過程裝備控制技術(shù)課后習(xí)題及參照答案

第一章控制系統(tǒng)的基本概念

1.什么叫生產(chǎn)過程自動化？生產(chǎn)過程自動化重要包括了哪些內(nèi)容？

答：運(yùn)用自動化妝置來管理生產(chǎn)過程的措施稱為生產(chǎn)過程自動化。重要包括：①自動檢測

系統(tǒng)②信號聯(lián)鎖系統(tǒng)③自動操縱系統(tǒng)④自動控制系統(tǒng)。

2.自動控制系統(tǒng)重要由哪幾種環(huán)節(jié)構(gòu)成？自動控制系統(tǒng)常用的術(shù)語有哪些？

答：自動控制系統(tǒng)重要有被控對象,測量元件和變送器，調(diào)整器，執(zhí)行器等環(huán)節(jié)構(gòu)成。

自動控制系統(tǒng)'常用時術(shù)語有：

被控變量y；給定值外測量值ym：操縱變量m：干擾f：偏差信號（e）；控制信號u

3.什么是自動控制系統(tǒng)的方框圖？它與工藝流程圖有什么不一樣？

答：自動控制系統(tǒng)的方框圖.上是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭H勺線段）、綜合點(diǎn)、分支

點(diǎn)構(gòu)成的表達(dá)控制系統(tǒng)構(gòu)成和作用的圖形。其中每一種分塊代表系統(tǒng)中的一種構(gòu)成部分，

方塊內(nèi)填入表達(dá)其自身特性H勺數(shù)學(xué)體現(xiàn)式；方塊間用帶有箭頭的線段表達(dá)互相間H勺關(guān)系及

信號口勺流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各構(gòu)成部分以及它們之間口勺互相影響和信

號的聯(lián)絡(luò)，以便對系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代

號，表達(dá)出工藝過程選用的化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以體現(xiàn)

在一種化工生產(chǎn)中物料和能量的變化過程，即原料一成品全過程中物料和能量發(fā)生的變化

及其流向。

4.在自動控制系統(tǒng)中，什么是干擾作用？什么是控制作用？兩者有什么關(guān)系？

答：干擾作用是指除操縱變量以外的多種原因引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用

是通過對被控變量H勺測量得到測量值，使其與給定值比較，得出偏差信號。這個信號按一

定規(guī)律計(jì)算出控制信號來變化操縱變變量克服十?dāng)_作用。兩者關(guān)系是控制作用的一部分職

能就是減小或消除干擾對被控變量口勺影響。

5.什么是閉環(huán)控制？什么是開環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為何須須是一種閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)？

答：閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)由J輸出信號的變化回返回影響操縱變量H勺控制方式。

開環(huán)控制是控制系統(tǒng)口勺輸出信號不會影響操縱變量的控制方式.

定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變H勺控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動對被控變

量的影響，當(dāng)輸出信號變大時，反饋影響操縱變量使輸出信號減小，反之則影響操縱變量

是輸出信號增大?？梢姸ㄖ悼刂葡到y(tǒng)滿足閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)H勺規(guī)定。

6.在圖1?11的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝規(guī)定熱物料出口溫度保持為某一設(shè)定值。

①試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖；

②方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號又是什

么？

③系統(tǒng)在碰到干擾作用（如冷物料流量忽然增大）時，該系統(tǒng)怎樣實(shí)現(xiàn)自動控制的？

答：如圖所示為該控制系統(tǒng)的方框圖。

該控制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號如圖所示。整個系統(tǒng)的輸入信號為：給定值干

擾作用f，輸出為熱物料出口溫度T,

當(dāng)冷物料流量增大，則出口溫度y減小，TT檢測后所得ym減小，偏差信號e=ym-ySO,輸

入調(diào)整器后產(chǎn)生.控制信號u,使執(zhí)行器或調(diào)整閥加大閥門開度，使溫度T升高，從而實(shí)現(xiàn)

控制。

7.圖1/2為此精液位控制系統(tǒng).T藝規(guī)定液位保持為某一數(shù)值.

(1)試畫出該系統(tǒng)的方框圖;

(2)指出系統(tǒng)中被控對象，被控變量，操縱變量，干擾作用各是什么？

(2)該系統(tǒng)中被控變量對象為貯槽：被控變量為貯槽液位：操縱變量為出水流量：干擾作

用為：進(jìn)水流量，大氣溫度等。

8.什么是自動控制系統(tǒng)的過度過程？在階躍十?dāng)_作用卜有哪幾種基本形式？其中哪些能滿

足自動控制的規(guī)定，哪些不能，為何？

答：對于任何一種控制系統(tǒng)，從被控對象受到干擾作用使被控變量偏離給定值時起，調(diào)整

器開始發(fā)揮作用，使被控變量恢復(fù)到給定值附近范圍內(nèi)的過程叫做系統(tǒng)的過渡過程。

①發(fā)散振蕩過程②等幅振蕩過程③衰減振蕩過程④非振蕩的單調(diào)過程⑤等幅振蕩過

程。上述五種振蕩過程，其中非振蕩衰減和振蕩衰減過程是穩(wěn)定過程，能基本滿足規(guī)定，

但衰減過程被控變量到達(dá)新穩(wěn)態(tài)值進(jìn)程過于緩慢，致使被控變量長期偏離給定值，因此一

般不采用。只有生產(chǎn)工藝不容許被控變量振蕩時才會考慮采用這種形式的過渡過程。

等幅振蕩發(fā)散振蕩和非振蕩發(fā)散受到階躍干擾后不能穩(wěn)定下來，不符合自動控自規(guī)定

9.試畫出衰減比分別為n<l,n=l,n>l,n—時的過度過程曲線？

答：如圖所示：

10.表達(dá)衰減振蕩過程的控制指標(biāo)有哪些？

答：表達(dá)衰減振蕩過程的控制指標(biāo)有：

①最大偏差A(yù)——指過渡過程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第一種波的峰

值與給定值H勺差。

②衰減比n——過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個波峰之比。

③答復(fù)時間(過渡時間)ts一一指被控變量從過渡狀態(tài)答復(fù)到新H勺平衡狀態(tài)的時間間隔，即

整個過渡過程所經(jīng)歷口勺時間。

④差e(8)——指過渡過程終了時被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。

⑤振海周期T一一過渡過程的第一種波峰與相鄰的第二個同向波峰之間的時間同隔，其倒

數(shù)稱為振蕩頻率。

第二章過程裝備控制基礎(chǔ)

1.什么是被控對象的特性？表征被控對象特性的參數(shù)有哪些？它們的物理意義是什么？

答：所謂被控對象H勺特性，是指當(dāng)被控對象的輸入變量發(fā)生變化時，其輸出變量隨時間H勺

變化規(guī)律（包括變化的大小，速度），描述被控對象特性口勺參數(shù)有放大系數(shù)K,時間常數(shù)

T和滯后時間T。

K：被控對象重新到達(dá)平衡狀態(tài)時的輸出變化量與輸入變化量之比。T：時間常數(shù)是指當(dāng)對

象受到輸入作用后，被控變量假如保持初始速度變化，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間?；虍?dāng)

對象受到輸入作用后，被控變量到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的快慢。它決定整個動態(tài)過程的長短：

T：描述對象滯后現(xiàn)象的動態(tài)參數(shù)

2.為何說放大系數(shù)是對象的靜態(tài)特性，而時間常數(shù)和滯后時間是動態(tài)特性？

答：放大系數(shù)K體現(xiàn)了被控克?象在干擾作用下重新到達(dá)平衡狀態(tài)的性能，是不隨時間變化

的參數(shù)，因此K是被控對象的靜態(tài)特性參數(shù)。時間常數(shù)反應(yīng)了被控對象受到輸入作用后，

輸入變量到達(dá)新穩(wěn)態(tài)值的快慢，它決定了整個動態(tài)過程的長短，因此是動態(tài)特性參數(shù)。滯

后時間也是描述對象滯后現(xiàn)象的動態(tài)參數(shù)。

3.什么是被控對象的控制通道？什么是干擾通道？

答：被控對象的控制通道是指操縱變量與控制變量之間的關(guān)系，干擾通道是指干擾作用與

被控變量之間的關(guān)系。

4.在控制系統(tǒng)中，對象的放大系數(shù)，時間常數(shù)，滯后時間對控制有什么影響？

答：放大系數(shù)對控制的影響：對控制通道而言，放大系數(shù)K值大，雖然調(diào)整器輸出變化不

大,也會對被控對象產(chǎn)生很大影響，控制敏捷。反之放大系數(shù)小，被控變量變化緩慢。對

十?dāng)_通道而言，假如K很小，雖然十?dāng)_幅度很人也不會對控制變量產(chǎn)生很大影響，假如K

很大則當(dāng)干擾幅度很大并且頻繁出現(xiàn)系統(tǒng)很難穩(wěn)定。

時間常數(shù)T對控制影響：對控制通道而言，時間常數(shù)大，則被控變量變化較平緩，系統(tǒng)

輕易控制，缺陷是控制較緩慢。若T小，則控制變量變化迅速，不易控制。對干擾通道而

言，時間常數(shù)大明顯存在好處，此時階躍干擾系統(tǒng)影響比較平緩，被控變量變化平緩，系

統(tǒng)輕易控制。

滯后時間對控制影響：對控制通道而言，滯后存在是不利的，使控制不夠及時，在干擾

出現(xiàn)后不能及時調(diào)整，嚴(yán)重影響控制質(zhì)量。對干擾通道而言，純滯后只是延遲干擾時間，

并不影響控制質(zhì)量，對于容量滯后則可以緩和干擾對控制變量的影響，因而對控制系統(tǒng)是

有利

5.試從圖2-58某對象的反應(yīng)由線中，表達(dá)出該對象的放大系數(shù)，時間常數(shù)和滯后時間。

解：如圖所示:

夕匕

Z7(oo)-H(0)H(oo)-H(0)

k=--------------=--------------

X(OO)-A-(0)

T如圖所示，以起始速率變化至新穩(wěn)態(tài)值所對應(yīng)的時間，

答：調(diào)整器H勺控制規(guī)律是指調(diào)整器H勺輸出信號隨輸入信號變化規(guī)律或是指控制器的輸出

信號P與輸入偏差信號e之間的關(guān)系。

常用日勺基本調(diào)整規(guī)律有：位式，比例，積分，微分等,以及它們的組合控制規(guī)律如PI,

PD,PIDo

7.什么是雙位控制，比例控制，積分控制，微分控制，它們各有什么特點(diǎn)？

答:雙位控制是指調(diào)整器的輸出僅有最大和最小兩個極限位置，雙位控制構(gòu)造的樸成本較

低使用以便，對配用的調(diào)整閥沒有任何規(guī)定，缺陷是被控對象總是在波動，控制質(zhì)量不

高，且當(dāng)被控對象純滯后較大時，被控變量波動幅度較大，不適合控制規(guī)定較高場所。

比例控制是指調(diào)整器輸出變化量與輸入變化量成比例，比例控制系統(tǒng)能迅速的克服干擾

影響，使系統(tǒng)未定卜來。有點(diǎn)是反應(yīng)快控制及時，缺陷是被控對象負(fù)荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)

輸出存在余差。

枳分控制是指調(diào)整器輸出變化量與輸入余差枳提成正比，積分控制可以消除余差，但輸

出變化總是滯后于余差變化，不能及時克服擾動影響，使被控變量H勺波動加劇，使系統(tǒng)難

以穩(wěn)定。

微分控制是指調(diào)整器輸出變化量與輸入偏差變化速度成正比，且具有?定的超前控制作

用，克制振動，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定（但微分作用不適宜過強(qiáng)）

8.什么是余差？為何單純的比例控制不能消除余差積分控制消除余差。

答：余差是指過渡過程終了時，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與測定值之差。

比例調(diào)整器的輸出變化量與輸入偏差具有一一對應(yīng)的比例差系，要使調(diào)整器有輸出，就必

須要有偏差存在，因此，比例調(diào)整控制不能消除余差。積分控制其輸出信號的大小不僅與

輸入偏差信號的大小有關(guān)，還取決于偏差存在時間長短。只要有偏差，調(diào)整器的輸出就不

停變化，偏差存在日勺時間越長，輸出信號日勺變化量就越大，只有存在偏差身先等于的狀況

下，積分調(diào)整器的輸出信號才能相對穩(wěn)定，因此積分控制作用是力圖消涂余差。

9.為何積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用？

答：枳分控制其榆出變化總是滯后于偏差，不能及時有效地克服擾動的影響，加劇了被控

變量的波動，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來，因此工業(yè)過程控制中，一股不單獨(dú)使用積分控制規(guī)

律。

10.比例、積分、微分、控制分別用什么量表達(dá)其控制作用的強(qiáng)弱？并分別闡明它們對控

制質(zhì)量的影響。

答：①比例一一比例度是反應(yīng)比例控制踹的比例控制作用強(qiáng)弱叼參數(shù)。比例度越大，表達(dá)

比例控制作用越弱。減少比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏差也越短，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度減

少；其過渡過程逐漸以衰減振蕩走向臨界振蕩宜至發(fā)散振蕩。

②積分控制一一積分時間1表達(dá)積分控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)，積分時間越小，表達(dá)積分控制

作用越強(qiáng)。積分時間Ti口勺減少，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差，但能加緊消除余

差的速度，提高系統(tǒng)日勺靜態(tài)精確度，最大偏差減小。

③微分控制一一微分時間TD是表達(dá)微分控制作用強(qiáng)弱口勺一種參數(shù)。如微分時間TD越大，

表達(dá)微分控制作用越強(qiáng)。增長微分時間TD，能克服對象的滯后，改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提

高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但微分作用不能太大，否則有也許引起系統(tǒng)的高頻振蕩。

11.試畫出在階躍作用下，比例、比例積分、比例積分微分調(diào)整器的輸出特性曲線。

答：比例積分微分調(diào)整器的特點(diǎn)是：①在比例調(diào)整的基礎(chǔ)上進(jìn)行微分調(diào)整可提高系統(tǒng)的穩(wěn)

定性，進(jìn)行積分調(diào)整可消除余差，因此這種調(diào)整器既能迅速進(jìn)，亍調(diào)整，又能消除余差，具

有良好的調(diào)整性能。②調(diào)整作用可通過調(diào)整合適的參數(shù)，比例度，積分時間Ti和微分時間

TD面變化。

答：比例控制反應(yīng)快，控制及時，但有余差。枳分控制作用緩慢但可消除余差。微分控制

具有一定的超前控制作用，克制振蕩，增強(qiáng)穩(wěn)定性。若將三者結(jié)合起來，并選擇適合的比

例度、積分時間、微分時間，就可以得到無余差、控制及時又穩(wěn)定的高質(zhì)量控制。

13.在比例積分微分調(diào)整器中可以調(diào)整的參數(shù)有哪幾種?試闡明調(diào)下整其中一種參數(shù)時,對

調(diào)整器的控制作用有什么影響?

答:在PID調(diào)整器中，比例度、枳分時間、微分時間二個參數(shù)可以調(diào)整，從而可獲得較島內(nèi)

控制質(zhì)量。如比例度增大，則比例控制作用減少弱，當(dāng)時，PID調(diào)整器成為積分微分調(diào)整

器，當(dāng)Ti積分時間時，PID調(diào)整器成為比例微分控制器，當(dāng)T）時，PID調(diào)整器成為PI即

比例積分控制。

答：調(diào)整積分時間對控制作用的影響：伴隨積分時間的減小積分作用不停增強(qiáng)，在相似的

干擾作用下，調(diào)整器日勺輸出增大，最小偏差減小，余差消除很快，但同步系統(tǒng)的震蕩加

劇。積分時間過小還也許導(dǎo)致系統(tǒng)H勺不穩(wěn)定。

14.調(diào)整器參數(shù)整定的目的是什么？工程上常用的整定措施有哪些？

答：調(diào)整參數(shù)整定目H勺是按照給定H勺控制系統(tǒng)，求取控制系統(tǒng)最佳的調(diào)整器參數(shù)。工程上

常用的整定措施有經(jīng)驗(yàn)試湊法、臨界比例法、曲線衰減法

15.調(diào)整器控制規(guī)律選擇的根據(jù)是什么？

答：有關(guān)控制規(guī)律選用可歸納為如下幾點(diǎn)：

①簡樸控制系統(tǒng)合用于控制負(fù)荷變化較小H勺被控變量，假如負(fù)荷變化較大，無論選擇哪種

調(diào)整規(guī)律，簡樸控制系統(tǒng)都很難得到滿意的控制質(zhì)量，此時，應(yīng)設(shè)計(jì)選用用復(fù)雜口勺控

制系統(tǒng)。

②在一般的控制系統(tǒng)中，比例控制是必不可少日勺，當(dāng)廣義對控制通道時間常數(shù)較少，負(fù)

荷變化較小，而工藝規(guī)定不高時，可選擇單純的比例規(guī)律，

③當(dāng)廣義對象控制通道時間常數(shù)較，負(fù)荷變化較小，而工藝規(guī)定無余差時，可選用比例

積分調(diào)整規(guī)律，如管道壓力，流量等參數(shù)的控制。

④當(dāng)廣義對象控制通道時間常數(shù)較大或容量滯后較大時，應(yīng)弓入微分作用，如工藝充許消

除余差，可選用比例微分周整規(guī)律：如工藝規(guī)定無余差時，則選用P1D調(diào)整規(guī)律

16.設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時，必須確定和考慮哪些方面的問題？

答：設(shè)計(jì)一種控制系統(tǒng)，首先應(yīng)對被控對象做全面口勺理解。除被控對象的動靜態(tài)特性外，

對于工藝過程，設(shè)備等也需要比較深入的理解;

在此基礎(chǔ)上，確定對的的控制方案，包拈合埋地選擇被控變量與操縱變量，選擇合適的檢

測變送元件及檢測位置，選用恰當(dāng)口勺執(zhí)行行器，調(diào)整器以及調(diào)整器控制規(guī)律待，最終將調(diào)

整器的參數(shù)整定到最佳值。

17.什么是串級控制系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？什么狀況下采用串級控制？

答：串級控制系統(tǒng)是由其構(gòu)造上的特性而得出的。它是由主、副兩個控制器串接工作的，

主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器H勺輸出操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對主變量的

定值控制。

它的特點(diǎn)有：①能迅速克服進(jìn)入副問路的干擾。②能改善被控對象的特性，提高了系統(tǒng)克

服干擾的能力。③主回路對副對象具有“魯棒性”，提高了系統(tǒng)的控制精度。串級控制系

統(tǒng)重要就用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)面頻繁，負(fù)荷變化大，對控制質(zhì)

量規(guī)定較高H勺場所。

18.串級控制系統(tǒng)中心副回路和主回路各起什么作用？為何？

答：串級控制系統(tǒng)中主回路在控制過程中起著細(xì)調(diào)作用，是定值控制系統(tǒng)，副回路在控制

系統(tǒng)中起著粗調(diào)作用，是隨動控制系統(tǒng)。這是由于串級控制系統(tǒng)口勺目的是更好的穩(wěn)定主回

路，使其等于給定值，主變量就是主調(diào)整器H勺輸出，因此說主1川路是定制給定系統(tǒng)；副【可

路的輸出是副變量，副回路口勺給定值是主調(diào)整器的輸出，因此在串級控制系統(tǒng)中，復(fù)變量

不是規(guī)定不變的，而是伴隨主調(diào)整器的輸出變化而變化，因此是隨動控制系統(tǒng)。

19.圖2?59是聚合釜溫度與流量的串級控制系統(tǒng)。

①闡明該系統(tǒng)的主、副對象，主、副變量，主、副調(diào)整器各是什么？

②試述該系統(tǒng)是怎樣客觀實(shí)現(xiàn)其控制作用？

解：①該系統(tǒng)的主對象：聚合釜副對象：冷卻水進(jìn)口管路

主變量：聚合釜溫度副變量：冷知水流量

主調(diào)整器：溫度調(diào)整器副調(diào)整器：流量調(diào)整器

如圖所示：冷卻水流量若減小，首先由流量檢測變送，經(jīng)流量調(diào)整閥調(diào)整冷卻水閥

門開度，開度增長；同步由于流量減少使聚合釜由溫度T升高,從而使溫度穩(wěn)定在工橄規(guī)

定范圍內(nèi)。

20.什么是前饋控制系統(tǒng)？應(yīng)用在什么場所？

答：前饋控制又稱擾動賠償，它是測量進(jìn)入過程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值變化），

并按其信號產(chǎn)生合適的控制作用去變化操縱變量，使被控變量維持在設(shè)定值上。前饋控制

重要用于下列場所：

①干擾幅值大面頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋達(dá)不到規(guī)定時；②重要干擾是可測

不可控的變量：③對象的控制通道滯后大，反饋控制不即時，控制質(zhì)量差時，可采用前饋

—反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。

21.什么是比值控制系統(tǒng)？它有哪幾種類型？

答：實(shí)現(xiàn)兩個或兩個以上口勺參數(shù)符號一定比例關(guān)系口勺控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)，它重

要有定比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。其中定比值系統(tǒng)有三類：開環(huán)比值控制系統(tǒng)，單

閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。

22.選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？應(yīng)用在什么場所？

答：選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是使用選擇器，可以在兩個或多種調(diào)整器的輸出端，或在幾種

變送器輸出端對信號進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不一樣的工況，重要應(yīng)用在對不穩(wěn)定工況口勺控制，

可以保證生產(chǎn)工藝過程的安全操作，盡量減少開，停車中H勺不穩(wěn)定工況。重要應(yīng)用于非正

常生產(chǎn)過程的保護(hù)性措施中。

23.均勻控制的目的和特點(diǎn)是什么?

答：均勻控制系統(tǒng)的目的是為了處埋前后，序的供求矛盾，使兩個變量之間可以與相兼顧

和協(xié)調(diào)操作。均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是其控制成果不像其他控制系統(tǒng)那樣，不是為了使被控

變量保持不變可，而是使兩個互相聯(lián)絡(luò)的變量都在容許的范圍內(nèi)緩慢地變化。

第三章過程檢測技術(shù)

1.寫出測量方程式，以及測量三要素，并舉例闡明。

答：測量方程式：為被測量，X為測量值，U為測量單位。測量過程三要素為：測量單

位，測量措施，測量儀器與設(shè)備。舉例：如液柱式溫度計(jì)測量溫度。

2.簡述直接測量法與間接測量法的定義，指出它們的異同及使用場所？

答：直接測量法一指被測量與單位能直接比較得出比值，或者義表能直接顯示出被測參數(shù)

值的測量措施；間接測量法一通過測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的其他物理量，然后根據(jù)

函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測量的數(shù)值，稱為間接測量法。相似之處在于都是對工業(yè)生產(chǎn)中某些物

埋量H勺測量，都包括測量二要索。不一樣之處在于直接測量測量過程簡樸以便，應(yīng)用廣

泛：間接測量過程較復(fù)雜，只有在誤差較大或缺乏直接測量儀表時才采用。

3.測量儀表的重要性能指標(biāo)有哪些？傳感器的重要特性有哪些？

答：測量儀表的重要性能指標(biāo)有技術(shù)，經(jīng)濟(jì)及使用三方面的指標(biāo)，其中技術(shù)方面的有：誤

差，精度等級，敏捷度，變差，量程，響應(yīng)時間，漂移等：經(jīng)濟(jì)方面的有：使用壽命，功

耗，價格等；使用方面H勺有：操作維修與否以便，運(yùn)行與否可靠安全，以及抗干擾與防護(hù)

能的強(qiáng)弱，重量體枳口勺大小，自動化程度的高下等。

傳感器的重要特性有：精確性，穩(wěn)定性，敏捷性。

4.舉例闡明系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的措施。

答：系統(tǒng)誤差是由于測量工具自身口勺不精確或安裝調(diào)整得不對時，測試人員的辨別能力或

固有H勺讀數(shù)習(xí)慣，測量措施的理論根據(jù)有缺陷或采用了近似公式等原因產(chǎn)生的測量值與真

值的偏差。系統(tǒng)誤差的絕對值和符號或者保持不變，或者在條件變化時按某--規(guī)律變化。

如儀表零位未調(diào)整好會引起恒值系統(tǒng)誤差。隨即誤差是由于測量過程中大量彼此獨(dú)立的微

小原因?qū)Ρ粶y值的綜合影響而產(chǎn)生口勺測量值與真值口勺偏差，其絕對值和符號以不可預(yù)料的

方式變化。如氣溫的變化。粗大誤差一是由于測量操作者的粗心，不對的地操作，試驗(yàn)條

件的突變或試驗(yàn)狀況未到達(dá)預(yù)想的規(guī)定而匆忙試驗(yàn)等原因?qū)е翸J明顯地歪曲測量成果的誤

差。減小誤差的措施：①系統(tǒng)誤差：應(yīng)盡量減少或消除系統(tǒng)誤差的來源。首先檢查儀表自

身的性能與否符號規(guī)定：另一方面仔細(xì)檢查儀器與否處在正常工作條件，如環(huán)境條件及安

裝位置等與否符合技術(shù)規(guī)定，零位與否對口勺：此外還應(yīng)檢查測量系統(tǒng)和測量措施自身與否

對的。②隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等都會產(chǎn)生隨機(jī)誤差，因此首先從構(gòu)造，原理

上盡量防止采用存在摩擦口勺可動部分：采用減小噪聲的裝置，并采用抗干擾能力強(qiáng)的測量

儀器。③對于粗大誤差應(yīng)端正科學(xué)研究態(tài)度，并認(rèn)直分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。

5.試述絕對誤差，相對誤差及引用誤差的定義，舉例闡明各自的用途。

答：絕對誤差一儀表指示值與被測變量的真值之間日勺代數(shù)差，即=A,可表達(dá)儀表

基本誤差限：△二士4。

相對誤差一測量的絕對誤差與被測變星的約定其值（實(shí)際值）之比，即用

^=±-x!00%=±6%,可表達(dá)儀表H勺基本誤差限與絕對誤差相比較，相對誤差更能闡

x

明測量成果的精確程度，如溫度升測量顯示值為57C,時間溫度為60℃,則：

3

△=57-60=-33=-----x100%=—5.0%,

，60

若實(shí)際為3OC,測量顯示值為27。。，貝兒

3

△=3C,^=--xl00%=-10.0%,顯然此時的相對誤差二匕前者大。

30

引用誤差一絕對誤差與儀表口勺量程之比，用引用誤差表達(dá)H勺儀表基本誤差限為：

g=±AxlOO%=±d%,

s

3

如溫度計(jì)時量程為100C,貝匹引用誤差g=-志xl00%=-3%,

根據(jù)容許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級。

6.檢定一只量程為5A的電流表，成果如下：

輸入量/A12345

示量/A1.101.983.014.085.02

（1）試求儀表各示值的絕對誤差，實(shí)際相對誤差，示值相對誤差和引用誤差。

（2）確定儀表的精度等級。

解：1-1.102-1.983-3.014.-4.085-5.02

絕對誤差：=：相對誤差：6=丁，

A）

ArAr

示值相對誤差：8=竺，弓用誤差：q==

xS

因此數(shù)值計(jì)算列表如下:

412345

X1.101.983.014.085.02

A.v=x-40.1-0.020.010.080.02

cAx

o=——0.1-0.010.00330.020.004

4

0.091-0.01010.00330.01960.004

X

q=-0.020.0040.0020.040.004

S

儀表日勺精度等級?.?/心=2%,故該儀表的精度等級為2。

7.對某物理量通過20次測量，得到如下數(shù)據(jù)：

324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23

324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14

分別用3。準(zhǔn)則和肖維耐準(zhǔn)則判斷有無粗差，并求該測量的計(jì)算平均值原則差。和

極限誤差4,寫出測量成果體現(xiàn)式。

In170

解：n=20,平均值元=一2%=一=324.11,

剩余誤差：V=x,.-x,即:

-0.03-0.08-0.0900.03-0.0400.030.080.12

0.07-0.08-0.10.01-0.030.050.01-0.050.10.03

原則差。彳雪匕2=0.064,標(biāo)限誤差=°12

(1)3。準(zhǔn)則：3<T=0.192,4ax=。-12<3。因此該組數(shù)中無壞值。

(2)肖維耐準(zhǔn)則：依表3-1可知n=20時，攵=包=2.24

(7

??Mb=0.14336,匕做=0.12<hr,故該組數(shù)中無壞值。

極限誤差△”.=0.12,測量成果：/=H=324.11

8.用一溫度計(jì)測量某介質(zhì)溫度，40%的讀數(shù)誤差不大于0.5,用線性插值法估計(jì)該溫度升

的原則差，并計(jì)算誤差不大于0.75的概率。

解:(1)0(z)-p{\Ar|<za}=高。豆=2匚昌z—l

z=0.52Z=0,53由此推得0.7時，z=0.5205

0.69850.7019

由已知條件知。(z)=0.4,查概率積分表得:

L&2dz=0.7時z=O.52O5,

/.z(y=0.5=0.5205x<y,得：(7?0.96?1

(2)zcr=0.75,得：z=0.781

查表得：z=0.78時，

/.z)=2x0.7823—1=0.5646

即誤差不大于0.75,概率為0.5646

9.既有精度等級為L5A級，2.0B級和2.5C級的三塊儀表，測量范圍分別為010CTC,

-50550C和TOO500C,現(xiàn)需測量500C左右的溫度，規(guī)定測量的相對誤差不超

過2.5%,選用哪塊表合適？

解：根據(jù)測量范圍，選擇B,C兩塊表，A表排除。

B表：q=2%=0.02=3”

S

：.Arnax=0.02x[550-(-50)]=12*C

...A=—=0.024=2.4%<2.5%

a500

故B表合適。

C表：q=2.5%=0.025=-^-

Amax=0.025x(500-(-100)]=15*C

/.=—=0.03=3%>2.5%

max500

故C表不合適。

綜上所述選用B表即20級，量程的儀表。

10.檢定一臺測量范圍為的位移測量儀表，成果如下：

（1）試畫出上下行程的輸入輸出特性曲線；

（2）求該儀表的線性度（以上行曲線為例）；

（3）確定該表的回差（遲滯誤差）

解：已知數(shù)據(jù)：

位移/mm00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0

上行程示值/mm：00.340.691.061.411.772.042.452.813.203.674.074.37

下行程示值/mm：00.400.771.141.521.902.272.653.023.383.724.064.37

（1）如圖所示，上下行程曲線

（2）L=2（UO7l（）（）x3=-0.01995x100%?-2%

L6

11.概述膨脹式溫度計(jì)的工作原理與重要特點(diǎn)：

答：膨脹式溫度計(jì)是運(yùn)用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來測溫的。

重要特點(diǎn)：玻璃液體：構(gòu)造簡樸，使用以便，測量精度高，價格低廉；測量上限和精度受

玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳。雙金屬：構(gòu)造緊湊，牢固，可靠：測量精度較低，量

程利使用范圍有限。

12熱點(diǎn)偶有那些特點(diǎn)？用一般導(dǎo)線和賠償導(dǎo)線作熱電偶的延長線，效果有何不一樣？試證

明賠償導(dǎo)線的賠償作用。

答：熱電偶口勺特點(diǎn)有：測量精度教高，性能穩(wěn)定：構(gòu)造簡樸，易于

制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，便于信號遠(yuǎn)傳和

象現(xiàn)多點(diǎn)切換測：測量范圍廣?可達(dá)一加。?202KC,形式多樣.合

用于多種測量條件。選用賠償導(dǎo)線規(guī)定其在一定溫度范圍內(nèi)與所連

接的熱電偶具有相似的熱電特性，型號相配，極性連接對口勺。賠償

導(dǎo)線的作用證明：

如圖所示：回路中電勢為:

E=Eab(t,tl)+Ecd(tl,tO)

由賠償導(dǎo)線H勺性質(zhì)得：Ecd(tl,tO)=Eab(ti,tO)

.'.E=Eab(t,tl)+Eab(tl,tO)=Eab(t,tO)

補(bǔ)：用一般導(dǎo)線做熱電偶得延長線規(guī)定引入兩端得溫度相似熱電勢不一樣，故一般接熱電

偶的泠端，因此冷端溫度仍然是現(xiàn)場溫度。而用賠償導(dǎo)線卻可以將冷端溫度現(xiàn)場溫度分

開，利于測量。

13用兩只分度號為K的熱電偈測量A區(qū)與B區(qū)的溫差，連接措施如圖3—79所示。若

0

(1)tA=22OC,"20C”

(2)G=200C°,=500C°

試分別求兩種狀況下的示值誤差,并解釋為何與實(shí)際溫差不一樣.

解:查熱電偶分度號表：

K型熱電偶:20℃200℃220'C500

E:0.798mv8.137mv8.937mv20.640mv

(1)AE=8.9380.798=8.llOnv

反查K熱電偶分度號表：201-C-----8.177mv

內(nèi)析求得：At=200.075℃

(2)AE=20.640-8.137=12.5C3℃

反查K分度號表:307——12.498℃;308——12.539c

內(nèi)析求得：At=307.12℃

分析原因:低溫度下熱電勢與溫度線性關(guān)系很好,高溫時誤差較大。

14.用分度號為S的熱電偶與動圈儀表構(gòu)成的測溫系統(tǒng),冷端賠償器的平衡點(diǎn)溫度在20,C.

圖3-80中,t=1300C,11=80*0,12=25r,10=30℃：動圈儀表的機(jī)械零位為0℃,試求：

(D儀表的示值溫度是多少；

(2)怎樣處理可使示值與實(shí)際溫度相符；

(3)把賠償導(dǎo)線改為銅線時,示值變?yōu)槎嗌伲?/p>

解:如圖所示:

由E(t,tO)=E(t,O)-E(tO,0)

即E(1300,30)=E(l300,0)-E(30,0)

=13.155-0.173=12.982mv

告表，12.982mv時對應(yīng)H勺溫度為t=1286C,

即儀表顯示H勺溫度為1286Co

(2)由于賠償電橋是在20C時平衡的，因此須將儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20處，即可

使示值與實(shí)際溫度相符。/0=/1=80co

(3)若將賠償導(dǎo)線改為銅線，則，

則E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv

查表12.653mv時對應(yīng)的溫度為t=1258.5℃,

即示值變?yōu)?258.5℃o

15.用分度號為Cu50的熱電阻測得某介質(zhì)的溫度為84c,但經(jīng)檢定，該電阻RO50.4Q,

電阻溫度系數(shù)a=4.28X10-3/-C.試求介質(zhì)的實(shí)際溫度。

解：???在-50C?150C的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度是線性關(guān)系：

K=K°[l+a(r)]

查得他l=84C時R=67.97Q

67.97=50.4x[l+4.28x103(r-O)]

r=81.5C°

16.用U型管壓力計(jì)(封液為水銀)測溫度管道中水的壓力。壓力計(jì)在管道下面L5M(至

肘管端口)處，壓力計(jì)同大氣一側(cè)肘管內(nèi)水銀面距口80nlm,兩管水銀面高度h=140mm,求

水的表壓力(Pa)

解：如圖所示：1一1截面壓力相等，即：

P水+P水g(九+.+%)=P“+P水銀gh3

/=緣_與=夕水銀幽一&g（九+4十4）

=13.6xlO3x9.8xO.14-1X103X9.8X（I.5x0.08+0.14）

=1803.2&

17.四個應(yīng)變片RLR2（在上面），R3,R4（在下面）如圖3—81所示貼于梯形片簧，片

簧以懸臂形式固定。

（1）畫出應(yīng)變片接成直流氣橋形式的電路圖；

（2）當(dāng)片簧受力P的作用時，貼片處產(chǎn)生350口￡的應(yīng)變，供橋電壓10V,

?=%=&=&=??,應(yīng)變片敏捷系數(shù)為2,求電橋輸出。

參照：化工測量及儀表范玉文主編P31

圖3—81

輸出電壓：

〃=（醺]^2?坪&

?/R]=R2=R,=R4=R

￡邛-混+

°4R2R

uA/?!—A/?,+A/?4—A/?A

-4R

18.液體式壓力計(jì)有哪些重要類型？試分析其誤差

答：液柱式壓力計(jì)重要有：U型管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和微壓刀計(jì)。

以U型管壓力計(jì)：誤差產(chǎn)生重要有如下幾方面?：a讀數(shù)誤差，消除視察。b溫度變化產(chǎn)生

液體P變化，產(chǎn)生測量誤差，故須修正。c安裝誤差：當(dāng)U型管安裝不直時會產(chǎn)生安裝

誤差。d毛細(xì)現(xiàn)象，修正

19.試述彈簧管壓力計(jì)彈簧管構(gòu)造特點(diǎn)與測壓原埋。

答：彈簧管壓力計(jì)由彈簧管壓力感應(yīng)元件和放大指示機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成，前者是彎成圓弧狀

的空心管子，一端固定（作為壓力輸入端）；另一端自由，作為位移輸出端，接放大指示

機(jī)構(gòu)。其他是由拉桿，齒輪及指針構(gòu)成。

測壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端口勺位移與被測壓力之間近似線性關(guān)系，即通過測

量自由端的位移，可直接測得對應(yīng)H勺被測壓力大小。

20.已知被測壓力在范圍0.7~lMPa內(nèi)波動，規(guī)定測量的絕對誤差不得超過0.02MPa,試選

定彈簧管壓力的量程和精度等級?？晒┻x用的壓力計(jì)量程系列為：。?0.6MPa;0~2.5MPa.

,.-5<0.7八

3m,n3s<2AMPa

A”,22s>\.5MPa

彳Cl

故選用0?±6MPa

精度等級：方=—*1（X）%=1.25

21.6

故選用精度等級為1級的量程為O'l.6MPa口勺儀表。

21.轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有幾種，是怎樣分度的。

答：轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有3種，一種是玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其錐型管是電玻璃制

成，并在管壁標(biāo)有流量刻度，直接根據(jù)轉(zhuǎn)子的高度進(jìn)行讀數(shù)：另一類為電運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量

計(jì)，即將轉(zhuǎn)了的位移信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；另一種為氣動運(yùn)轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子流量，將轉(zhuǎn)子口勺位移信

號變?yōu)閴毫π盘枺M(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。

22.原則節(jié)流裝置有哪幾部分構(gòu)成，對各部分有哪些規(guī)定？

答：原則節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三部分構(gòu)成。原則節(jié)流裝置的設(shè)

計(jì)、加工、安裝和使用均有規(guī)定的技術(shù)規(guī)定，規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見GB/T2624

23.試比較節(jié)流裝置與轉(zhuǎn)子流量計(jì)在工作原理與使用特點(diǎn)上的異同點(diǎn)。

答:

工作原理使用特點(diǎn)

節(jié)流運(yùn)用節(jié)流元件前后的差壓與流速之間日勺關(guān)系，獲使用已原則化、系列化，使

裝置得被測流量的大小用范圍：管徑為50?

lOOOnun,測量范圍

1.5"100000m3/h,但使用產(chǎn)

生的壓力損失大，精度±1?

2M

轉(zhuǎn)子基于力平衡原理，運(yùn)用錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流體口勺使用已系列化，測量時若介

流量流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，進(jìn)而獲得被測流量H勺大質(zhì)變化，應(yīng)修正，可測小流

計(jì)小。量，構(gòu)造簡樸，維修以便，

壓力損失小。缺陷：機(jī)械傳

相似點(diǎn)：都是測流速然后得流量。逆信號，儀表性能和精確度

難以提高，轉(zhuǎn)子易卡死，測

房管徑范圍4'150mm,測量范

圍:0.00r3000m3/h,精度

+T2.5%

24.從渦輪番量計(jì)得基本原理分析其構(gòu)造特點(diǎn)，輸出信號措施和使用規(guī)定。

答：渦輪番量計(jì)得基本原理：流體對置于管內(nèi)渦輪得作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度在

一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體得流速成正比。其構(gòu)造重要由：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換裝

置，外殼以及信號放大電路等部分構(gòu)成。

愉出信號措施：將葉輪轉(zhuǎn)動時得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈動電信號輸出，經(jīng)深入放大整形后獲得分撥

信號，對其進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)和單位換算可得到積累流量；通過頻率一一電流轉(zhuǎn)換單元可得到

瞬時流量。使用規(guī)定：①僅合用潔凈得被測介質(zhì)，一般在渦輪前要安裝過濾裝置：②流量

計(jì)前后需由一定的直管段長度，③流量計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)?般在常溫下用水標(biāo)定的，當(dāng)介質(zhì)

的密度和粘度發(fā)生變化時需重新標(biāo)定或進(jìn)行賠償。

25.已知：流體為過熱蒸汽，工作壓力P=14MPa,工作溫度t=550U；管道D20=221mm,

材料X20CrMoV21無縫管，節(jié)流裝置為角接原則噴嘴，材料為lCrl8Ni9Ti,d20=

148.74nun；差壓0p=100.42KPa,求：

（1）在假定Op下的蒸汽流量；

（2）計(jì)算測量時的壓力損失。

解：計(jì)算參照《過程控制檢測技術(shù)與儀表》杜維主編…D8L

查附數(shù)據(jù)表可得管道材質(zhì)和孔板材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)為：

4=18.20x10"6/c°4=12.30xl0-6/C°

則工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑為

0=%[1+4（「20）]

=221[1+12.30X106X（550-20）]

=222.4〃?〃?

Kn7

電表2-5宜得管道內(nèi)壁粗糙度k=0.7WJ：-=—=0.03125

D22.4

4=4o[1+Ml（4-20）]

=148.74[1+18.2x10^（550-20）]

=150.17/77/7?

旦=150.77=06750.44<^<0.82xl04<^<107

D222.4'

1.15

（106、

C=（）.9900—0.2262夕”-（0.00175^2-0.0033^45）x—=0.9447

在工作壓力下尸=14MPa=1.4x10%〃，/,=550C"

過熱蒸汽p、=1.5依/m：必=0.5Pa.s

K-\

1-T----

KTX\-pxK

等燧指數(shù)￡

x-12\-T

l-^r4r'

其中E一竺=］一儂空嘰0.993

Px1.4x0

由于￡=0.99

A=-d2=-x\50A72=\770.56〃"〃2

}44

q『符0=

9一戶4

i-A-c/?

△P=

瓦+C獷

26.已知：流體為水，工作壓力p=14.71MPa,工作溫度t=215*C；管道D20=233mm,材

料20號無縫鋼管；截流裝置為法蘭原則孔板，材料為lCrl8Ni9Ti。d20=117.34mm,差壓

△p=156.91KPa.

求：（1）在給定的Ap下的流量qm

（2）測量時的壓力損失。

解：4=12.78xlO6/C04=17.20xlO^6/C°

O=。20口+4〃-20)]=233]+12.78x10-6x(215-20)]

=233.6〃〃〃

6

d=d2G[1+4(/)-20)]=117.340+17.20x10-x(215-20)]

=117.7mrn

/=4=1122=0.504

D233.6

0./

106

C=0.5959+0.0312儼'-0.1840/7K+0.0029夕”kI+鬻夕（「夕廠一寫竺父

液體￡=1,4=2/=10874.83〃〃〃

4

_cgA)

Cl"'Jl-J，29AP

p、=846.8kg/〃/

27.當(dāng)工作壓力偏離額定壓力時，怎樣由差壓顯示的水位值求出真實(shí)的水位。

答：當(dāng)工作壓力偏離額定壓力時，可通過差壓計(jì)H勺正、負(fù)遷移，求出遷移量，即運(yùn)用正負(fù)

遷移變化變送費(fèi)的零點(diǎn)，同步變化量程的上下限，即可求出真實(shí)的水位。

28.差壓式液位計(jì)怎樣測量液位？當(dāng)差壓變送器高于或低于最低液位時，應(yīng)怎樣處理？

答：差壓式液位計(jì)是采用壓差計(jì)測量氣、液兩相的壓差，壓差大小通過氣動或電動差壓變

送器傳送，并轉(zhuǎn)化位電信號，最終顯示處液位的大小及其變化,當(dāng)差壓變送器高于或低于

最低液位時，可對差壓變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移，由正遷移和負(fù)遷移（低于最低液位時，采用

正遷移，高于最低液位時，采用負(fù)遷移。）

第四章過程控制裝置

1.單杠桿式氣動差壓變送器式由哪些部分構(gòu)成的？各部分由何作用？試闡明其工作原

理。

答：單杠桿式氣動差壓變送器電氣動轉(zhuǎn)換部分和測量部分構(gòu)成，測量部分的作用是將被測

量的壓力信號轉(zhuǎn)換成力的形式：氣動轉(zhuǎn)換部分的作用，是將被測差壓Api轉(zhuǎn)換成為作用于

主杠桿下端的輸入力Fi0其工作原薪（住i%）編魂強(qiáng)壓力經(jīng)敏感元件轉(zhuǎn)換成輸入力

Fio即。②Fi作用于主杠桿I內(nèi)下端，對與我嚼汗種順時針方

向的輸入力矩Mi,使主杠桿發(fā)生順時針方向的偏轉(zhuǎn)。③變送器輸出信號P0,引入反饋波紋

管中，并產(chǎn)生反饋力矩Ff作用于主杠桿上，使主杠桿對支點(diǎn)產(chǎn)生一種逆時針方向H勺力矩

Mfo④當(dāng)時，主杠桿就處在平衡狀態(tài)，噴嘴擋板間的距離不再變化，若Mf#Mi

時，則杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生偏角a,位移檢測片產(chǎn)生微小位移s,其變化量再通過放大器10轉(zhuǎn)換

并方大為20?100

KPa的輸出壓力，即變送器口勺輸出信號與被測差壓Api成正比。

2.什么時氣阻？什么是氣容？它們在氣路中各起什么作用？

答：在氣路中安裝的節(jié)流元件稱為氣阻，作用是阻礙氣體的流動，起著降壓（產(chǎn)生壓力

降）和限流（調(diào)整氣體流量）的作用。氣容是在氣路中能儲存或釋放處氣體的氣容，在氣

路中起若緩沖，防止振蕩口勺作用。

3.噴嘴擋板機(jī)構(gòu)由哪些氣動元件構(gòu)成？它們的作用是什么？

答：噴嘴-擋板機(jī)構(gòu)是由噴嘴和擋板構(gòu)成的變氣阻，一種恒氣阻和一種氣容串聯(lián)而成的"流

通室，作用是將輸入的微小位移信號（即擋板相對于噴嘴的距離）轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的氣壓信號

輸出。

4.DD8-HI型電動差壓變送器是按什么原理工作的？它是由哪幾部分構(gòu)成的？試簡述其

工作過程。

答：DD8-111型電動差壓變迭器是按力矩平衡原埋，作的，由測量部分（杠桿系統(tǒng)）；電

磁反饋裝置：矢量機(jī)構(gòu)：低額位移檢測放大器。其工作過程如下：

被測差壓信號pl,p2分別送入敏感元件兩側(cè)的正負(fù)壓室，敏感元件將其轉(zhuǎn)換成作用于主杠

桿下端的輸入力Fi，使主杠檸以軸封膜片為支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，并以力F1沿水平方向推進(jìn)矢量機(jī)

構(gòu)，矢量機(jī)構(gòu)將推力分解成F2和F3。F2使矢量機(jī)構(gòu)的推板向上偏轉(zhuǎn)，并通過連接簧片帶

動副杠桿L4以支點(diǎn)M逆時針偏轉(zhuǎn)，使固定在副杠桿上的差動變壓器B的銜鐵靠近差動變壓

器，兩點(diǎn)之間的距離變化量再通過低頻位移檢測放大器轉(zhuǎn)換并方大為4?20mA直流電流，

作為便送器H勺輸出信號；同步該電流乂流過電磁反饋裝置H勺反饋動圈，產(chǎn)生電磁反饋力

Ff,使副杠桿順時偏轉(zhuǎn)。，當(dāng)輸入力與反饋力對杠桿系統(tǒng)說產(chǎn)芻日勺力矩Mi,Mf到達(dá)平衡

時，變送器便到達(dá)?種新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時低頻位移檢測放大器的輸出電流I。便反應(yīng)了說

測電壓Api的大小。

5.DD8-III型溫度變送器為何要采用線性化措施？熱電偶溫度變送器時怎樣實(shí)現(xiàn)線性化

嘰

答：熱電偶溫度變送器規(guī)定的輸出電壓信號與對應(yīng)的變送器輸入H勺溫度信號成線性關(guān)系，

而熱電偶是非線性關(guān)系的，溫度變送器放大回路是線性的，若洛熱電偶時熱電勢直接接到

變送器的放大回路，則溫度t'C與變送器時輸出電壓Use之間的關(guān)系是非線性的。因此需

要采用線性化措施，措施是:采用反饋電路非線性，使放大回路具有線性，根據(jù)輸入輸出關(guān)

系，當(dāng)放大系數(shù)k很大時，要使熱電偶輸入的溫度變送器保持線性，就要使反饋電路的特

性曲線與熱電偶的特性曲線相似，從而實(shí)現(xiàn)線性化。

6.試分析電動差壓變送器怎樣實(shí)現(xiàn)量程遷移（零點(diǎn)遷移）的。

答：電動差壓變送器的零點(diǎn)遷移是通過調(diào)整零點(diǎn)遷移彈簧進(jìn)行的。當(dāng)調(diào)整零點(diǎn)遷移彈簧

時，由主杠桿力矩平衡，可知在被測差壓信號不變的狀況下，作用于矢量構(gòu)造的力F1變

化，從而變化壓差變送器的輸出電流，即變化儀表口勺使用范圍，實(shí)現(xiàn)量程遷移

7.試分析四線制變送器與兩線制變送器與電源的連接方式并畫出示意圖。

答：電動變送器輸出信號與電源的連接方式有兩種：四線制和兩線制，四線制中，供電電

源通過兩根導(dǎo)線接入，另兩根導(dǎo)線與負(fù)載電阻R2相連，輸出。?10mADC信號。這種連線

方式中，同變送器連接的導(dǎo)線共有4根，成為四線制，如圖(a)所示。如圖b中所示，同

變送器連接口勺導(dǎo)線只有兩根，同步傳送變送器所需口勺電源電壓和4?20mADC輸出電流，稱

為兩線制。

C|-220V。

0-10/ziA

■~E1~~I

現(xiàn)場父送裕_________現(xiàn)場變送器

(b)

8.本質(zhì)安全防爆型系統(tǒng)是由哪些要素構(gòu)成的？需要采用哪些措施才能保證整個系統(tǒng)到達(dá)

防爆規(guī)定？

答：本質(zhì)安全防爆型系統(tǒng)是由安裝載危險場所中的本質(zhì)安全電路及安裝載非危險場所中的

非本質(zhì)安全電路和防爆安全柵構(gòu)成。

采用措施以到達(dá)防爆規(guī)定H勺措施有：

①木質(zhì)安全防爆儀表采用低的J工作電壓和小的工作電流。

②用防爆安全柵將危險場所和非危險場所的電路隔開。

③在現(xiàn)場儀表導(dǎo)控制室儀表之間的連接導(dǎo)線不得形成過大的分布電感和電容。

9.試分析氣動調(diào)整儀表與電動調(diào)整儀表各自具有什么特點(diǎn)。

答：氣動調(diào)整儀表線路簡樸，直觀，輕易被使用者掌握，使用壓縮空氣作為氣源，是天然

防爆儀表，信號范圍為20?lOOKPa,甩動調(diào)整儀表采用統(tǒng)一原則口勺電信號，4?20mADC傳

播信號，并采用線路集成電路，使可靠性提高，維修工作量減少，構(gòu)造合理，功能多樣，

整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)，并且可與計(jì)算機(jī)連用。

10.簡述膜片式PI調(diào)整器的I工作原理。

答：膜片式PI調(diào)整器是根據(jù)力矩平衡原理工作的，由比較部分，比例部分，積分部分，放

大部分，開關(guān)部分等構(gòu)成。其中比較部分由測量氣室，給定氣容，和比較部分芯桿所聯(lián)絡(luò)

起來的膜片組，比例部分使輸出=K.以。積分部分用積分氣容和跟蹤氣室串聯(lián)在積

分正反饋回路里以改，開關(guān)部分用以控制調(diào)整器輸出的通斷。輸入網(wǎng)路

作用是將輸入信號與給定信號進(jìn)行比較，取出偏差信號，并進(jìn)專電平移動。

11.PID調(diào)整器是由哪些基本部分構(gòu)成的？試分析各部分所完畢的功能。

答：PID調(diào)整器的基本構(gòu)成有諭入電路，運(yùn)算電路和輸出電路枸成。輸入電路是檢測偏差

信號，信號經(jīng)濾波電路后輸出導(dǎo)P1D運(yùn)算電路。（輸入電路包結(jié)偏差檢測電路，內(nèi)給定穩(wěn)

壓電源電路，內(nèi)外給定切換開關(guān)，正反作用開關(guān)及濾波電路等）。

PID運(yùn)算電路：根據(jù)整定好H勺參數(shù)用以對偏差信號進(jìn)行比例，微分和積分的運(yùn)算，是調(diào)整

器實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律日勺關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

輸出電路：將運(yùn)算電路的輸出信號做最終?次放大，或者作為運(yùn)算電路之回路中放大器的

組后一級，提供調(diào)整器的輸出信號。

12.何為基型調(diào)整器？它具有哪些重要特點(diǎn)？

答：基型調(diào)整器是一種具有PID運(yùn)算功能，并能對被調(diào)參數(shù)，給定值及閥門位置進(jìn)行顯示

的調(diào)整器。

特點(diǎn)：①采用了高增益、高阻抗線性集成電路組件，提高萬儀表H勺精度，穩(wěn)定性和可靠

性，減少了能耗。

②有軟、硬兩種手動操作方式，軟手動與自動之間由于有保持狀態(tài)而使調(diào)整器輸出可以長

期保持，因而在互相切換時具有雙向無平衡無抗擾特性，提高了操作性能。

③采用集成電路便「多種功能的擴(kuò)展。

④采用原則信號制，接受1-5VDC測量信號，輸出4?20mADC信號，由于空氣受點(diǎn)不

是從零點(diǎn)開始的，故輕易識別斷電、斷線等故障

⑤能與計(jì)算機(jī)聯(lián)用。

13.試闡明基型調(diào)整器產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象的原因。

答：?.?在基型調(diào)整器口勺PI電路中，接有運(yùn)算放大器，對于理想的比例積分電路，只要輸入

信號Usc2存在，積分作用就不會終止，直到輸出電壓被限制在運(yùn)算放大器的最大或最小容

許輸出為止，即產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，一般稱輸出電壓未被限制為正常工作狀態(tài)，輸出電壓

被限制后稱為飽和工作狀態(tài)。

14.試分析DTZ-2100型氣刻度指示調(diào)整器的工作原理。它試由哪些部分構(gòu)成的？各部分

的重要功能試什么？

答：DT8-2100型，I刻度指示調(diào)整踞的工作原理是：輸入信號經(jīng)測量指示回路進(jìn)行持續(xù)指

示，并輸入輸入回路與經(jīng)給定指示電路指示H勺給定值進(jìn)行比較得出偏差信號，偏差信號經(jīng)

比例微分，比例積分回路運(yùn)算后，送入輸出回路將1-5\「DC電壓信號轉(zhuǎn)換成4?20mADC

信號，作為調(diào)整器的輸出信號。

構(gòu)成：由指示單元和控制單元兩部分構(gòu)成，其中指示單元由測量指示電路和給定指示，分

別實(shí)現(xiàn)對測量信號和給定信號進(jìn)行連鎖指示?？刂茊卧奢斎腚娐芬灰蛔饔檬菍⑤斎胄盘?/p>

與給定信號進(jìn)行比較，取出偏差信號，并進(jìn)行電平移位；比例微分回路一一功能為：...回

路