化工仪表及自动化课后答案第版厉玉鸣版本

1、P161.化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化 工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的局部直接劳动，使生产在不同 程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产本钱，提高产品产量和质量。（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。（3）能够保证生产平安，防止事故发生或扩大，到达延长设备使用寿命，提高设备 利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动 之间的差异创造条件。2、化工自动化主要包括哪些内容一般要包括自动检测、自动保护、自

2、动操纵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余差 908900=8 ； 振荡周期 7M59=36(min)；过渡时间Zs=47min。因为力=5080, 8TRC-303.FRC-305 所代表的意义。PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3,仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为 3,仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为 3,仪表序号为05。被校表读数/020140260470680

3、59031001绝对误差/0+1+2+4+6+5+3+1由以上数据处理表知，最大绝对误差：+6；(2)仪表误差：= 土 x 100% = 0.6%，max 1000仪表的精度等级应定为级；3-5某一标尺为01000的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：标准表读数/02004006007008009001000被校表读数/02014026047068059031001(1)求出该温度仪表的最大绝对误差值;确定该温度仪表的精度等级;如果工艺上允许的最大绝对误差为8C,问该温度仪表是否符合要求解(1)校验数据处理:标准表读数/02004006007008009001000被校表读

4、数/02014026047068059031001绝对误差/0+1+2+4+6+5+3+1由以上数据处理表知，最大绝对误差：+6；(2)仪表误差：S = x 100% = 0.6% , maxI。仪表的精度等级应定为级;仪表的基本误差：尸1000(%)=10,该温度仪表不符合工艺上的误差要求。6、如果有一台压力表，其测量范围为OlOMPa,经校验得出以下数据:标准表读数/MPa0246810求出该压力表的变差;被校表正行程读数/MPa0L 98被校表反行程读数/MPa0问该压力表是否符合1. 0级精度解（1）校验数据处理:标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa01 98被校表

5、反行程读数/MPa0压力表的变差/%0被校表正、行程读0由以上数据处理表知，该压力表的变差：%;数平均值/MPa仪表绝对误差/MPa0(2)仪表误差：篇”=土生x 100% = 0.5%；111 a A但是，由于仪表变差为%,所以该压力表不符合级精度。3-6如果有一台压力表，其测量范围为OlOMPa,经校验得出以下数据:标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa0L 98被校表反行程读数/MPa0求出该压力表的变差;问该压力表是否符合L 0级精度解（1）校验数据处理:标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa01 98被校表反行程读数/MPa0压力表的变差/%0被校

6、表正、行程读数平均值/MPa0仪表绝对误差/MPa0由以上数据处理表知，该压力表的变差：；（2）仪表误差：3 = 土=x 100% = 0.5%；d A但是，由于仪表变差为%印，所以该压力表不符合级精度。力指垂直均匀地作用于单位面积上的力。关系：p表压二p绝对压力一p大气压力P真空度二p大气压力一p绝对压力3-7.什么叫压力表压力、绝对压力、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）。（2）绝对压力是指物体所受的实际压力；表压力:绝对压力大气压力；负压力（真空度）二大气压力绝对压力常，由于各种工艺设备和检测仪表本身就处于大气压力之下，因此工程上常采

7、 用表压和真空度来表示压力的大小，一般仪表所指的压力也是表压或真空度。压仪表按其转换原理不同，主要分为四大类：液柱式压力计：它是将被测压力 转换成液柱高度来进行测量的；弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的 位移来进行测量的；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 量来进行测量的；活塞式压力计：它是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所 加平衡祛码的质量来进行测量的。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，最高可测量高达lOOOMPa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

8、，组成相应的变送器；波纹管：这种弹性元件易变形，常用于微压与低压的测量。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（有分膜片式和膜盒式两种）、波纹管 式弹性元件。测压原理：将被测压力转换成弹簧管自由端的位移来进行测量的。主要组成：弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头。测压过程：当被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管在压力作用下产生变形，使其自 由端产生位移，经放大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过程。解：（1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由端产生相应的位移，

9、只要测出了弹簧管自由端的位移大小，就能反映被测压力P的大小。（2）弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（测量元件），放大机构，游丝，指针, 表盘。（3）弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使弹簧管产 生很小的位移量，放大机构将这个很小的位移量放大从而带动指针在表盘上指示出 当前的压力值。.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，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的霍尔 电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现压力的测量。.应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用金属导体的电阻应变效应制 成的。压阻式压力传感器

10、：测压元件是单晶硅片。利用半导体的压阻效应制成的。3-14电容式压力传感器的工作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量变化（不等），利用变压器电桥将电容量的 变化转换为电桥输出电压的变化，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、液位等的测量。.工作原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。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。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性 变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造成电容量发生

11、变化。特点：结构紧凑、灵敏度高、过载能力大、测量精度可达级、可以测量压力和差压。3-15某压力表的测量范围为0IMPa,精度等级为级，试问此压力表允许的最 大绝对误差是多少假设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符合1级精度，为什么解压力表允许的最大绝对误差为max=%=在校验点处，绝对误差为=(MPa)该校验点的测量误差为故该校验点不符合级精度。3-16.为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取选一台量程很大的仪 表来测量很小的参数值有何问题解 (1)为了保证敏感元件能在其平安的范围内可靠地工作，也考虑到被测对 象可能发生的异常超压情

12、况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。（2）由于仪表的基本误差.由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范围内其 大小是一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。3-17如果某反响器最大压力为，允许最大绝对误差为。现用一台测量范围为0, 精度为级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求假设采用一台测量范围 为0，精度为级的压力表，问能符合误差要求吗试说明其理由。解用0、精度为级的压力表来进行测量的基本误差1皿=%= （允许值）该表不符合工艺上的误差要求。用0、精度为级的压力表来进行测量的基本误差2max=

13、%= （允许值）该表符合工艺上的误差要求。3-18某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为工艺要求就地观察罐内压力, 并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的5%,试选择一台合适的压力计（类型、 测量范围、精度等级），并说明其理由。解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限囚广，工作压力上限Pmaxi 设所选压力表量程为P，那么根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有1-7在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输 出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上

14、需要保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结果，然后将此结果用特定信号（气压或电 流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度， 从而改变操纵变量的大小。7.方块图是用来表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 图中都用一个方块表示，故称之为方块图。1-8.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质解：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过程、生 产设备或机器。被控变量一一被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名 称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。给定值（

15、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，也可以是能按程序变化的。操纵变量（调节变量）一一对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）根据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、测量范围为0的电接点压力表。根据测量误差要求，测量的最大误差为max5%= （MPa）那么所选压力表的最大引用误差应满足要求，故可选精度等级为级的压力表。3-19某合成氨厂合成塔压力控制指标为14MPa,要求误差不超过，试选用一台 就地指示的压力表（给出型号、测量范围、精度等级）。解合成塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p,那么根据压力表量程系列（附表

16、1），可选YX-150型、测量范围为025MPa的电接点压 力表。根据测量误差要求，所选压力表的最大允许误差应满足要求，故可选精度等级为级的压力表。20、某压力表的测量范围为0IMPa,精度等级为级，试问此压力表允许的最大绝 对误差是多少假设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符合1级精度，为什么解：压力表允许的最大绝对误差为max=%=在校验点处，绝对误差为=(MPa)该校验点的测量误差为故该校验点不符合级精度。3-20现有一台测量范围为0,精度为级的普通弹簧管压力表，校验后，其结果为:被校表读数/MPa0. 00. 40. 81. 21

17、. 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测量(该贮罐工作压力为，测量的绝对误差不允许大于)解压力表的校验表3-1压力表的校验数据及其数据处理结果被校表读数/MPa最大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绝对误差/MPa仪表的最大引用误差（从绝对误差和升降变差中选取绝对值最大者做为m,求仪 表的最大引用误差）所以，这台仪表级的精度等级合格。空气贮罐的压力属稳

18、态压力，且Aj2/3MPa； Ain=l/3MPa；最大误差皿二%=。所 以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。21、为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有何问题 解：（1）为了保证敏感元件能在其平安的范围内可靠地工作，也考虑到被测对象可 能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实 际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。（2）由于仪表的基本误差m由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范围内其 大小是一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。22、如果某反响器最大压力为，允许最大绝对误差为

19、。现用一台测量范围为0,精 度为级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求假设采用一台测量范围为 0，精度为级的压力表，问能符合误差要求吗试说明其理由。解用0、精度为级的压力表来进行测量的基本误差Imax一%= （允许值）该表不符合工艺上的误差要求。用0、精度为级的压力表来进行测量的基本误差2max-%二（允许值）该表符合工艺上的误差要求。3-22.常用的热电偶有哪几种所配用的补偿导线是什么为什么要使用补偿导线 并说明使用补偿导线时要注意哪几点解：（1）常用的热电偶有如下几种:（2）所配用的补偿导线如下:（3）用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并 与测量电路相

20、连接。使用补偿导线时要注意：在一定的温度范围内，补偿导线与配 对的热电偶具有相同或相近的热电特性；保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，其工作压力范围为，工艺要求就地观察罐内压力，并要 求测量结果的误差不得大于罐内压力的5%,试选择一台合适的压力计（类型、测量 范围、精度等级），并说明其理由。解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限M小，工作压力上限Pmax=。 设所选压力表量程为P，那么根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有根据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、测量范围为0的电接点压力表。根据测量误差要求，测量的最大误差为max5%= （

21、MPa）那么所选压力表的最大引用误差应满足要求，故可选精度等级为级的压力表。24、某合成氨厂合成塔压力控制指标为14MPa,要求误差不超过，试选用一台就地 指示的压力表（给出型号、测量范围、精度等级）。解 合成塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p,那么根据压力表量程系列（附表1）,可选YX-150型、测量范围为025MPa的电接点压 力表。根据测量误差要求，所选压力表的最大允许误差应满足要求，故可选精度等级为级的压力表。3-24.什么叫节流现象流体经节流装置时为什么会产生静压差解：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁，流体的静压 力产生差异的现象，称为节流现象。流

22、体经节流装置时，由于节流装置前后流体截面的该变，造成流体流速的改变, 从而产生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解：转子流量计测量流体流量时，转子前后流体压力的压差p为一常数，即一2 = （0 一 ?）g =const.（恒量） 一 A.流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产 生差异的现象称为1流体经节流装置时，由于流速发生变化，使流体的动能发生变化。根据能量守恒定 律，动能的变化必然引起静压能的变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静 压差。.流体流经节流装置时所产生的压差与流量之间有一定的对应关系，通过测量压差的大小，即可得知流

23、量的大小。由于流量基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 条件改变时都会影响流量的测量。3-32用转子流量计来测气压为、温度为40的CO2气体的流量时，假设流量 计读数为50L/s,求CO2的真实流量(CO2在标准状态时的密度为1.977kg/n?)。解 由题知：Po=，Pi=+= (MPa) ； To=293K,3二273+40=313 (K)； 0=l. 293kg/Nm3； fI. 977kg/Nm3, Q0=50L/so 那么.因为转子流量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的；而差压

24、式流量计在流 量变化时，节流装置两端的压差也是随之改变的。3-33用水刻度的转子流量计，测量范围为010L/min,转子用密度为7920kg /n?的不锈钢制成，假设用来测量密度为0.831kg/L苯的流量，问测量范围为多少假设 这时转子材料改为由密度为2750kg/m3的铝制成，问这时用来测量水的流量及苯的 流量，其测量范围各为多少解 由题知 t=7920kg / m3, /=0. 831kg / L=831kg / m3, F1000 / m3, =10 L/min测苯的流量的修正系数为所以，苯的流量测量范围为0IL IL/min。当转子材料改为铝时，产2750kg/iA此时测水的流量的修

25、正系数为Qo = Q)/原=10/2=5 (L/min)所以，此时测水的流量的测量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为以尸。（）/检二5/二（L/min）所以，此时测苯的流量的测量范围为05. 75L/mino3-36涡轮流量计的工作原理及特点是什么解：（1）涡轮流量计的工作原理：流体在管道中流动时使叶轮旋转，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 映流体流速的大小。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：安装方便、测量精度高、可耐高压、反响快、便于远 传、不受干扰、容易磨损等特点。37、用转子流量计来测气压为、温度为40的

26、CO?气体的流量时，假设流量计读 数为50L/s,求CO2的真实流量（CO?在标准状态时的密度为/胡）。解 由题知：Po=，Pi=+= (MPa) ； To=293K,1二273+40=313 (K)； 0=Nm3；尸Nn?, Q=50L/s。贝lj3-37电磁流量计的工作原理是什么它对被测介质有什么要求解电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁力 线而产生感应电动势的电磁感应原理，流体的流速越大，感应电动势也越大，感应 电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。38、用水刻度的转子流量计，测量范围为010L/min,转子用密度为7920kg / m?的

27、不锈钢制成，假设用来测量密度为/L苯的流量，问测量范围为多少假设这时转子材料 改为由密度为2750kg/的铝制成，问这时用来测量水的流量及苯的流量，其测量 范围各为多少解 由题知 t=7920kg / 尸 / L二831kg / n?, fIOOO / m3, )=10 L/min测苯的流量的修正系数为%=10/(L/min)所以，苯的流量测量范围为0min。当转子材料改为铝时，E2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为2o二盘/后=10/2=5 (L/min)所以，此时测水的流量的测量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为Q 尸Qo/二5/=(L/min)所以，此时测苯的流量的测量

28、范围为0min。.椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，它有两个相互啮合的椭圆齿轮，当流体流过 时，带动齿轮旋转。齿轮每转1周排出定量流体，只要测了椭圆齿轮的转速，便可知 被测流体的流量。.电磁流量计的原理：是基于电磁感应定律工作的。它是将流体的流速转换为感应 电势的大小来进行测量的。.漩涡流量计的原理：是利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡别离型流量计。 当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的漩涡发生体时，假设该物体几何尺寸适 当，那么在阻挡体后面，沿两条平行直线上会产生整齐排列、转向相反的漩涡列。漩 涡产生的频率和流体的流速成正比。通过测出漩涡产生的频率可知流体的流量。46.（1）直读式物位仪

29、表：利用连通器的原理工作。（2）差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。（3）浮力式物位仪表：利用浮子的高度随液位变化而改变，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化的原理来工作的。（4）电磁式物位仪表：把物位的变化转换为一些电量的变化，通过测出电量的变化测出物位。的变量。或实现控制作用的变量。操纵介质（操纵剂）一一用来实现控制作用的物料。8.测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化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：将测量元件与变送器送来的测量信号与工 艺上需要保持的给定值信号进行比拟得出偏差，根据偏差的大小及变化

30、趋势，按预先设计好的 控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。执行器：能自动地根 据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响, 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：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。给定值：被控变量的预定值。 操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。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进行反响， 通过改变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

31、出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变 量的干扰是什么反响器温度控制系统（5）核辐射式物位仪表：利用核辐射透过物体时，其强度随物质层的厚度而变化的 原理来工作。目前丫射线应用最多。（6）声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射 距离的不同，测出这些变化即可测出物位。（7）光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。3-46什么是液位测量时的零点迁移问题怎样进行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pWO的现象，称 为液位测量时的零点迁移，.差压式液位计是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原

32、理 而工作的。 当测量有压容器的液位时，即容器是受压的，那么需将差压变送器的负 压室与容器的气相相连接，以平衡气相压力P变化时对液位测量的影响。.生产中欲连续测量液体的密度，根据已学的测量压力及液位的原理，试考虑一种 利用差压原理来连续测量液体密度的方案。3-48测量高温液体（指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况）时，经常在负压管上装 有冷凝罐（见题3-19图），问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移如要迁移, 迁移量应如何考虑题3-19图高温液体的液位测量解：差压液位计正压室压力负压室压力P2=g/12+ PO正、负压室的压差P=P1P2=朗（力2 /1） g氏0时，片（为2/1） go这种液

33、位测量时，具有“负迁移”现象，为了使序0时，L0,该差压变送器测 液位时需要零点迁移，迁移量为（加方1） g50、什么是液位测量时的零点迁移问题怎样进行迁移其实质是什么（参考）答（1）当被测容器的液位H=0时，差压液位计所感受的压差pWO的现象，称为液 位测量时的零点迁移在使用差压变送器测量液位时，一般压差与液位高度H之间的关系为：=o这就 是一般的“无迁移”的情况。当H=。时，作用在正、负压室的压力是相等的。实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并 保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐， 并充以隔离液设被测介质密度为，隔离液密

34、度为：（通常），此时正、负压室的压 力分别为:正负压室间的压差为: 当H=0时，,此为“有迁移”情况。假设采用的是DDZIII型差压变送器，其输出范围为420mA的电流信号。“无迁移”时，H = 0, =0,变送器输出=4mA； o “有迁移”时，H = 0,为了使液位的零值与 满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得当H = 0 时，。可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差的作用，此为“零点迁移”方 法。这里迁移弹簧的作用，其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围 的平移，它不改变量程的大小。51 .在液位测量中，当被测液位H=0时，如果差压变送器的输入信号

35、Ap0,那么为“正迁移”；反之如果被测液位H=0时，差压变送器的输入信号ApVO,那么为“负迁移”。52、测量高温液体（指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况）时，经常在负压管上装有冷凝罐（见题3-48图），问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移如要迁移，迁移量应如何考虑解：差压液位计正压室压力负压室压力二9+ p0正、负压室的压差片01R二朗（力2/1） g氏0时，片（为2/1） go这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使层0时，p=0,该差压变送器测 液位时需要零点迁移，迁移量为（加方1） g3-54什么是热电偶的热电特性 热电偶的热电势由哪两局部组成解：（1）将两种不同的导体（金属或合金

36、）A和B组成一个闭合回路（称为热 电偶），假设两接触点温度（7、幻不同，那么回路中有一定大小电流，说明回路中有电 势产生，该现象称为热电动势效应或塞贝克（Seebeck）效应。回路中的电势称为热 动势,用琉（北幼或品（力,to）.（2）热电偶的热电势由接触电势和温差电势两局部组成。3-56用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种解：（1）热电偶的热电势只有当7。（或fo）恒定是才是被测温度7（或t）的单 值函数。热电偶标准分度表是以6=0为参考温度条件下测试制定的，只有保持 4=0,才能直接应用分度表或分度曲线。假设4W0C,那么应进行冷端补偿和处理。(2)冷端温度

37、补偿的方法有：延长导线法，0恒温法，冷端温度修正法，冷端 温度自动补偿法等。3-57试述热电偶温度计、热电阻温度计各包括哪些元件和仪表输入、输出信号 各是什么解：热电偶温度计由热电偶(感温元件)、显示仪表和连接导线组成；输入信号 是温度，输出信号是热电势。热电阻温度计由热电阻(感温元件)、显示仪表和连接导线组成；输入信号是温 度，输出信号是电阻。3-58用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV,冷端(室温)为25C, 求设备的温度如果改用E型热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电 势为多少解用K型热电偶测温时，设设备的温度为3那么双方，25)=20mV,查人型热电 偶分度表

38、，(25, 0)=o根据中间温度定律，Mt, 0)= E(t, 25)+ E(25, 0)=20+= mV反查K型热电偶分度表，得片508.4C假设改用E型热电偶来测次设备温度，同样，根据中间温度定律，测得热电势为Ee, 25)=瓦，0)及(25, 0)=Vo59、常用的热电偶有哪几种所配用的补偿导线是什么为什么要使用补偿导线并说明 使用补偿导线时要注意哪几点解：(1)常用的热电偶有如下几种：(2)所配用的补偿导线如下：(3)用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并 与测量电路相连接。使用补偿导线时要注意：在一定的温度范围内，补偿导线与配 对的热电偶具有相同或相近的热电

39、特性；保持延伸电极与热电偶两个接点温度相等。3-59现用一支银铭-铜银热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30,显示仪 表的机械零位在时，这时指示值为400,那么认为换热器内的温度为430对不 对为什么正确值为多少度解 认为换热器内的温度为430不对。设换热器内的温度为t,实测热电势为E(t, 30),根据显示仪表指示值为400, 那么有双t, 30)= mo, 0),由中间温度定律并查银铝-铜银(E型)热电偶分度表, 有(t, 0)= E(t, 30)+ 夕(30, 0)= (400, 0)+ (30, 0)=28943+1801=30744V反查银铭-铜银热电偶分度表，得换热器内的温度占

40、422.5C3-60.试述热电阻测温原理常用测温热电阻有哪几种热电阻的分度号主要有几种相应的石各为多少解：（1）热电阻测温原理：电阻一温度效应，即大多数金属导体的电阻值随温 度而变化的现象。（2）常用测温热电阻有：伯热电阻和铜热电阻。（3）伯热电阻的分度号主要有：PtlOO,（后二 100）；Pt50,（石二50）；PtlOOO,（而尸 1000）；等铜热电阻的分度号主要有：CulOO,（石二 100）；Cu50, （一二50）；等60、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种解：（1）热电偶的热电势只有当T。（或t。）恒定是才是被测温度7（或t）的单值函 数。热电

41、偶标准分度表是以=0为参考温度条件下测试制定的，只有保持To= 0,才能直接应用分度表或分度曲线。假设为（）,那么应进行冷端补偿和处理。（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0恒温法，冷端温度修正法，冷端 温度自动补偿法等。3-62用分度号为PtlOO粕电阻测温，在计算时错用了 CulOO的分度表，查得的温度为140,问实际温度为多少解 查CulOO的分度表，140对应电阻为，而该电阻值实际为PtlOO伯电阻测 温时的电阻值，反查PtlOO的分度表，得实际温度为15763、现用一支银铭-铜银热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30,显示仪 表的机械零位在0时，这时指示值为400C,那么认为

42、换热器内的温度为430C对不 对为什么正确值为多少度解 认为换热器内的温度为430不对。设换热器内的温度为t,实测热电势为双方，30),根据显示仪表指示值为400, 那么有(%, 30)=以400, 0),由中间温度定律并查银铭-铜像(E型)热电偶分度表, 有E(t, 0)= E(t, 30)+ (30, 0)= (400, 0)+ (30, 0)=28943+1801=307447反查银铭-铜银热电偶分度表，得换热器内的温度片3-63用分度号为Cu50、百度电阻比/(100)二岛。/兆二的铜热电阻测某一反响器内温 度，当被测温度为50时，该热电阻的阻值偏为多少假设测某一环境温度时热电阻 的阻

43、值为92,该环境温度为多少解分度号为Cu50、百度电阻比人100)=的铜热电阻，其曲尸50, 00=50=71 o那么该铜热电阻测温的灵敏度A为攵=生臾=0.21（/。）100-0被测温度为50时，电阻值用=50+/50=。当测某一环境温度时，假设热电阻的阻值4二92,那么对应的环境温度为仁（9250）/=200。64、测温系统如图3T7所示。请说出这是工业上用的哪种温度计热电偶的分度 号为K,但错用与E配套的显示仪表，当仪表指示为160时，请计算实际温度玄 为多少度（室温为25）图3-17测温系统图解这是工业上用的热电偶温度计。查分度号E,可得160时的电势为10501 UV, 这电势实际上

44、是由K热电偶产生的，即查分度号K,可得E（20,0） = 1000V,由此可见，由这个数值查分度号K,可得实际温度玄=283。65.热电阻温度计的原理：是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性测温 的。只要测出感温热电阻的阻值变化，便可得知被测温度大小。常用热电阻的种类: Ptl0 Ptl00 Cu50、CulOOo RO分别为：10。、100 Q、50。、100。67、用分度号为PtlOO铝电阻测温，在计算时错用了 CulOO的分度表，查得的温度为140C,问实际温度为多少解 查CulOO的分度表，140C对应电阻为，而该电阻值实际为PtlOO粕电阻测温时 的电阻值，反查PtlOO的分度

45、表，得实际温度为15769、说明热电偶温度变送器、热电阻温度变送器的组成及主要异同点。热电偶温度变送器的结构大体上可分为三大局部：输入桥路、放大电路及反响电路。热电阻温度变送器的结构大体上也可分为三大局部：输入桥路、放大电路及反响电 路。热电阻温度变送器和热电偶温度变送器比拟，放大电路是通用的，只是输入电路和 反响电路不同。67、用分度号为PtlOO伯电阻测温，在计算时错用了 CulOO的分度表，查得的温度 为140,问实际温度为多少解 查CulOO的分度表，140对应电阻为，而该电阻值实际为PtlOO伯电阻测温时 的电阻值，反查PtlOO的分度表，得实际温度为15769、说明热电偶温度变送器

46、、热电阻温度变送器的组成及主要异同点。热电偶温度变送器的结构大体上可分为三大局部：输入桥路、放大电路及反响电路。热电阻温度变送器的结构大体上也可分为三大局部：输入桥路、放大电路及反响电 路。热电阻温度变送器和热电偶温度变送器比拟，放大电路是通用的，只是输入电路和 反响电路不同。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；操纵变量：冷却水流量。可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的 压力、温度，环境温度的高低等。1-11题1-11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 器进行反响，通过改变进入

47、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、操纵变量及可 能影响被控变量的干扰是什么并说明该温度控制系统是一个具有负反响的闭环系 统。题图反响器温度控制系统解该温度控制系统的方块图题解11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；操纵变量：冷却水流量。可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的 压力、温度，环境温度的高低等。假设当反响器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比拟，获得 偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大,

48、第4章显示仪表P1511、气动执行器主要由哪两局部组成各起什么作用气动执行器由执行机构和控制机构（阀）两局部组成。执行机构是执行器的推动装 置，它根据控制信号（由控制器来）压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动 作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。控制机构是指控制阀，它 是执行器的控制局部，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆 的位移转换为流过阀的流量的装置。2、控制阀的结构形式主要有哪些各使用在什么场合直通单座控制阀 应用于小口径、低压差的场合。直通双座控制阀角型控制阀适用于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒的场合。三通控制阀

49、配比控制或旁路控制隔膜控制阀适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。蝶阀大口径、大流量、低压差，含少量纤维或悬浮颗粒状介质球阀适用于高黏度和污秽介质的控制凸轮挠曲阀用于高黏度八带有悬浮物的介质流量控制笼式阀笼式阀压差大，要求噪声小的场合。对高温、高黏度及含固体颗粒的介质不适用3.比例控制是按偏差大小进行控制的，控制器的输出信号p与其输入信号e成正比。当比例控制系统的控制过程结束之后，其被控变量新的稳定值与给定值之间仍存在 一定的偏差，即比例控制的余差。余差的产生是由比例控制本身的特性所决定的。因为比例控制作用是与偏差成比例的，只有偏差存在，才能产生控制作

50、用。当系统 受到一定的扰动后，为了克服扰动，必定要有一定的控制作用，才能使系统到达新 的平衡，所以必定存在与该控制作用相对应的偏差，即余差。书 P141 4、试分别说明什么叫控制阀的流量特性和理想流量特性 常用的控制阀理想流量特 性有哪些解 控制阀的流量特性是指操纵介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对 位移）间的关系：式中，相对流量Q/Q那么是控制阀某一开度时流量Q与全开时流量Qm之比；相对开度 L是控制阀某一开度行程1与全开行程上之比。在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。主要有:直线流量特性上1 + (R . 1)，2.nax Ri等百分比(对数)流量特性旦=

51、/);2m ax抛物线流量特性快开流量特性快开流量特性Q2m ax等四种。.比例度对控制过程的影响：比例度越大，比例控制越弱，过渡过程曲线越平稳， 但余差也越大；比例度越小，比例控制越强，过渡过程曲线越振荡，系统的稳定性 和动态性能变差，但余差也越小，提高了系统的静态准确度；比例度过小，可能会 出现发散振荡。选择比例度要注意：假设对象的滞后较小，时间常数较大以及放大系数较小，可选择 小比例度来提高系统的灵敏度，使过渡过程曲线形状较好；反之，为保证系统的稳 定性，应选择大的比例度。.积分控制能消除余差的原因：因为积分控制作用的输出与输入偏差的积分成正 比，只要有偏差存在，积分控制作用将随时间不断

52、变化，直至偏差完全消除，系统 才能稳定下来，所以. TI就用来表示积分控制强弱的一个参数。TI越小，积分控制作用越强；TI越大，积分控制作用越弱。TI越小，余差消除越快，可提高系统的静态准确度，但会使系统稳定性下降，动态 性能变差；TI越大，余差消除越慢；TI-8时，成为纯比例控制。10.因为微分控制作用的输出与输入偏差的变化速度成正比，一旦偏差不变化，即 使偏差非常大，微分控制也无能为力了，所以微分控制规律不能单独使用。4-10对于标尺始端为0的电子电位差计，当热电偶的热端为0,冷端为25 时，问这时应指示多少度输入信号为多少假设热端为0,冷端也为0时，这时应指 示多少度输入信号为多少解 当

53、热电偶的热端为0,冷端为25时，应指示0；输入信号为 (0, 25)= (25, 0)o假设热端为0,冷端也为0时，这时应指示0；输入信号为(0, 0)=0。11、什么叫气动执行器的气开式与气关式其选择原那么是什么答随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐翻开的称为气开式，反之称为气关式。 气开、气关式的选择主要是由工艺生产上平安条件决定的。一般来讲，阀全开时， 生产过程或设备比拟危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比拟危险的应选 择气关式。12.P控制：抗干扰能力强、反响快、控制及时，但有余差;I控制：控制缓慢，但能消除余差，不单独使用；D控制：超前控制，不能消除余差，不单独使用。4-12

54、如题4T2图所示热电偶测温系统，热电偶的型号为K,请回答：(1)这是工业上用的哪种温度计(2)显示仪表应采用哪种仪表该仪表的输入信号是多少应指示多少温度题4-12图热电偶测温系统图解 (1)这是工业上用的热电偶温度计。(2)显示仪表应采用XCZT01型动圈式显示仪表或电子电位差计显示仪表；仪 表的输入信号是片型热电偶的热电势E(600, 25),(600, 25)= (600, 0) (25, 0)=24902 1000=23902 (V)；指示温度应为600 (显示仪表内具有冷端温度自动补偿，能直接显示被测温 度)。4-13测温系统如题4-13图所示。请说出这是工业上用的哪种温度计热电偶 为

55、K,但错用与E配套的显示仪表，当仪表指示为160时，请计算实际温度心为多 少度(室温为25)题4-L3图测温系统图解 这是工业上用的热电偶温度计。当与E型热电偶配套的显示仪表指示为160、室温为25时，显示仪表的输 入信号应为E型热电偶在热端为160、冷端为25时的热电势区(160, 25)。而显 示仪表外实际配用的是型热电偶，其输入的热电势区(160, 25),实际应为片型热 电偶在热端为月、冷端为25时的热电势瓦(3 25),即氏W, 25)二区(160, 25)。区(160, 25)=区(160, 0) 区(25, 0)查夕型热电偶分度表区(160, 0) = 10501V,区(25,

56、0)=V,那么瓦(160, 25)=10501=V区匕,0)二片(tx, 25)+ 瓦(25, 0)=+1000 (查K型热电偶分度表)=(V)反查4型热电偶分度表，得P246.4C4-14试述电子自动平衡电桥的工作原理当热电阻短路、断路或电源停电时，指 针应指在什么地方为什么解 电子自动平衡电桥的原理电路如以下图所示。题解4-14图电子平衡电桥测温原理图当被测温度为测量下限时，发有最小值及片。，滑动触点应在心的左端，此时电 桥的平衡条件是 TOC o 1-5 h z R（兄o+） =R?Ra（1）当被测温度升高后，热电阻阻值增加发，滑动触点应右移动才能使电桥平衡， 此时电桥的平衡条件是兄（凡

57、）+兄+&n）=兆（R+打）（2）用式（1）减式（2）,那么得Rt R、r 而二 Ri”即一AE（3）R2+R3从上式可以看出：滑动触点B的位置就可以反映热电阻阻值的变化，亦即反映 了被测温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。当热电阻短路时，兄=0,为了使电桥平衡，指针应尽可能地向左滑动，直至始端; 当热电阻断路时，片二，为了使电桥平衡，指针应尽可能地向右滑动，直至终终端； 当电源停电时，指针指在任何位置，电桥输出都为3 （电桥“平衡”）。16试述电-气阀门定位器的用途。答 电一气阀门定位器除了能将电信号转换为气信号外，还能够使阀杆位移与送来的 信号大小保持线性关系，即实

58、现控制器来的输人信号与阀门位置之间关系的准确定 位，故取名为定位器。定位器可以使用在阀的不平衡力较大或阀杆移动摩擦力较大等场合，同时还可以利用定位器来改变阀的流量特性，改变执行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使阀在不同的信号段范围内作全行程移动。4-19有一分度号为CulOO的热电阻，接在配分度号为PtlOO的自动平衡电桥上, 指针读数为143,问所测实际温度是多少解 温度为143时，分度号为PtlOO的热电阻阻值(查PtlOO分度表)为。而 自动平衡电桥上实际接的是分度号为CulOO的热电阻，利用查CulOO分度表，得所 测实际温度为128。4-20有一配K分度号热电偶的电子电位

59、差计，在测温过程中错配了 E分度号的 热电偶，此时仪表指示196,问所测的实际温度是多少此时仪表外壳为28。解电子电位差计指示196C,输入信号为区(196, 28)= (196, 0) (28, 0)=(mV),而该热电势实际是由E型热电偶提供的。设所测的实际温度为Z,那么有限 t, 0)=区(力,28)区(28, 0)=区(196, 28)+ 区(28, 0) =+= (mV)查E型热电偶分度表，得所测的实际温度为Q132.2C第5章自动控制仪表P1681、简单控制系统由哪几局部组成各局部的作用是什么简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。检测变送装置的作用是检测被控变量

60、的数值并将其转换为一种特定输出信号。控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比拟得出偏差，并按某 种运算规律算出结果送往执行器。执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以到达控 制被控变量的目的。被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。5-1什么是控制器的控制规律控制器有哪些基本控制规律解控制器的控制规律是指控制器的输出信号夕与输入信号e之间的关系，即控制器的基本控制规律有:位式控制(其中以双位控制比拟常用)；比例控制(P); 积分控制Q);微分控制(D)。5-4何为比例控制器的比例度一台DDZII型液位比例控制器，其液位的测量范 围为0L2m,假设指示值从