+6+5+3+1由以上数据处置表知，最年夜相对误差：+6C；6max100%(2)仪表误差：10000.6%仪表的精度品级应定为级；(3)仪表的根本误差：m=1000(1.0%)=10C，该温度仪表不契台工艺上的误差要求.6、如果有一台压力表，其丈量范围为010MPa,经校验得出卜'列数据：标准表读数/MPa0246

31、810被校表正行程读数/MPa0L98被校表反行程读数/MPa0(1) 求出该压力表的变差；问该压力表是否契台1.0级精度?解(1)校验数据处置:标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa0198被校表反行程读数/MPa0压力表的变差/%0被校表正、行程读数平均值/MPa0仪表相对误差/MPa0由以上数据处置表知，该压力表的变差：1.2%;0.005(2)仪表误差:max-100%0.5%10.然则，由于仪表变差为1.2%>1.0%，所以该压力表不契台级精度.2- 6如果有一台压力表，其丈量范围为010MPa,经校验得出下列数据:标准表读数/MPa0246810被校表正行程

32、读数/MPa0L983.965.947.979.99被校表反行程读数/MPa02.024.036.068.0310.01(1) 求出该压力表的变差；问该压力表是否契台1.0级精度?解(1)校验数据处置:标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa01983.965.947.979.99被校表反行程读数/MPa02.024.036.068.0310.01压力表的变差/%0被校表止、行程读数平均值/MPa0仪表相对误差/MPa0由以上数据处置表知，该压力表的变差：1.2%;max0005100%0.5%（2）仪表误差:1.0级精度.max10.7. 然则，由于仪表变差为1.2%>

33、1.0%,所以该压力表不契台压力指垂直平均地作用于单元面积上的力关系：p表压=p相对压力p年夜气压力p真空度=p年夜气压力一p相对压力3-7.什么叫压力？表压力、相对压力、负压力（真空度）之间有何关系？解（1）工程上的压力是物理上的压强，即P=F/S（压强）.8. （2）相对压力是指物体所受的实际压力；表压力=相对压力年夜气压力；负压力（真空度）=年夜气压力相对压力通常，由于各种工艺设备和检测仪表自己就处于年夜气压力之下，因此工程上常采用表压和真空度来暗示压力的年夜小，一般仪表所指的压力也是表压或真空度.测压仪表按其转换原理分歧，主要分为四年夜类：液柱式压力计：它是将被测压力转换成液柱高度来停

34、止丈量的；弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的位移来停止丈量的；电气式压力计：它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来停止丈量的；活塞式压力计：它是依据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡秘码的质量来停止测量的.9. 主要的弹性元件有：弹簧管：可分为单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压范围较宽，最高可丈量高达1000MPa的压力；膜片：可分为平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围较弹簧管式的为低，通常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器；波纹管：这种弹性元件易变形，常常使用于微压与高压的丈量.3-10.作为感受压力的弹性元件有哪几种？解弹簧管式弹性元件、薄膜式弹性元件（有分膜

35、片式和膜盒式两种）、波纹管式弹性元件.10. 测压原理：将被测压力转换成弹簧管自由端的位移来停止丈量的主要组成：弹簧管、缩小机构、指针、面板及压力接头.测压进程：当被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管在压力作用下发作变形，使其自由端发作位移，经缩小后就可以由指针在面板上指示出相应的压力值.3-11.弹簧管压力计的测压原理是什么？试述弹簧管压力计的主要组成及测压进程.解：（1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而发作变形，使其自由端发作相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移年夜小，就能反映被测压力p的年夜小.（2）弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（丈量元件），缩小机构，游丝，指针，表盘.（3）弹

36、簧管压力计测压进程为：用弹簧管压力计丈量压力时，压力使弹簧管发作很小的位移量，缩小机构将这个很小的位移量缩小从而带动指针在表盘上指示出以后的压力值.12.将霍尔元件与弹簧管配合，可组成霍尔片式弹簧管压力传感器.当被测压力引入后，弹簧管自由端发作位移，因而改动了霍尔片在磁场中的位置，使所发作的霍尔电势与被测压力成比例，应用这一电势就可实现压力的丈量.11. 应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片.应用金属导体的电阻应变效应制成的.压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片.应用半导体的压阻效应制成的.3-14电容式压力传感器的任务原理是什么？有何特点？解见教材第3章3.2.5节.当差动电容传感器的中

37、间弹性膜片两边压力不等时，膜片变形，膜片两边电容器的电容质变卦（不等），应用变压器电桥将电容量的变卦转换为电桥输出电压的变卦，从而反映膜片两边压力的差异（即压差）.其特点：输出信号与压差成正比；应用范围广，可用于表压、差压、流量、液位等的丈量.任务原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变卦.将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器.当被测压力变卦时，由于测压膜片的弹性变形发作位移改动了两块极板之间的间隔，造成电容量发作变卦.特点：构造紧凑、灵敏度高、过载能力年夜、丈量精度可达0.2级、可以丈量压力和差压.3-15某压力表的丈量范围为01MPa，精度品级为1.0级，试问此压力表允

38、许的最年夜相对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计上读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否契台1级精度，为什么？解压力表允许的最年夜相对误差为max在校验点0.5MPa处，相对误差为0.508=0.008(MPa)该校验点的丈量误差为故该校验点不契台1.0级精度.3-16.为什么丈量仪表的丈量范围要依据丈量年夜小来选取？选一台量程很年夜的仪表来丈量很小的参数值有何问题？解(1)为了担保敏感元件能在其平安的范围内牢靠地任务，也思索到被测对象能够发作的异常超压情况，对仪表的量程选择必需留有足够的余地，但还必需思索实际使用时的丈量误差，仪表的量程

39、又不宜选得过年夜.(2)由于仪表的根本误差m由其精度品级和量程决议，在整个仪表丈量范围内其年夜小是一定的，选一台量程很年夜的仪表来丈量很小的参数值这样会加年夜丈量误差.3-17如果某反响器最年夜压力为0.8MPa,允许最年夜相对误差为0.01MPa.现用一台丈量范围为01.6MPa，精度为1.0级的压力表来停止丈量，问能否契台工艺上的误差要求？若采用一台丈量范围为01.0MPa，精度为1.0级的压力表，问能契台误差要求吗？试说明其理由1max1.0%=0.016MPa>0.01MPa（允许值）该表不契台工艺上的误差要求.2max1.0%=0.01MPa>0.01MPa（允许值）该表

40、契台工艺上的误差要求.3-18某台空压机的缓冲器，其任务压力范围为1.11.6MPa,工艺要求就地察看罐内压力，并要求丈量后果的误差不得年夜于罐内压力的5%,试选择一台适宜的压力计（类型、丈量范围、精度品级），并说明其理由.解空压机缓冲器内压力为稳态压力，其任务压力下限pmin=1.1MPa,任务压力上限pmax=1.6MPa.设所选压力表量程为p,则依据最年夜、最小任务压力与选用压力表量程关系，有依据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、丈量范围为02.5MPa的电接点压力表.依据丈量误差要求，丈量的最年夜误差为max5%=0.055（MPa）则所选压力表的最年夜引用误差应满足要求，

41、故可选精度品级为1.5级的压力表.3-19某分解氨厂分解塔压力控制指标为14MPa,要求误差不超越0.4MPa，试选用一台就地指示的压力表（给出型号、丈量范围、精度品级）.解分解塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p,则依据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、丈量范围为025MPa的电接点压力表.依据丈量误差要求，所选压力表的最年夜允许误差应满足要求，故可选精度品级为1.5级的压力表.20、某压力表的丈量范围为01MPa,精度品级为级，试问此压力表允许的最年夜相对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为时，标准压力计上读数为，试问被校压力表在这一点是否契台1级

42、精度，为什么？解：压力表允许的最年夜相对误差为max在校验点处，相对误差为0.508=0.008（MPa）该校验点的丈量误差为故该校验点不契台级精度.3-20现有一台丈量范围为01.6MPa，精度为1.5级的普通弹簧管压力表，校验后，其后果为：被校表读数/MPa0.00.40.81.21.6标准表上行程读数/MPa0.0000.3850.7901.2101.595标准表下行程读数/MPa0.0000.4050.8101.2151.595试问这台表合格否？它能否用于某空气贮罐的压力丈量（该贮罐任务压力为0.81.0MPa，丈量的相对误差不允许年夜于0.05MPa）?解压力表的校验表3-1压力表的

43、校验数据及其数据处置后果被校表读数/MPa最年夜误差标准表上行程读数/MPa标准表下行程读数/MPa升降变差/MPa标准表上、下行程读数平均值/MPa相对误差/MPa仪表的最年夜引用误差（从相对误差和升降变差中选取相对值最年夜者做为m,求仪表的最年夜引用误差）所以，这台仪表1.5级的精度品级合格.空气贮罐的压力属稳态压力，且pmax2/3MPa;pmin1/3MPa;最年夜误差max0.05MPa.所以这台仪表能用于该空气贮罐的压力丈量.21、为什么丈量仪表的丈量范围要依据丈量年夜小来选取？选一台量程很年夜的仪表来丈量很小的参数值有何问题？解：（1）为了担保敏感元件能在其平安的范围内牢靠地任务

44、，也思索到被测对象能够发作的异常超压情况，对仪表的量程选择必需留有足够的余地，但还必需思索实际使用时的丈量误差，仪表的量程又不宜选得过年夜.（2）由于仪表的根本误差m由其精度品级和量程决议，在整个仪表丈量范围内其年夜小是一定的，选一台量程很年夜的仪表来丈量很小的参数值这样会加年夜丈量误差.22、如果某反响器最年夜压力为，允许最年夜相对误差为.现用一台丈量范围为，精度为级的压力表来停止丈量，问能否契台工艺上的误差要求？若采用一台丈量范围为，精度为级的压力表，问能契台误差要求吗？试说明其理由.解用、精度为级的压力表来停止丈量的根本误差imax1.0%=0.016MPa>0.01MPa（允许值

45、）该表不契台工艺上的误差要求.用、精度为级的压力表来停止丈量的根本误差2max1.0%=0.01MPa>0.01MPa（允许值）该表契台工艺上的误差要求.3-22.常常使用的热电偶有哪几种？所配用的赔偿导线是什么？为什么要使用赔偿导线？并说明使用赔偿导线时要注意哪几点？解：（1）常常使用的热电偶有如下几种：（2）所配用的赔偿导线如下：（3）用廉价的赔偿导线替代热电偶使冷端远离热端不受其温度场变卦的影响并与丈量电路相衔接.使用赔偿导线时要注意：在一定的温度范围内，赔偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性；坚持延伸电极与热电偶两个接点温度相等.23、某台空压机的缓冲器，其任务压力范围为

46、，工艺要求就地察看罐内压力，并要求丈量后果的误差不得年夜于罐内压力的5%，试选择一台适宜的压力计（类型、丈量范围、精度品级），并说明其理由.解空压机缓冲器内压力为稳态压力，其任务压力下限pmin,任务压力上限Pmax.设所选压力表量程为p,则依据最年夜、最小任务压力与选用压力表量程关系，有依据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、丈量范围为的电接点压力表.依据丈量误差要求，丈量的最年夜误差为max5%=0.055（MPa）则所选压力表的最年夜引用误差应满足要求，故可选精度品级为级的压力表.24、某分解氨厂分解塔压力控制指标为14MPa,要求误差不超越，试选用一台就地指示的压力表（给出型

47、号、丈量范围、精度品级）.解分解塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p,则依据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、丈量范围为025MPa的电接点压力表.依据丈量误差要求，所选压力表的最年夜允许误差应满足要求，故可选精度品级为级的压力表.3-24.什么叫节流现象？流体经节流装置时为什么会发作静压差？解：流体在有节流装置的管道中活动时，在节流装置前后的管壁，流体的静压力发作差异的现象，称为节流现象.流体经节流装置时，由于节流装置前后流体截面的该变，造成流体流速的改动，从而发作节流装置前后的压力差3-28为什么说转子流量计是定压式流量计？p为一常解：转子流量计丈量流体流量时，转

48、子前后流体压力的压差数，即VtfgpPiP2A=const.（恒量）29.流体在有节流装置的管道中活动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力发作差异的现象称为.流体经节流装置时，由于流速发作变卦，使流体的动能发作变卦.依据能量守恒定律，动能的变卦肯定引起静压能的变卦，所以在流体流经节流装置时肯定会发作静压差.30.流体流经节流装置时所发作的压差与流量之间有一定的对应关系，通过丈量压差的年夜小，即可得知流量的年夜小由于流量根本方程式是在一定的条件下推导出的，这些条件包括节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件（密度、温度、压力、雷诺数等），当以上这些条件改动时都会影响流量的丈量.3-3

49、2用转子流量计来测气压为0.65MPa、温度为40C的CO2气体的流量时，若已知流量计读数为50L/s，求CO2的真实流量（已知CO2在标准状态时的密度为1.977kg/m3）.解由题知：p°=0.101325MPa,pi=0.65+0.101325=0.751325（MPa）;T0=293K,=273+40=313（K）;。3;13,Qc=50L/s.则33.因为转子流量计在流质变卦时，转子两端的压降是恒定的；而差压式流量计在流质变卦时，节流装置两端的压差也是随之改动的3-33用水刻度的转子流量计，丈量范围为010L/min,转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成，若用来丈量密

50、度为0.831kg/L苯的流量，问丈量范围为多少？若这时转子资料改为由密度为2750kg/m3的铝制成，问这时用来丈量水的流量及苯的流量，其丈量范围各为多少？解由题知t=7920kg/m3,f=0.831kg/L=831kg/m3,w=1000/m3,Q0=10L/min测苯的流量的修正系数为Qr=Q0/KQ11.1(L/min)所以，苯的流量丈量范围为011.1L/min.当转子资料改为铝时，r=2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此时测水的流量的丈量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87

51、=5.75(L/min)所以，此时测苯的流量的丈量范围为05.75L/min.3-36涡轮流量计的任务原理及特点是什么？解：(1)涡轮流量计的任务原理：流体在管道中活动时使叶轮旋转，转速与流体的流速成线性关系，磁电感应转换器将叶轮的转速转换成相应的电脉冲信号，反映流体流速的年夜小.流速与管道截面的乘积就是流体的流量.(2)涡轮流量计的特点：装置方便、丈量精度高、可耐高压、反响快、便于远传、不受搅扰、容易磨损等特点.37、用转子流量计来测气压为、温度为40C的CO2气体的流量时，若已知流量计读数为50L/S，求CO2的真实流量(已知CO2在标准状态时的密度为/m3).解由题知：p0,p1=0.6

52、5+0.101325=0.751325(MPa);T0=293K,Ti=273+40=313(K);o3;i3,Qo=50L/s.则3-37电磁流量计的任务原理是什么？它对被测介质有什么要求？解电磁流量计的任务原理是基于管道中的导电流体在磁场中活动时切割磁力线而发作感应电动势的电磁感应原理，流体的流速越年夜，感应电动势也越年夜，感应电动势与流量成正比.电磁流量计只能用来丈量导电液体的流量.38、用水刻度的转子流量计，丈量范围为010L/min,转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成，若用来丈量密度为/L苯的流量，问丈量范围为多少？若这时转子资料改为由密度为2750kg/m3的铝制成，问这时

53、用来丈量水的流量及苯的流量，其丈量范围各为多少？解由题知t=7920kg/m3,f/L=831kg/m3,w=1000/m3,Q0=10L/min测苯的流量的修正系数为Qr=Q0/KQ11.1(L/min)所以，苯的流量丈量范围为0.当转子资料改为铝时，r=2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此时测水的流量的丈量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为Qrf=Qr0/KfQ(L/min)所以，此时测苯的流量的丈量范围为0.39. 椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，它有两个相互啮台的椭圆齿轮，当流体流过时，带动齿轮旋转.齿轮每转1周

54、排出定量流体，只要测了椭圆齿轮的转速，即可知被测流体的流量.41. 电磁流量计的原理：是基于电磁感应定律任务的.它是将流体的流速转换为感应电势的年夜小来停止丈量的.漩涡流量计的原理：是应用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡别离型流量计.当流体以足够年夜的流速流过垂直于流体流向的漩涡发作体时，若该物体几何尺寸适当，则在阻挡体前面，沿两条平行直线上会发作整齐排列、转向相反的漩涡列.漩涡发作的频率和流体的流速成正比.通过测出漩涡发作的频率可知流体的流量.46.(1) 直读式物位仪表：应用连通器的原理任务.差压式物位仪表：应用液柱或物料堆积对某定点发作压力的原理而任务.浮力式物位仪表：应用浮子的高度随液

55、位变卦而改动，或液体对浸沉于液体中的浮子(或沉筒)的浮力随液位高度而变卦的原理来任务的(2) 电磁式物位仪表：把物位的变卦转换为一些电量的变卦，通过测出电量的变卦测出物位.(3) 核辐射式物位仪表：应用核辐射透过物体时，其强度随物质层的厚度而变卦的原理来任务.目前丫射线应用最多.声波式物位仪表：由于物位的变卦引起声阻抗的变卦、声波的遮断和声波反射间隔的分歧，测出这些变卦即可测出物位.(4) 光学式物位仪表：应用物位对光波的遮断和反射原理任务.3-46什么是液位丈量时的零点迁移问题？怎样停止迁移？其实质是什么？解(1)当被测容器的液位H=0时，差压液位计所感受的压差p乒0的现象，称为液位丈量时的

56、零点迁移，差压式液位计是应用容器内的液位改动时，由液柱发作的静压也相应变卦的原理而任务的.当丈量有压容器的液位时，即容器是受压的，则需将差压变送器的负压室与容器的气相相衔接，以平衡气相压力p变卦时对液位丈量的影响.生产中欲延续丈量液体的密度，依据已学的丈量压力及液位的原理，试思索一种应用差压原理来延续丈量液体密度的方案.3-48丈量低温液体(指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况)时，常常在负压管上装有冷凝罐(见题3-19图)，问这时用差压变送器来丈量液位时，要不要迁移？如要迁移，迁移量应如何思索？题3-19图低温液体的液位丈量解：差压液位计正压室压力pi=gh1+gH+p0负压室压力p2=gh2+p0正、负压室的压差p=p1p2=gH(h2h1)gH=0时，p=（h2hi）g.这种液位丈量时，具有“负迁移”现象，为了使H=0时，p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为（h