自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案

1、 1 基本知识引论系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。课后习题1.1 检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？4 温度检测检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理； 仪表单元 则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。课后习题4.1 国际实用温标的作用是什么？它主要由哪几部分组成？关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础答：作用：由其来统一各国之间的温度计量。国际温标

2、由定义固定点、内插标准仪器和内插公式4.2 热电偶的测温原理和热电偶测温的基本条件是什么？1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控检测单元变送单元显示单元操作人员答：原理：基于热点效应即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处的温度不同时、回路中将产生热电势。对象执行单元调节单元作用：被控对象：是控制系统的核心基本条件：两种不同的导体材料构成回路、两端接点处的温度不同。检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。4.3 用分度号为 S 的热电偶测温，其参比端温度为 20 度，测得热电势 E（t

3、，20）=11.30mv，试求被测温度 t。答：因为E(t,20)=E(t,0)+E(0,20)变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。所以E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)因为E(t,20)=11.30mV E(20,0)=0.113mV所以E(t,0)=11.413mV 即t=115显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。分为模拟式，数字式，图形式。调节单元： 将来自变送器的测

4、量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。4.4 用分度号为 K 的热电偶测温，一直其参比端温度为25 度，热端温度为 750 度，其产生的热电势是多少？答：据题意所知所求电势 E（750,25）=E（750,0）-E(25，0)查 K 型热电偶分度表得 E(25，0)= 1.0002mv（750,0）=31.1082mvE所以，E（750,25）=31.1082-1.0002=30.1080mv执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱

5、动执行机构实现被控变量的调节作用。4.5 在用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定？一般都采用哪些方法？答：若参比端温度不能恒定则会给测量带来误差方法：1.补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方法；参比温度恒温法；补偿电桥法4.6 在热电偶测温电路中采用补偿导线时，应如何接线？需要注意哪些问题？1.4 什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。上下限：测量范围的最小值和最大值。量程：用来表示仪表测量范围的大小。关系：量程=测量上限值-测量下限值答：正接正，负接

6、负。注意的问题：1.型号与极性不能接反 2.补偿导线和热电偶相连的两个接点温度要相同，以免造成不必要的误差 3.补偿导线要引到温度比较恒定的环境（机械零点补偿）4.不要和强电或其他干扰源，平1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关1 行走线。课后习题4.7 以电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用三线制接线方法？5-1 简述压力的定义，单位及各种表示方法答：单位面积收到的力；帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱答：二线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。而采

7、用三线制会大大减小引线电阻带来的附加误差，提高精度。4.8 由各种热敏电阻的特性，分析其各适用什么场合？答：正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性的增大；适用场合：垂直作用在单位面积上的力，其单位为Pa，（ P=F/S）表示方法：绝对压力：被测介质作用在容器表面积上的全部压力大气压力：由地球表面空气柱重量形成的压力表压力：通常压力测量仪表是处于大气中，其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差。负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小； 真空度：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，适用场合：可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。其绝对值称为真

8、空度。差压：设备中两处的压力之差。5-24.9 分析接触测温方法产生测温误差的原因，在实际应用中有哪些措施克服？答：101.325-0.05=101.275Mpa答：原因主要包括沿测温元件导热引起的误差和测温元件热辐射所引起的误差等；101.325+0.3=101.625Mpa 350kpa5-3 弹性式压力计的测量原理是什么？常用的弹性原理有哪些？为了减少误差 ,应注意材料和结构及安装地点的选择 ,并尽可能在测温元件外部加同温屏蔽罩，加强测温传热器与测温物体间的热联系。4.10 辐射测温仪表的基本组成是什么？答：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。答：利用弹性元件的弹性变形特性

9、进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管（1）测压原理：利用弹性元件的形变与压力之间存在着确定的关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大方向形变固使弯曲的管子力趋伸直，结果使弹簧管自由端产生一定大小的位移，这个位移大小与压力有关。（2）弹性元件类型：弹性膜片：这是一种外缘固定的圆形片状弹性元件。膜片的弹性特征一般由中心位移与压力的关系表示。4.11 辐射测温仪表的表观温度与实际温度有什么关系？答：4.12 某单色辐射温度计的有效波长e=0.9m，被测物体发射率 =0.6，测得亮度温度 T =1100，求被测物波纹管：其由整片材料加工而成，是一种壁面具

10、有多个同心环状波纹，一端封闭的薄闭圆管。弹簧管：是一根完成圆弧状的具有不等轴截面的金属管。T体实际温度？L答：已知普朗克第二常数 C2=1.4387 10 m.k, -2e=0.9m, =0.6, T =1100=1373.5K。5-4TL1/T -1/T=（/c ）ln(1/ )答：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式5-5L2T代入数据得 T=1436.55K=1163.05答：相同点：都是压力引起电阻阻值变化； 不同点：应变式为金属丝，压阻式为半导体。5-64.13 光纤温度传感器有什么特点？它可以应用于哪些特殊的场合？答：特点：灵敏度高；电绝缘性能好，可适用于强烈电答：将弹性元件

11、的位移转换为电容量的变化。以测压膜磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲； 片作为电容器的可动极板。可实现不带电的全光型探头等。5-7答：振频式压 原理：利用感压元件本身的谐振频率适用场合：可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境5、压力检测与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。优点：体积小、输出频率信号，重复性好、耐振、精确度高、适用于气体测量。压电式原理：利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号 优点：体积小、结构简单、工作2 可靠、频率响应高、不需外加电源 缺点：输出阻抗高， 答：流量系数与节流件形式、直径比、取压方式、流动需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态

12、压力检测中常用的传感器，不适用测量缓慢变化的压力和静态压力。雷诺数及管道粗糙度有关6-5 简述标准节流装置的组成环节及其作用。对流量测量系统的安装有哪些要求？为什么要保证测量管路在节流装置前后有一定的直管段长度？（p76）答：5-8答：1、取压点位置和取压口形式 2、引压管路的敷设3、测压表仪表的安装5.11、简述测压仪表的选择原则类型：其应满足生产过程的要求（需了解被测介质的情况，现场环境及生产过程对仪表的要求）量程：为保证测压仪表安全可靠的工作，仪表量程需根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的情况等条件来选取。6-6 当被测流体的温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计的测量结果有

13、何影响？6-7、用标准孔板测量气体流量，给定设计参数p=0.8kPa，t=20 错误!未找到引用源。，现实际工作参数p =0.4kpa，t =30 错误!未找到引用源。，现场仪表指示为 3800 错误!未找到引用源。/h，求实际流量大小。测量精度：生产过程中元件的被测压力的最大绝对误差应小于仪表的基本误差，可在规定的精度等级中确定仪表的精度。6-8、一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为 1000d错误!未找到引用源。/h，不锈钢浮子密度为 7.92g/错误!未找到引用源。，现在用来测量密度为 0.79g/错误!未找到引用源。的乙醇流量，问浮子流量计的测量上限是多少？测量压差的仪表适应注意工作

14、压力的选择，应使其与被测对象的工作压力相对应。5-126-9、说明涡轮流量计的原理。某一涡轮流量计的仪表常数为 K=150.4 次/L，当它在测量流量时的输出频率为f=400Hz，其相应的瞬时流量时多少？答：由题意可知，测量范围为 0.5-1.4Mpa差为 5%相对误根据测量范围可得，量程应选 0-2.5Mpa相对误差为 5% 假设示值为 100最大引用误差=（5/2.5）%=2%误差为 56-10、说明电磁流量计的工作原理，这类流量计在使用中有何要求。所以精度为 2，参照题中给出的精度，选精度为 2.5答：1）电磁流量计是基于电磁感应原理，导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧

15、的电极上将产生感应电动势，感应电动势的大小与流体速度有关，通过测量次电动势可以求得流体流量。2）电磁流量计对直管段要求不高，直管段长度为5D-10D；安装地点应尽量避免剧烈振动和交直流強磁场。在垂直安装时，流体要自下而上流过仪表；水平安装时，两个电极要在同一平面上。电磁流量计适用于导电性介质的流量测量。级。6 流量检测6-2 以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计的工作原理。dVqv dt椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、两个椭圆齿轮A/B在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不断地将充满在齿轮与

16、壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从而可以得知流体总流量6-3 简述几种差压流量计的工作原理。节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守恒定律和流动连续性定律为基础6-11、涡街流量计的检测原理是什么？常见的漩涡发生体有哪几种？如何实现旋涡频率检测？答：（1）涡街流量计的检测原理是利用流体振荡的原理进行流量测量、当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列、旋涡的产生频率与流体留宿有着确定的对应关系、测量频率的变化。就可得知流体的流量、均速管流量计：是基于动压管测速原理发展而成的一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信号于流体流量有确定的

17、关系，经过差压计可测出流体流量。弯管流量计：当流体通过管道弯头时，受到角加速度的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧于内半径侧之间形成差压，此差压的平方根于流体流量成正比。（2）常见旋涡发生体的形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T 型柱以及由以上形状组合而成的组合形状（3）旋涡频率的检出有多种方式、可分为一体式和分体式两类、一体式的检测元件放在旋涡发生体内、如热丝式分体式检测元件则装在旋涡发生体下游、如、压电式均利用旋涡发生时引起的波动进行测量、旋涡频率采用热敏电阻检测方式、在三角主体的迎面对称嵌入两个6-4 节流式流量计的流量系数与哪些因素有关？3 热敏电阻、通入恒定电流加热电阻、使其温度稍高于流

18、体、在交替产生旋涡的作用下、两个电阻被周期的冷却、 7-2 对于开口容器和密封压力容器用差压式液位计测量使其阻值改变、阻值的变化有电桥测出、即可测得旋涡产生频率、从而知流量时有何不同？影响液位计测量精度的因素有哪些？对于开口容器，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液位静压。对于密封压力容器，可用差压计测量液位。差压式的正压侧与容器底部相通，负压侧连接容器上部的空间。可求液位高度。因素：液位计本身的精度、以及液位的温度对其密度的影响、物料本身性质如温度、粘度、液面的稳定、料面是否规则。6-12、说明超声流量计的工作原理，超声流量计的灵敏度与哪些因素有关？答：1）

19、超声流量计是利用超声波在流中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播，将受到流体流速的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速，从而求得流体流量。6-13、质量流量测量有哪些方法。答：直接测量和间接测量直接式质量流量计：仪表的输出直接与质量流量成正比7-3 利用差压变送器测量液位时，为什么要进行零点迁移？如何实现迁移？推导式质量流量计：通过对体积流量和密度的同时测量，然后把结果送入计算单元，通过运算求出质量流量。（1）进行零点迁移的原因：由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处在同一高度上，因此，在测量液位是，仪表的量程范围内会有一个不变温度，压力补偿式质量流量计：同时测出体积流量

20、， 的附加值。温度和压力，由温度和压力等参数和密度的关系，通过运算装置算出介质密度，再算出质量流量。（2）如何实现：对感压原件预加一个作用力，将仪表的零点迁移到与液位零点相重合，即实现零点迁移。6-14、为什么科氏流量计可以测量质量流量？（p89）7-4 恒浮力式液位计与变浮力式液位计的测量原理有什么异同点？在选择浮筒式液位计时，如何确定浮筒的尺寸和重量？恒浮力式液位计和变浮力式液位计都属于浮力式物位检测仪表，都是基于力的平衡原理，利用液体浮力进行液位的测量。恒浮力式是靠浮子随液面升降的位移反映液位变化的；而变浮力式则是靠液面升降对物体浮力改变反映液位的变化。6-15、说明标准流量装置的作用，

21、有哪几种主要类型？答：标准容积法、标准质量法、标准流量计法、标准体积管法。在选择浮筒式液位计时，要依据其测量原理选择浮筒的尺寸和质量。7 物位检测设浮筒的重力为 G，浮力为 W，则悬挂点所受重力 F=G-W， 2DW gH又知浮力 W 为故 ：4课后习题7-1 常用液位测量方法有哪些？（1）压力式液位计：根据静止介质的某一点所受压力与此点上方的介质高度成正比，利用压力表来显示其高度。（2）直读式：直接是用与被测容器连通的玻璃管来显示容器内的物位高度，或在容器上开有窗口直接观察物位高度。（3）浮力式：利用漂浮在液面上的浮子的位置随液位的变化来测量定位。（4）电气式：将物位的变化转换为某些电量参数

22、的变化而进行间接测量。2F G W G D gH4式中，D 为浮筒的直径 5； 为被测液体的密度；H 为浮筒浸入液体部分的高度。因此浮筒所受重力F 与液位H 呈线性关系，液位越高，力越小。为了提高灵敏度，应使 H 前的系数尽可能大，所以浮筒的直径 D 也是越大越有利。而且，为了有较大的量程，浮筒的长度L 也要（5）声波式：由于物位的变化引起的声波的遮断。（6） 尽可能大。关于浮筒的质量选取依据零点消失原则进光学式：利用物位对光波的遮断和反射原理进行测量。（7）核辐射式：放射性同位素放出的射线被中间介质吸收而减弱。行。7-5 物料的料位测量与液位测量有什么不同的特点？从概念上说，物料的料位是指设

23、备和容器中所储存4 的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度，其是针对固体进行测量；而液位是指设备和容器中液体介质表面的高低，其是针对液体的测量。滤波器式检测法。离心力检测法原理：质量 m 的重物旋转时受到离心力远离主轴，这将克服弹簧力向上拉套筒，套筒由于测量对象性质的不同，在测量方法的选取上也有所不同。一般所有的物质检测方法和物位检测仪表都可以进行液位的测量，而只有机械接触式、电气式、超声式、核辐射式等适用于料位测量。故在测量方法和测量仪表的选取上，料位相对于液位有一定的局限性。升降通过齿轮带动指针转动，从而直接读数。精确度：上下 1%（核心思想：离心力弹簧力套筒升降齿轮带指针转动读数）光电码

24、检测法：将对转速的测量转化为脉冲序列，统计单位时间内的脉冲数，通过脉冲个数测量转角即得到转速。7-6 电容式物位计、超声式物位计、核辐射式物位计的工作原理，各有何特点？空间滤波器式检测法特点：不需要在旋转物体上或周围做任何记号，多用于检测不规则物体的移动速度。8.4 力检测（重要指数：两颗半星）本章主要检测方法：金属应变元件，半导体应变元件，压电效应，压敏导电橡胶（1，2 相对较重要。）力检测主要原理基础：弹性元件受力作用时将发生弹性形变，弹性体变形导致电阻值变化，电阻通电转化为电压，测电压即可求得对应力的大小。1 金属应变元件（1）电容式：基于圆筒形电容器的电容值随物位而变化。（2）超声式：

25、利用回声测距原理，由发射探头发出的超声脉冲，在介质中传到界面反射再返回到操头接受。（3）核辐射式：以核辐射式的穿透性和物质对射线的吸收特点为基础，实验证明，射线等穿透物质后，其强度随物质层的厚度呈现指数规律衰减。8 机械量检测机械量包括长度、位移、转角、转速、力、力矩、振动等。其中直线位移是机械量基本的参数。如：表8-18.1 模拟式位移检测原理：在拉伸力的作用下，金属丝被拉长，因此截面积缩小，导致电阻率变化。方法有：电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器位移检测、光纤位移检测、光学数字式位移检测（光栅标尺、CCD 图像传感元件）S注：给金属丝通电流，测电压即可测得电阻，对应即可知道应力。

26、2 半导体应变元件原理：元件受力形变，应变对元件电阻率大幅度变化，从而导致电阻的改变，将元件通电流，测元件两段电压，通过电压的改变即可推断力的大小。优点：反应灵敏，体积小，广泛用在压力传感上。缺点：温度依赖性大，需要电路补偿，价格高。3 压敏导电橡胶8.1.1 电容式位移检测（C ）d变极距法（变 d）变面积法（变 S）在两个固定极板之间设置可动极板（变）8.2.1 电感式位移检测方法电感式位移传感器分自感式和互感式。电感式位移检测与电容式位移检测都是与被检测对象非机械接触的检测方法。原理：元件受力变形电阻变化，通电，测电压，即反推得到力的大小。9 成分分析仪表8.1.3 差动变压器位移检查方

27、法（是互感式位移检测方法）P106成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。8.1.4 光纤位移检测方法（利用光纤检测位移的一种方法）一、 成分分析方法及分类(p117)成分分析的方法有两种类型：一种是定期取样，通过实验室测定的实验室分析方法；另一种是利用可以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表。随着被检测物体的位移变化，重叠部分的光强发生变化，根据光强信号检测位移。8.2 光学数字式位移检测（光栅尺）数字式位移检测室利用栅格编码器将长度或角度的变化直接转换为脉冲个数或二进制符号的方法，如光栅标尺、容栅标尺等。目前，按测量原理分类，成分分析仪表有以下几种型式：1) 电化学式：

28、如电导式（EC），电位式，酸度计，离子浓度计等。8.2.1 光栅标尺（P107）2) 热学式：如热导式、热谱式、热化学式等。3) 磁学式：如磁式氧气分析仪、核磁共振分析仪等。CCD 图像传感元件（P109）8.3 转速检测（重要指数：两颗星）方法：离心力检测法，光电码盘转速检测法，空间4) 射线式：如 X 射线分析仪、射线分析仪、5 光仪、比色仪）7) 色谱式：如气相色谱仪、液相色谱仪等。8) 物性测量仪表：如水分计、粘度计、密度计、湿度计、尘量计等。pH三、 几种工业用成分分析仪表式 中 ， E 为 电 极 电 势 ， V ； R 为 气 体 常 数 ，R=8.314J/(molK)；T 为

29、热力学温度，K；F 为法拉第常数，错误!未找到引用源。；pHx 为被测溶液的 pH 值。（2）工业用参比电极一般为 甘汞电极 或银氯化银（Ag/AgCl）电极。(p129)（3）玻璃电极是使用最为广泛的测量电极。七、 湿度的检测1、 湿度是表示空气中水汽含量的物理量。（1）湿度可用绝对湿度和相对湿度两种方法表示：绝对湿度是指单位体积湿气体中所含的水汽质量数，单位为错误!未找到引用源。；相对湿度是单位体积湿气体中所含的水汽质量与相同条件下饱和水汽质量之比，用百分数表示。八、 干湿球湿度计b、必须要有参比气体，参比气体的氧含量稳定不6 基本环节有分析环节和分离环节。9-71、陶瓷湿敏传感器陶瓷材料

30、化学稳定性好，耐高温，便于用加热法去除油污。多孔陶瓷表面积大，易于吸湿和去湿，可以缩短响应时间。陶瓷传感器的感湿机理一般是利用陶瓷烧结体微结晶表面对水分子进行吸湿或脱湿，使电极间的电阻值随相对湿度而变化。这类传感器的制作型式可以为烧结式、膜式及 MOS 型等。这类元件的特点是体积小，测温范围宽，可用于高温，最高可达 600，能用电加热反复清洗，响应速度快，长期稳定性好。湿度测量的方法很多，传统的方法是露点法，毛发膨胀法和干湿球湿度测量法。工业过程的检测和控制对湿敏传感器有一下要求：（1）工作可靠，使用寿命长；（2）在气体环境中特性稳定，不受尘埃、油污附着的影响；（3）满足要求的湿度测量范围有较

31、快的相应速度；（4）能在-30100c 的环境温度下使用，受温度影响较小；（5）互换性好，制造简单，价格廉价。课后习题按使用性质分为标准表（用于校验非标准仪表使用，经过了计量部门的定期检定并具有合格证书）、实验室用表（用于科学实验研究）、工业用表（长期安装使用在工业生产中）按测量方式分为直读仪表（可以直接读取被测量值）和比较仪表（采用某种方式通过未知量雨已知量相比较而得出被测量值）按原理性连接方式分为串联（各功能模块首尾相接前后串联）、反馈（某个功能模块的输出重新输入到自身的输入端或其前的某个功能模块的输入端，从而构成正反馈或负反馈作用）按信号传输方式分为电动仪表（以电量为传输信号，信号可远传

32、，但无特殊处理措施，会引起活在和爆炸）、气动仪表（使用压缩空气来传输信号，反应动作慢，投资大）按组成方式分为基地仪表（通用性差）、单元组合式仪表（只完成单一功能，但是比较灵活）、组件组装式仪表（可根据需要选择多个插件，常用在计算机控制系统中）按安装使用方法分为现场安装仪表9-47 （防爆，防腐，抗震）、盘后架装仪表（无显示功能，无操作需要）、盘装仪表（同时具有显示功能和操作功进行线性化处理。（具体详见课本 138139）5.在分析仪表特性时，在什么情况下需要使用离散模能）以上三种是常用工业用表、台式仪表（实验环境）、 型？携带式仪表（野外工作环境）按防爆能力分为普通型在使用数字化离散效果的数字

33、仪表时需要仪表（用于非危险场所）、隔爆型仪表（可防燃烧、爆炸、防腐、防震等）按运算处理方式分为模拟式仪表（信号为模拟信号）、数字式仪表（信号为数字信号）2仪表各功能模块的链接方式有哪两种？其主要的区别是什么？6.在仪表特性时域分析中的稳态误差是如何定义的？它在特性分析中起何种作用？当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。作用，控制系统的输出响应在过渡过程结束后的变化形态称为稳态。稳态误差为期望的稳态输出量与实际的稳态输出量之差。控制系统的稳态误差越小说明控制精度越高。因此稳态误差常作为衡量控制系统性能好坏的一项指标。有串联和反馈，

34、区别在于串联是各功能模块首尾相接前后串联，反馈是某个功能模块的输出重新输入到自身的输入端或其前的某个功能模块的输入端，从而构成正反馈或负反馈作用10-3、 DDZ-II 型和 DDZ-III 型电动单元组合仪表的主要外特性是什么？（表 10-1）p137重点题7如何建立由多台仪表组成的混合仪表系统模型？如何进行混合仪表系统的时域和频域分析？（1）DDZ-II 型电动单元组合仪表的主要外特性：DDZ-II型系列仪表采用了印制电路等工艺，是以晶体管元件为主体的各单元之间的联络信号约定为 010mA，电源采用交流 220v，各单元的精度为 0.5 级。由于采用了电流作为仪表间的联络信号，因而信号在传

35、达过程中能保持恒值而不易受到传输电线电阻的变化的影响，且适合于远距离传送。此时变送和计算单元能承受的负载电阻一般为 01.5 千欧，给定和调节单元能承受的负载电阻一般为 03 千欧。电流信号的引入还有利于与磁场作用产建模时候，思路与单一仪表输入一样，只是输入量变为 p 维，且状态变量维数由各仪表的传递函数结束所决定，它等于系统中各仪表传递函数的总和。特别地，当所有单一仪表都是 0 阶系统（比例环节）时，混合仪表系统不包含中间状态变量 X 时，则 1039 展开式可把含 X 变量的都除去。时域分析，运用阶跃扰动的方法进行分析即通过分别当独对每一输相对于个输入通道的响应特性，再综合分析所有的响应结

36、果，即可得到结果。频域分析，主要采用正弦扰动的方法分析一般混合生机械力，以便于利用力平衡原理实现各种功能。同时， 仪表系统的过渡过程，也可用 Bode 图方法分析电流信号有利于多个单元的串接，并能保证各接收信号的一致性。此外电流信号从口开始，便于模拟量的运算。（2）DDZ-III 型系列仪表是以线性集成电路为主要元器件。各单元之间的联络信号采用国际统一信号制的420mA 直流电流进行远传，并保留了室内 15v 电流电压的联络信号，电源采用直流 24v 单电源供电。DDZ-III型仪表采用国际统一信号制的420mA 直流电流进行远传，主要是为了克服其电流制式的缺陷，即无法判断线以及不易避开元件的

37、死区和非线性区。由于 III 型仪表的输入阻抗较大，因而用过 250 欧的电阻即可方便的将信号传递。此外，直流 24v 供电模式的采用，使单电源集中供电得以实现。同时，正因为采用了直流24v 低压供电，并附以安全栅等措施，才使 III 型仪表具备了安全的防爆能力。8 用频域方法对仪表进行特性分析时可获得哪些特性？可获得仪表的稳定性并确定其工作频率范围9仪表系统的时域模型、频域模型、离散模型之间存在什么关系？彼此间如何进行转换？时域是指信号的幅度随时间变化的曲线，横轴是时 间 ， 纵 轴 是 信 号 的 幅 度 ， 一 般 的 正 弦 波 比 如f(t)=sinwt 就是时域曲线。频域曲线是指信

38、号的幅度与频率的关系，函数比较复杂，可能是不连续的。这两个时间用高等数学中的傅立叶变换进行转化，也就是时域波形函数进行傅立叶变换后就成了该信号的频域函数。这东西很难用坐标表示，因为之间的关系不是简单的线性函数关系。比如时域中的简单正弦波形，在频域中就是一根垂直于 x 轴的线（y 轴上有幅度，非无限）而已，但如果波形变了，比如方波，那频域上就一是一组复杂的滚降波形了。；离散模型可以看做是对连续的时域或频域模型进行力三处理所得。4对常用仪表的输入输出特性进行线性化处理有哪些方法？串联式仪表的非线性特征是可以通过多串接一个非线性环节、并适当选择该环节的非线性、使其能够补偿前面个非线性环节所造成的非线

39、性特征、从而是整体仪表线性关系。对于反馈式仪表、当反馈是仪表的环节有足够大的稳态放大倍数时、其输入输出特性主要取决于环节上而与环节 1 的关系不大、因此可以根据式K=Y/UY/F=1、K1、所描述的倒数关系、对该类仪表关系：（时域模型 拉氏变换频域模型）进行离散处理离散模型11 变送单元变送单元：是将各种过程参数装换成相应的统一标准信8 （1）自动电位差计适合对直流电压或由直流电流转换成的电压进行自动测量的处理；（2）自动电位差计是利用电动势平衡的原理实现显示和记录功能的。图 12-3 自动点位差计原理图 P16311.4 新型变送器课后习题图 11-23 数字式变送器结构示意课后习题什么方法

40、实现线性化 ？热电阻：由于热电阻的特性曲线常呈现上凸函数关系，即阻值的增加随温度的升高而逐渐减小，电路采用了直接将反馈电压转换成电流，直接注入环节的方法。11-8 一台型温度变送器，量程 400-600，当温度从500变化到 550时，输出如何变化？根据量程 400-600与输出 4-20mA 成线性关系，有I 4数字技术的进步计算机技术及其应用的发展T 400 (600 400) 得I 12mA和I 16mA12图 13-1 典型控制系统回路结构图12 显示单元12.1.2 电位差计式自动平衡原理9 y p 0控制简单，精度不高，控制速度快，控制信号始终等幅 使用PID 控制规律的构成震荡图

41、 13-8比例（P）控制规律（最基本）yp比例度（比例带）：100%当输入量程量纲与输出量程量纲一致时：1(对于单元仪表= ) y k图13-9kppy1图 13-10yy TdtD 比例积分（PI）控制规律1p 比例微分（PD）控制规律dy K ( T)dtpD 理想比例积分微分（PID）控制规律输入测量信号：15V DC1d 内给定信号：15V DCy K ( dt TdtpD 负载电阻：250750比例度：P=2%500%积分时间：0.0125min微分时间：0.0410min调节精度：0.5 级图 13-17优点：结构为正反馈：输入正输出正硬件 +软件，应用范围广，正反作用开关，反向器13-5.实用PID 调节控制规律有哪些？由反馈回路PID 环节构成的PID 运算电路、由PD和PI 串联构成的PID 运算电路、由P/I 和D 并联构成的运算电路、由PI 和D