《过程流体机械第二版》思考题答案_完整版

1、过程流体机械第版思考题答案_完整版第章控制系统的基本概念1. 什么叫产过程动化？产过程动化主要包含了哪些内容？答：利动化装置来管理产过程的法称为产过程动化。主要包含：动检测系统 信号联锁系统动操纵系统动控制系统。2. 动控制系统主要由哪个环节组成？动控制系统常的术语有哪些？答：动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执器等环节组成。 动控制系统常的术语有：被控变量y；给定值ys；测量值ym ；操纵变量m ；扰f；偏差信号（e）；控制信号u 3.什么是动控制系统的框图？它与艺流程图有什么不同？答：动控制系统的框图上是由传递块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分点构 成的表控制系统组

2、成和作的图形。其中每个分块代表系统中的个组成部分，块内填表其特性的数学表达式；块间带有箭头的线段表相互间的关系及信号的流向。采块图可直观地显出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对 系统特性进分析和研究。艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表出艺过程选的化设备、管路、附件和仪表控等的排列及连接，借以表达在个化产中物料和能 量的变化过程，即原料成品全过程中物料和能量发的变化及其流向。4. 在动控制系统中，什么是扰作？什么是控制作？两者有什么关系？答：扰作是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作；控制作是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值较，得出偏差信

3、号。这个信号按定规律计 算出控制信号来改变操纵变变量克服扰作。两者关系是控制作的部分职能就是减或消除扰对被控变量的影响。5. 什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制式。开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制式。定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作是克服扰动对被控变量的 影响，当输出信号变时，反馈影响操纵变量使输出信号减，反之则影响操纵变量是输出信号增。可见定值控制系统满闭环负反馈系统的要求。6. 在图1-11的换热器出温度控制系统中，艺要求热物料出温度保持为某设定

4、值。试画出该控制系统的框图；框图中各环节的输信号和输出信号是什么？整个系统的输信号和输出信号是什么？系统在遇到扰作（如冷物料流量突然增）时，该系统如何实现动控制的？答：如图所为该控制系统的框图。该控制系统及各环节的输、输出信号如图所。整个系统的输信号为：给定值ys，扰作f，输出为热物料出温度T，当冷物料流量增，则出温度y减，TT 检测后所得ym 减，偏差信号e=ym-ys<0 ，输调节器后产控制信号u，使执器或调节阀加阀门开度，使温度T 升，从实现控制。7. 图1-12为贮统艺为数（1） 试画出该系统的框图；（2） 指出系统中被控对象，被控变量，操纵变量，扰作各是什么？（1） 如图所为该

5、控制系统的框图；-（2） 该系统中被控变量对象为贮槽；被控变量为贮槽液位；操纵变量为出流量；扰作 为：进流量，温度等。8. 什么是动控制系统的过度过程？在阶跃扰作下有哪种基本形式？其中哪些能满动控制的要求，哪些不能，为什么？答：对于任何个控制系统，从被控对象受到扰作使被控变量偏离给定值时起，调节器开 始发挥作，使被控变量恢复到给定值附近范围内的过程叫做系统的过渡过程。发散振荡过程等幅振荡过程衰减振荡过程振荡的单调过程等幅振荡过程。上述五种振荡过程，其中振荡衰减和振荡衰减过程是稳定过程，能基本满要求，但衰减过程被控变量达到新稳态值进程过于缓慢，致使被控变量长期偏离给定值，所以般不采。只有产艺不允

6、许被控变量振荡时才会考虑采这种形式的过渡过程。等幅振荡发散振荡和振荡发散受到阶跃扰后不能稳定下来，不符合动控要求 9.试画出衰减分别为n<1,n=1,n>1,n时的过度过程曲线？答：如图所：10.表衰减振荡过程的控制指标有哪些？ 答：表衰减振荡过程的控制指标有：最偏差A 指过渡过程中被控变量偏离设定值的最值，即被控变量第个波的峰值与给定值的差。衰减n过渡过程曲线上同向的相邻两个波峰之。回复时间（过渡时间）ts指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个 过渡过程所经历的时间。差e()指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。振荡周期T 过渡过程的第个波峰与相邻的第

7、个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。第章过程装备控制基础1. 什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ 答：所谓被控对象的特性，是指当被控对象的输变量发变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的，速度），描述被控对象特性的参数有放系数K ，时间常数T和滞后时间。K ：被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输变化量之。T：时间常数是指当对象受到输作后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到输作后，被控变量达到新的稳态值的快慢。它决定整个动态过程的长短；：描述对象滞后现象的动态参数2. 为什么说放系数是对象的静态特性，

8、时间常数和滞后时间是动态特性？答：放系数K 表达了被控对象在扰作下重新达到平衡状态的性能，是不随时间变化的参数，所以K 是被控对象的静态特性参数。时间常数反映了被控对象受到输作后，输变量达到新稳态值的快慢，它决定了整个动态过程的长短，所以是动态特性参数。滞后时间也是描述 对象滞后现象的动态参数。3. 什么是被控对象的控制通道？什么是扰通道？答：被控对象的控制通道是指操纵变量与控制变量之间的关系，扰通道是指扰作与被控 变量之间的关系。4. 在控制系统中，对象的放系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：放系数对控制的影响：对控制通道，放系数K 值，即使调节器输出变化不，也会对被控对象产很影响

9、，控制灵敏。反之放系数，被控变量变化迟缓。对扰通道，如果K 很，即使扰幅度很也不会对控制变量产很影响，如果K 很则当扰幅度很并且频繁出现系统很难稳定。时间常数T对控制影响：对控制通道，时间常数，则被控变量变化较平缓，系统容易控 制，缺点是控制较缓慢。若T，则控制变量变化迅速，不易控制。对扰通道，时间常数 明显存在好处，此时阶跃扰系统影响较平缓，被控变量变化平缓，系统容易控制。滞后时间对控制影响：对控制通道，滞后存在是不利的，使控制不够及时，在扰出现后 不能及时调节，严重影响控制质量。对扰通道，纯滞后只是延迟扰时间，并不影响控制质量，对于容量滞后则可以缓和扰对控制变量的影响，因对控制系统是有利5

10、. 试从图2-58某对象的反应曲线中，表出该对象的放系数，时间常数和滞后时间。解：如图所：k=T如图所，以起始速率变化新稳态值所对应的时间， T= ，如图所，不存在容量滞后，6. 什么是调节器的控制规律？调节器有哪种基本控制规律？答：调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输信号变化的规律或是指控制器的输出信号P 与输偏差信号e之间的关系。常的基本调节规律有：位式，例，积分，微分等，以及它们的组合控制规律如PI，PD ，PID 。7. 什么是双位控制，例控制，积分控制，微分控制，它们各有什么特点？答：双位控制是指调节器的输出仅有最和最两个极限位置，双位控制结构简单成本较低使 便，对配的调节阀没有

11、任何要求，缺点是被控对象总是在波动，控制质量不，且当被控对象纯滞后较时，被控变量波动幅度较，不适合控制要求较场合。例控制是指调节器输出变化量与输变化量成例，例控制系统能迅速的克服扰影响，使系统未定下来。有点是反应快控制及时，缺点是被控对象负荷发改变时，系统输出存在余 差。积分控制是指调节器输出变化量与输余差积分成正，积分控制可以消除余差，但输出变化总是滞后于余差变化，不能及时克服扰动影响，使被控变量的波动加剧，使系统难以稳定。微分控制是指调节器输出变化量与输偏差变化速度成正，且具有定的超前控制作，抑 制振动，增强系统稳定（但微分作不宜过强）8. 什么是余差？为什么单纯的例控制不能消除余差积分控

12、制消除余差。 答：余差是指过渡过程终了时，被控变量新的稳态值与测定值之差。例调节器的输出变化量与输偏差具有对应的例差系，要使调节器有输出，就必须要有偏差存在，因此，例调节控制不能消除余差。积分控制其输出信号的不仅与输偏差信号的有关，还取决于偏差存在时间长短。只要有偏差，调节器的输出就不断变化，偏差 存在的时间越长，输出信号的变化量就越，只有存在偏差先等于的情况下，积分调节器的 输出信号才能相对稳定，因此积分控制作是图消涂余差。9. 为什么积分控制规律般不单独使？答：积分控制其输出变化总是滞后于偏差，不能及时有效地克服扰动的影响，加剧了被控变量 的波动，使系统难以稳定下来，因此业过程控制中，通常

13、不单独使积分控制规律。10. 例、积分、微分、控制分别什么量表其控制作的强弱？并分别说明它们对控制 质量的影响。答：例例度是反映例控制器的例控制作强弱的参数。例度越，表例控制作越弱。减少例度，系统的余差越，最偏差也越短，系统的稳定程度降低；其过渡 过程逐渐以衰减振荡向临界振荡直发散振荡。积分控制积分时间TI表积分控制作强弱的参数，积分时间越，表积分控制作越强。积分时间TI的减少，会使系统的稳定性下降，动态性能变差，但能加快消除余差的速度，提 系统的静态准确度，最偏差减。微分控制微分时间TD 是表微分控制作强弱的个参数。如微分时间TD 越，表微分控制作越强。增加微分时间TD ，能克服对象的滞后，

14、改善系统的控制质量，提系统的稳定性，但微分作不能太，否则有可能引起系统的频振荡。11. 试画出在阶跃作下，例、例积分、例积分微分调节器的输出特征曲线。12. 例积分微分调节器有什么特点？答：例积分微分调节器的特点是：在例调节的基础上进微分调节可提系统的稳定性， 进积分调节可消除余差，所以这种调节器既能快速进调节，能消除余差，具有良好的调节性能。调节作可通过调节适当的参数，例度，积分时间TI和微分时间TD 改变。答：例控制反应快，控制及时，但有余差。积分控制作缓慢但可消除余差。微分控制具有 定的超前控制作，抑制振荡，增强稳定性。若将三者结合起来，并选择适合的例度、积分时间、微分时间，就可以得到余

15、差、控制及时稳定的质量控制。13. 在例积分微分调节器中可以调整的参数有哪个?试说明调下整其中个参数时,对调节器的控制作有什么影响?答:在PID 调节器中,例度、积分时间、微分时间三个参数可以调整，从可获得较的控制质量。如例度增，则例控制作减少弱，当时，PID 调节器成为积分微分调节器，当TI积分时间时，PID 调节器成为例微分控制器，当TD 时，PID 调节器成为PI即例积分控制。答：调整积分时间对控制作的影响：随着积分时间的减积分作不断增强，在相同的扰 作下，调节器的输出增，最偏差减，余差消除很快，但同时系统的震荡加剧。积分时 间过还可能导致系统的不稳定。14. 调节器参数整定的的是什么？

16、程上常的整定法有哪些？答：调节参数整定的是按照给定的控制系统，求取控制系统最好的调节器参数。程上常 的整定法有经验试凑法、临界例法、曲线衰减法15. 调节器控制规律选择的依据是什么？答：关于控制规律选取可归纳为以下点：?简单控制系统适于控制负荷变化较的被控变量，如果负荷变化较，论选择哪种调节规律，简单控制系统都很难得到满意的控制质量，此时，应设计选取复杂的控制系统。在般的控制系统中，例控制是必不可少的，当义对控制通道时间常数较少，负荷变化较，艺要求不时，可选择单纯的例规律，当义对象控制通道时间常数较，负荷变化较，艺要求余差时，可选例积分调节 规律，如管道压，流量等参数的控制。?当义对象控制通道

17、时间常数较或容量滞后较时，应引微分作，如艺充许消除余 差，可选例微分调节规律；如艺要求余差时，则选PID 调节规律16. 设计控制系统时，必须确定和考虑哪些的问题？答：设计个控制系统，先应对被控对象做全的了解。除被控对象的动静态特征外，对于 艺过程，设备等也需要较深的了解；在此基础上，确定正确的控制案，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检测变 送元件及检测位置，选恰当的执器，调节器以及调节器控制规律待，最后将调节器的参数整定到最佳值。 17 什么是串级控制系统？它有什么特点？什么情况下采串级控制？答：串级控制系统是由其结构上的特征得出的。它是由主、副两个控制器串接作的，主控制器的输出

18、作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对主变量的定值控 制。它的特点有：能迅速克服进副回路的扰。 能改善被控对象的特征，提了系统克服扰的能。 主回路对副对象具有“鲁棒性”，提了系统的控制精度。串级控制系统主要就于：对象的滞后和时间常数很，扰作强频繁，负荷变化，对控制质量要求较的场合。18. 串级控制系统中副回路和主回路各起什么作？为什么？答：串级控制系统中主回路在控制过程中起着细调作，是定值控制系统，副回路在控制系统 中起着粗调作，是随动控制系统。这是因为串级控制系统的的是更好的稳定主回路，使其等于给定值，主变量就是主调节器的输出，所以说主回路是定制给定系统；副回路的输出是副

19、变量，副回路的给定值是主调节器的输出，所以在串级控制系统中，复变量不是要求不变的， 是随着主调节器的输出变化变化，因此是随动控制系统。19. 图2-59是聚合釜温度与流量的串级控制系统。说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？试述该系统是如何客观实现其控制作？解：该系统的主对象：聚合釜副对象：冷却进管路 主变量：聚合釜温度副变量：冷却流量主调节器：温度调节器副调节器：流量调节器该控制系统的框图：如图所：冷却流量若减，先由流量检测变送，经流量调节阀调整冷却阀门开度，开 度增加；同时由于流量减少使聚合釜由温度T升。从使温度稳定在橄要求范围内。20. 什么是前馈控制系统？应在什么场

20、合？答：前馈控制称扰动补偿，它是测量进过程的扰（包括外界扰和设定值变化），并按其信号产合适的控制作去改变操纵变量，使被控变量维持在设定值上。前馈控制主要于 下列场合：扰幅值频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈达不到要求时；主要扰是可测不可控 的变量；对象的控制通道滞后，反馈控制不即时，控制质量差时，可采前馈反馈控制系统，以提控制质量。21. 什么是值控制系统？它有哪种类型？答：实现两个或两个以上的参数符号定例关系的控制系统，称为值控制系统，它主要有 定值控制系统和变值控制系统。其中定值系统有三类：开环值控制系统，单闭环值控制系统和双闭环值控制系统。22. 选择性控制系统的特点是什么？应在什么场合

21、？答：选择性控制系统的特点是使选择器，可以在两个或多个调节器的输出端，或在个变送 器输出端对信号进选择，以适应不同的况，主要应在对不稳定况的控制，可以保证产艺过程的安全操作，尽量减少开，停车中的不稳定况。主要应于正常产过程的保 护性措施中。23. 均匀控制的的和特点是什么？答：均匀控制系统的的是为了解决前后序的供求盾，使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样，不是为了使被控变量保持 不变可，是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。第三章过程检测技术1. 写出测量程式，以及测量三要素，并举例说明。答：测量程式：为被测量，x为测量值，u为测

22、量单位。测量过程三要素为：测量单位，测量 法，测量仪器与设备。举例：如液柱式温度计测量温度。2. 简述直接测量法与间接测量法的定义，指出它们的异同及使场合？答：直接测量法指被测量与单位能直接较得出值，或者仪表能直接显出被测参数值的测量法；间接测量法通过测量与被测量有定函数关系的其他物理量，然后根据函数关系 计算出被测量的数值，称为间接测量法。相同之处在于都是对业产中些物理量的测量，都包含测量三要素。不同之处在于直接测量测量过程简单便，应泛；间接测量过程较复 杂，只有在误差较或缺乏直接测量仪表时才采。3. 测量仪表的主要性能指标有哪些？传感器的主要特性有哪些？答：测量仪表的主要性能指标有技术，经

23、济及使三的指标，其中技术的有：误差，精度等级，灵敏度，变差，量程，响应时间，漂移等；经济的有：使寿命，功耗，价格 等；使的有：操作维修是否便，运是否可靠安全，以及抗扰与防护能的强弱，重量体积的，动化程度的低等。传感器的主要特性有：准确性，稳定性，灵敏性。4. 举例说明系统误差，随机误差和粗误差的含义及减误差的法。答：系统误差是由于测量具本的不准确或安装调整得不正确，测试员的分辨能或固有 的读数习惯，测量法的理论根据有缺陷或采了近似公式等原因产的测量值与真值的偏差。系统误差的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某规律变化。如仪表零位 未调整好会引起恒值系统误差。随即误差是由于测量过程中量

24、彼此独的微因素对被测值的综合影响产的测量值与真值的偏差，其绝对值和符号以不可预料的式变化。如温的变化。粗误差是由于测量操作者的粗，不正确地操作，实验条件的突变或实验状况未达到预想的要求匆忙实验等原因造成的明显地歪曲测量结果的误差。减误差的法：系统误差：应尽量减少或消除系统误差的来源。先检查仪表本的性能是否符号要求；其次仔细检查仪器是否处于正常作条件，如环境条件及安装位置等是否符合技术要求，零位是否正确；此外还应检查测量系统和测量法本是否正确。随即误差：由于摩擦，间隙，噪声等都会产随机误差，因此先从结构，原理上尽量避免采存在摩擦的可动部分；采减噪声的装置，并采抗扰能强的测量仪器。对于粗误差应端正

25、科学研究态度，并认真分析数据， 剔除坏值。5. 试述绝对误差，相对误差及引误差的定义，举例说明各的途。答：绝对误差仪表指值与被测变量的真值之间的代数差，即，可表仪表基本误差限：。相对误差测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之，即，可表仪表的基本 误差限与绝对误差相较，相对误差更能说明测量结果的精确程度，如温度升测量显值为 57 ，时间温度为60 ，则：=57-60=-3,，若实际为30 ，测量显值为27 ，则：=-3，显然此时的相对误差前者。引误差绝对误差与仪表的量程之，引误差表的仪表基本误差限为：， 如温度计的量程为100 ，则其引误差，根据允许引误差值的可划分仪表的精度等级。 6.

26、检定只量程为5A 的电流表，结果如下：输量/A 1 2 3 4 量5/A 1.10 1.98 3.01 4.08 5.（021）（2）解：1-1.102-1.983-3.014.-4.085-5.02绝对误差：；相对误差：， 值相对误差：，引误差： 所以数值计算列表如下：1 2 3 4 5 X 1.10 1.98 3.01 4.08 5.02 0.1 -0.02 0.01 0.08 0.02 0.1 -0.01 0.0033 0.02 0.004 0.091-0.0101 0.0033 0.0196 0.004 0.02 0.004 0.002 0.04 0.仪00表4 的精度等级，故该仪表的

27、精度等级为2。7. 对某物理量经过20 次测量，得到如下数据：324.08 324.03 324.02 324.11 324.14 324.07 324.11 324.14 324.19 324.23 324.18 324.03324.01 324.12 324.08 324.16 324.12 324.06 324.21 324.1分4别3准则和肖维耐准则判断有粗差，并求该测量的计算平均值，标准差和极限误差，写出测量结果表达式。 解：n=20 ，平均值=，剩余误差：，即：-0.03 -0.08 -0.09 0 0.03 -0.04 0 0.03 0.08 0.12 0.07 -0.08 -0

28、.1 0.01 -0.03 0.05 0.01 -0.05 0.10.03 标准差=，标限误差（1）3准则：3=0.192 ，因此该组数中坏值。（2）肖维耐准则：依表3-1可知n=20 时，=2.24，故该组数中坏值。极限误差，测量结果：8. 温度计测量某介质温度，40% 的读数误差于0.5，线性插值法估计该温度升的标准差，并计算误差于0.75的概率。解：（1）=，由此推得0.7时，由已知条件知，查概率积分表得： 时z=0.5205 ，得：（2），得： 查表得：时，=0.5646即误差于0.75，概率为0.56469. 现有精度等级为1.5A级，2.0B级和2.5C 级的三块仪表，测量范围分别

29、为，和，现需测量500 左右的温度，要求测量的相对误差不超过2.5% ，选哪块表合适？解：根据测量范围，选择B ，C 两块表，A 表排除。B 表：q=2%=0.02=故B 表合适。C 表：q=2.5%=0.025=故C 表不合适。综上所述选B 表即2.0级，量程的仪表。10. 检定台测量范围为的位移测量仪表，结果如下：（1） 试画出上下程的输输出特性曲线；（2） 求该仪表的线性度（以上曲线为例）； (3)确定该表的回差（迟滞误差）解：已知数据：位移/mm00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0上程值/mm ：00.340.691.061.411.772.042

30、.452.813.203.674.074.37 下程值/mm ：00.400.771.141.521.902.272.653.023.383.724.064.37（1） 如图所，上下程曲线（2）（3）11. 概述膨胀式温度计的作原理与主要特点：答：膨胀式温度计是利物体热胀冷缩的性质来测温的。主要特点：玻璃液体：结构简单，使便，测量精度，价格低廉；测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远传。双属；结构紧凑，牢固，可靠；测量精度较低，量程和使 范围有限。12 热点偶有那些特点？普通导线和补偿导线作热电偶的延长线，效果有何不同？试证明补偿导线的补偿作。答：热电偶的特点有：测量精度教，性能稳定；结

31、构简单，易于制造，产品互换性好；将温度信号转换成电信号，便于信号远传和象现多点切换测；测量范围，可达200 2000 ， 形式多样，适于各种测量条件。选补偿导线要求其在定温度范围内与所连接的热电偶具有相同的热电特性，型号相配，极性连接正确。补偿导线的作证明： 如图所：回路中电势为：E Eab （t，t1）Ecd （t1，t0）由补偿导线的性质得：Ecd （t1,t）0 ，（2），试分别求两种情况下的值误差,并解释为何与实际温差不同. 解:查热电偶分度号表:K 型热电偶:20200 220 500E:0.798mv8.137mv8.937mv20.640mv (1)E=8.938-0.798=8

32、.140mv反查K 热电偶分度号表:201-8.177mv 内析求得:t=200.075(2)E=20.640-8.137=12.503反查K 分度号表:307-12.498;308-12.539内析求得:t=307.12分析原因:低温度下热电势与温度线性关系较好,温时误差较 14.分度号为 S 的热电偶与圈仪表构成的测温系统,冷端补偿器的平衡点温度在20.图3-80中,t=1300,t1=80 ,t2=25 ,t0=30 ；动圈仪表的机械零位为0,试求(1)仪表的值温度是多少 ;(2) 如何处理可使值与实际温度相符 ; (3)把补偿导线改为铜线时,值变为多少 ?解:如图所:(1查) S 型热

33、电偶的分度号表:t/ 13003025 E/mv13.1550.1730.142由E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)即E(1300,30)E(1300,0)-E(30,0)=13.155-0.173=12.982mv查表,12.982mv 时对应的温度为t=1286, 即仪表显的温度为1286 。（2） 由于补偿电桥是在20 时平衡的，因此须将仪表的机械零位预先调到20 处，即可使值与实际温度相符。（3） 若将补偿导线改为铜线，则,则查表12.653mv 时对应的温度为t=1258.5, 即值变为1258.5。15. 分度号为Cu50 的热电阻测得某介质的温度为84 ，但经检定，该电

34、阻R0=50.4 ,电阻温度系数=4.2810-3/ .试求介质的实际温度。解：在-50150 的范围内，铜电阻与温度是线性关系查得他t84 时R 67.97即：16. U 型管压计（封为银）测温度管道中的压。压计在管道下1.5M （肘管端）处，压计同侧肘管内银距80mm ，两管银度h=140mm求的表压（Pa)=表压17. 四个应变R1 ，R2 （在上），R3,R4 （在下）如图381 所贴于梯形簧，簧以悬臂形式固定。（1） 画出应变接成直流桥形式的电路图；（2） 当簧受P 的作时，贴处产350 的应变，供桥电压10V ，应变灵敏系数为2，求电桥输出。参考：化测量及仪表范主编P31 图381

35、输出电压：18. 液体式压计有哪些主要类型？试分析其误差答：液柱式压计主要有：U 型管压计，单管压计和微压计。以U 型管压计：误差产主要有以下：a读数误差，消除视察。b温度变化产液体变化，产测量误差，故须修正。c安装误差：当U 型管安装不直时会产安装误差。d细现象， 修正19. 试述弹簧管压计弹簧管结构特点与测压原理。答：弹簧管压计由弹簧管压感应元件和放指机构两部分组成，前者是弯成圆弧状的空 管，端固定（作为压输端）；另端由，作为位移输出端，接放指机构。其它是由拉杆，齿轮及指针组成。测压原理：在弹性范围内，弹簧管由端的位移与被测压之间近似线性关系，即通过测量 由端的位移，可直接测得相应的被测压

36、。20. 已知被测压在范围0.71MPa 内波动，要求测量的绝对误差不得超过0.02MPa ，试选定弹簧管压的量程和精度等级。可供选的压计量程系列为：00.6MPa;02.5MPa.故选01.6MPa 精度等级：故选精度等级为1级的量程为01.6MPa 的仪表。21. 转流量计显流量的形式有种，是如何分度的。答：转流量计显流量的形式有3种，种是玻璃转流量计，其锥型管是电玻璃制成，并在 管壁标有流量刻度，直接根据转的度进读数；另类为电运转转流量计，即将转的位移信号转变为电信号；另种为动运转式转流量，将转的位移信号变为压信号，进 远距离传送。22. 标准节流装置有哪部分组成，对各部分有哪些要求？答

37、：标准节流装置有：节流元件，取压装置和前、后管道三部分组成。标准节流装置的设计、 加、安装和使都有规定的技术要求，规定和数据，可参见GB/T262423. 试较节流装置与转流量计在作原理与使特点上的异同点 。答：作原理使特点节流装置 利节流元件前后的差压与流速之间的关系，获得被测流量的使已标准化、系列化，使范围：管径为50 1000mm，测量范围1.5100000m3/h ，但使产的压损失，精度±12% 转流量计基于平衡原理，利锥形管内的转把流体的流速转换成转的位移，进获得被测流量的。相同点：都是测流速然后得流量。 使已系列化，测量时若介质变化，应修正，可测流量， 结构简单，维修便，

38、压损失。缺点：机械传逆信号，仪表性能和准确度难以提，转易卡死，测量管径范围4150mm, 测量范围：0.0013000m3/h, 精度±12.5% 24 从涡轮流量计得基本原理分析其结构特点，输出信号法和使要求。答：涡轮流量计得基本原理：流体对置于管内涡轮得作，使涡轮转动，其转动速度在定流速范围内与管内流体得流速成正。其结构主要由：涡轮、导流器、磁电转换装置，外壳以 及信号放电路等部分组成。输出信号法：将叶轮转动时得转速转换成脉动电信号输出，经进步放整形后获得分拨信号，对其进脉冲计数和单位换算可得到积累流量；通过频率 电流转换单元可得到瞬时流量。使要求： 仅适洁净得被测介质，通常在涡

39、轮前要安装过滤装置； 流量计前后需由定的直管段长度，流量计的转换系数?般在常温下标定的，当介质的密度和粘度发变化时需重新标定或进补偿。25 已知：流体为过热蒸汽，作压 P 14MPa ，作温度 t550 ；管道D20 221mm, 材料X20CrMoV21 缝管，节流装置为接标准喷嘴，材料为 1Cr18Ni9Ti ，d20 148.74mm ；差压0p=100.42KPa ，求：（1） 在假定0p 下的蒸汽流量；（2） 计算测量时的压损失。解：计算参考过程控制检测技术与仪表杜维主编p81 。查附数据表可得管道材质和孔板材质的热膨胀系数为：则作状态下管道内径为电表25查得管道内壁粗糙度k0.7则

40、:在作压下, 过热蒸汽等熵指数其中因为26.已知：流体为，作压p14.71MPa ，作温度t215 ；管道D20 233mm，材料20 号缝钢管；截流装置为法兰标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti 。d20 117.34mm ，差压p 156.91KPa.求：（1）在给定的p下的流量qm（2）测量时的压损失。解：液体,27. 当作压偏离额定压时，如何由差压显的位值求出真实的位。答：当作压偏离额定压时，可通过差压计的正、负迁移，求出迁移量，即利正负迁移 改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，即可求出真实的位。28. 差压式液位计如何测量液位?当差压变送器于或低于最低液位时，应如何处理？答：差压

41、式液位计是采压差计测量、液两相的压差，压差通过动或电动差压变送器传送，并转化位电信号，最终显处液位的及其变化。当差压变送器于或低于最低液位时，可对差压变送器进零点迁移，由正迁移和负迁移（低于最低液位时，采正迁移，于 最低液位时，采负迁移。）第四章过程控制装置1. 单杠杆式动差压变送器式由哪些部分组成的？各部分由何作？试说明其作原理。 答：单杠杆式动差压变送器电动转换部分和测量部分组成，测量部分的作是将被测量的压信号转换成的形式；动转换部分的作，是将被测差压 pi转换成为作于主杠杆下端的输 Fi。其作原理为： 正负压容的输压经敏感元件转换成输 Fi。即。Fi作于主杠杆的下端，对点产个顺时针向的输

42、矩Mi，使主杠杆发顺时针向的偏转。变送器输出信号P0 ，引反馈波纹管中，并产反馈矩Ff作于主杠杆上，使主杠杆对点产个逆时针向的矩Mf。当时，主杠杆就处于平衡状态，喷嘴挡板间的距离不 再改变，若MfMi时，则杠杆系统产偏，位移检测产微位移s，其变化量再通过放器10 转换并为20 100KPa 的输出压，即变送器的输出信号与被测差压pi成正。2. 什么时阻？什么是容？它们在路中各起什么作？答：在路中安装的节流元件称为阻，作是阻碍体的流动，起着降压（产压降）和 限流（调节体流量）的作。容是在路中能储存或释放处体的容，在路中起着缓冲，防振荡的作。3. 喷嘴挡板机构由哪些动元件组成？它们的作是什么？答：

43、喷嘴-挡板机构是由喷嘴和挡板构成的变阻，个恒阻和个容串联成的节流通室，作是将输的微位移信号（即挡板相对于喷嘴的距离）转换成相应的压信号输出。4. DD8 II型I 电动差压变送器是按什么原理作的？它是由哪部分组成的？试简述其作过程。答：DD8 II型I 电动差压变送器是按矩平衡原理作的，由测量部分（杠杆系统）；电磁反馈装置；量机构；低额位移检测放器。其作过程如下：被测差压信号p1,p2分别送敏感元件两侧的正负压室，敏感元件将其转换成作于主杠杆下端 的输Fi，使主杠杆以轴封膜为点偏转，并以F1 沿平向推动量机构，量机构将推分解成F2 和F3 。F2 使量机构的推板向上偏转，并通过连接簧带动副杠杆

44、L4 以点M 逆时针偏转，使固定在副杠杆上的差动变压器B 的衔铁靠近差动变压器，两点之间的距离变化量再通过低频位移检测放器转换并为420mA 直流电流，作为便送器的输出信号；同时该电流流过电磁反馈装置的反馈动圈，产电磁反馈Ff，使副杠杆顺时偏转o，当输与反馈对杠杆系统说产的矩Mi,Mf达到平衡时，变送器便达到个新的稳定状态。此时低频位移检测放器的输出电流Io便反映了说测电压pi的。5. DD8 II型I 温度变送器为什么要采线性化措施？热电偶温度变送器时怎样实现线性化的。答：热电偶温度变送器要求的输出电压信号与相应的变送器输的温度信号成线性关系，热 电偶是线性关系的，温度变送器放回路是线性的，

45、若将热电偶的热电势直接接到变送器的 放回路，则温度 t 与变送器的输出电压Usc 之间的关系是线性的。因此需要采线性化措施，措施是:采反馈电路线性，使放回路具有线性，依据输输出关系，当放系数k很时，要使热电偶输的温度变送器保持线性，就要使反馈电路的特性曲线与热电偶的特性曲线相同，从实现线性化。6. 试分析电动差压变送器如何实现量程迁移（零点迁移）。积分部分积分容和跟踪室串 联在积分正反馈回路，开关部分以控制调节器输出的通断。输回路作是将输信号与给定信号进较，取出偏差信号，并进电平移动。11. PID 调节器是由哪些基本部分组成的？试分析各部分所完成的功能。答：PID 调节器的基本组成有输电路，

46、运算电路和输出电路组成。输电路是检测偏差信号， 信号经滤波电路后输出导PID 运算电路。（输电路包括偏差检测电路，内给定稳压电源电路， 内外给定切换开关，正反作开关及滤波电路等）。PID 运算电路：根据整定好的参数以对偏差信号进例，微分和积分的运算，是调节器实现PID 控制规律的关键环节。输出电路：将运算电路的输出信号做最后次放，或者作为运算电路之回路中放器的组后 级，提供调节器的输出信号。12. 何为基型调节器？它具有哪些主要特点？答：基型调节器是种具有PID 运算功能，并能对被调参数，给定值及阀门位置进显的调节器。特点：采了增益、阻抗线性集成电路组件，提万仪表的精度，稳定性和可靠性，降低

47、了能耗。有软、硬两种动操作式，软动与动之间由于有保持状态使调节器输出能够长期保 持，因在互相切换时具有双向平衡抗扰特性，提了操作性能。采集成电路便于各种功能的扩展。采标准信号制，接受15VDC 测量信号，输出420mADC信号，由于空受点不是从零点开始的，故容易识别断电、断线等故障能与计算机联。13. 试说明基型调节器产积分饱和现象的原因。答：在基型调节器的PI电路中，接有运算放器，对于理想的例积分电路，只要输信号Usc2 存在，积分作就不会终，直到输出电压被限制在运算放器的最或最允许输出为，即产积分饱和现象，般称输出电压未被限制为正常作状态，输出电压被限制后称为 饱和作状态。14. 试分析D

48、TZ 2100 型刻度指调节器的作原理。它试由哪些部分组成的？各部分的主要功能试什么？答：DT8 2100 型刻度指调节器的作原理是：输信号经测量指回路进连续指， 并输输回路与经给定指电路指的给定值进较得出偏差信号，偏差信号经例微分，例积分回路运算后，送输出回路将15VDC 电压信号转换成420mADC信号，作为调节器的输出信号。组成：由指单元和控制单元两部分组成，其中指单元由测量指电路和给定指，分别实现对测量信号和给定信号进连锁指。控制单元由输电路作是将输信号与给定信号进较，取出偏差信号，并进电平移位；例微分回路功能为：回路的输出值不仅与输信号的、极性有关，且与输信号变化的速度有关，因此对输

49、信号进PD 运算，对于容量、惯性，具有滞后的调节对象有益。例积分回路作是为调节器引积分功能，从使调节器的输出值与偏差对时间的积分成正例。输出回路作使将PI 回路输出的15VDC 电压信号转换成以电流负端为基准的420mADC信号，作为调节器的输出信号。动操作回路在控制回路中实现动操作。15. DDZ II型I 调节器的输电路为什么要进电平移动？答：DDZ II型I 调节器采标准信号制，接受来变送器的或转换器输出的15VDC 测量信号，输出420mADC信号。其输电路将丙丁以0伏为基准的输信号转换成以电平10 伏为基准的偏差输出，由于电受点不是从0开始的，故容易识别断电、断线故障，传输信号标准化

50、。16. 有电动例调节器，器输电流范围为420mA ，输出电压范围是15V 。试计算当例度规定在40 时，输电流变化4mA 所引起的输出电压变化量为多少?解： 即即：输出电压变化量为2.5V17. 全刻度指调节器与偏差指调节器有哪些主要区别？答：全刻度指调节器与偏差指调节器基本电路相同，只是指电路有差异，全刻度指调节器能对被调整参数（即调节器输信号）做0100 全刻度范围显，显值与给定值之差即为偏差值。偏差指调节器则没有输信号的全刻度指，是直接指偏差。18. 在DDZ II型I 调节器中，什么是软操状态？什么是硬操状态？如何实现调节器扰动切换？答：软操状态软操回路直接改变调节器的输出信号实现动

51、操作。在进软时，输出电流以某种速度进变化。停操，输出就停变化。硬操状态硬操回路也可以直接改变调节器的输出信号实现动操作。在进硬操回路时输出值与硬操作杆的位置有对应关系。由于在“动”与“动”之间增加了种过渡状态保持状态，从实现扰动切换。19. 动执器主要由哪些部分组成的？各部分的作是什么？答：动执器由动执机构和调节机构两部分组成。执机构是执器的推动装置，它按调节器输出压信号（20 100KPa ）的产相应的推，使执机构推杆产位移，推动调节机构动作。调节机构是执器的调节部分，其内腔直接与被调介质接触，调节流体的流 量。20. 试分析说明调节阀的流量特性理想流量特性及作流量特性。答：调节阀的流量特性

52、是指被调介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即：。 调节阀的理想流量特性是指在调节阀前后压差定情况下的流量特性，在实际使调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此，阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称 为调节阀的作流量特性。21. 何为阻塞流？他有什么意义？答：阻塞流是指当阀压P1 保持恒定，并逐步降低出压P2 时，流过阀的流量会增加到个最值，此时若继续降低出压，流量不再增加，此极限流量称为阻塞流。意义：在阻塞流条件下，流经阀的流量不随阀后压的降低增加，因此在计算流量系数时， 先要确定调节阀是否处于阻塞流状态。22. 流量叙述的定义是什么？试写出不可压缩流体系数计算的基本公式。答：我国规定的流量系数定义为：在给定程下，阀两端的压差为0.1Mpa ，流体密度为1000kg/m3 时流经调节阀的流量数(m3/h),以C 表，它表流体通过调节阀的流通能，不可压缩流体：23. 试分析电转换器的作原理。答：电转换器按矩平衡原理作，当恒定磁场量的测量线圈重视，所产的磁通与磁钢 在空隙中的磁通相互作产个向上的电磁（即测量）。由于线圈固定在杠杆上，使杠杆绕字簧偏转，于是装在杠杆另端的挡拆靠近喷嘴，使其背压升，经过放器功 率放后，输出，反馈到正负两个波纹管，建起与测量矩相平衡的反馈矩。因输出压