自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)課后習(xí)題的答案.doc

自動檢測及儀表控制,課后習(xí)題答案分章節(jié)知識點C11 開閉環(huán)儀表各有何優(yōu)缺點？P6-72 檢測系統(tǒng)的靜/動態(tài)特性有哪些？P7-103 一階系統(tǒng)的計算；4 儀表的誤差與等級方面的計算。C21 檢測技術(shù)的一般原理P29-302 檢測儀表的組成與各部分的作用 P2圖1。1或P97圖3。13 檢測儀表的設(shè)計方法按結(jié)構(gòu)形式來分主要有四類，即簡單直接式變換、差動式變換、參比式變換和平衡（反饋）式變換 P100-108C3對位移、力與壓力、振動、轉(zhuǎn)速、溫度、物位、流量、成分等常用工程量作測試，按提出的測試要求，設(shè)計測試方案，選傳感器，分析方法，測試步驟，預(yù)期結(jié)果。參習(xí)題C4 虛擬儀器的特點。一 簡答題1測量壓力的儀表，按其轉(zhuǎn)換原理的不同，可分為幾類，各是什么？答：測量壓力的儀表，按其轉(zhuǎn)換原理的不同，可分為四大類，分別為：1）液柱式壓力計；2）彈簧式壓力計；3）電器式壓力計；4）活塞式壓力計。2測量的基本方程式是什么？它說明了什么？答：3測量物位儀表按其工作原理主要有哪些類型？答：1）直讀式物位儀表；2）差壓式物位儀表；3）浮子式物位儀表；4）電磁式物位儀表；5）和輻射式物位儀表；6）聲波式物位儀表；7）光學(xué)式物位儀表。4什么是溫度？溫度能夠直接測量嗎？答：溫度是表征物體冷熱程度。溫度不能直接測量，只能供助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同變化的特性來加以間接測量。5什么是壓力式溫度計，它是根據(jù)什么原理工作的？答：應(yīng)用壓力隨溫度的變化來測量的儀表叫壓力式溫度計。它是根據(jù)在密閉系統(tǒng)中的液體。氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理制作的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。6差壓變送器的檢測元件為什么要做成膜盒結(jié)構(gòu)，用單膜片行不行？答：因為膜盒組件在使用的差壓范圍內(nèi)，具有很好的靈敏度和線性，而當差壓超過使用范圍時，即單向過載時，膜盒不但不壞，而且也極少有影響；由于膜盒內(nèi)充有硅油，它除了傳遞壓力之外，還有限尼作用，所以儀表輸出平穩(wěn)；由以上可知單膜片不能耐單向過載，盡管它加工方便，靈敏度高，不宜使用。7浮筒液位計的校驗方式有哪幾種？答：主要有罐液法和掛重法兩種。在現(xiàn)場一般采用液校法，倘若被測液體不是水和酒精，則可以通過密度換算涌水和酒精代校，在檢修期間可采用掛重校驗法。校驗時，把浮筒取下，掛上砝碼盤，計算出浮筒的起始端、中間和終端的值，進行加法碼校驗。8什么是溫標的三要素？何謂溫標？答：1）選擇了一些純物質(zhì)的平衡態(tài)溫度作為溫標的基準點；2）規(guī)定了不同溫度范圍內(nèi)的基準儀器；3）建立了基準儀器的示值與國際溫標間關(guān)系的插補公式。9在分度號S、K、E三種熱偶中，100攝氏度時的電勢那種最大？那種最??？答：100度時，分度號S的熱電勢為0.645mv；100度時，分度號K的熱電勢為4.095mv；100度時，分度號E的熱電勢為6.317mv。所以E熱電勢最大，K次之，S最小。10補償導(dǎo)線和與其相匹配熱偶的熱電特性完全相同嗎？答：補償導(dǎo)線比熱電偶便宜，在0100度范圍內(nèi)，它的熱電性質(zhì)和所配的熱偶性質(zhì)相同，所以使用補償導(dǎo)線猶如將配偶延長，把熱偶冷端延長到遠離熱源的控制室或其他讀數(shù)方便地的方；不過嚴格地說，補償導(dǎo)線和熱偶電勢并不完全相同。例如：補償導(dǎo)線銅-康銅，100度電勢為4.27mv，二和其相配的K型熱電偶則為4.095mv；補償導(dǎo)線銅-鎳銅，100度電勢為0.643mv，而和其相配的S型熱電偶則為0.645。11什么是絕對誤差？答：是測量結(jié)果與真值之差。12什么是相對誤差？答：是絕對誤差與被測量值之比。13什么是引用誤差？答：是絕對誤差與量程值比。14調(diào)整差壓變送器時，零點和量程會不會互相影響？答：調(diào)整量程時，因為改變了力平衡關(guān)系，所以影響零位。調(diào)整零位時，雖然也會引起膜盒、密封膜片、拉條等彈性元件的位置變化，因而產(chǎn)生附加力，但是很微小，所以一般不影響量程。15雙金屬溫度計是怎樣工作的？它有什么特點？答：它有兩片膨脹系數(shù)不同的金屬牢固的粘合在一起，其一端固定，另一端通過傳動機構(gòu)和指針相連。當溫度變化時，由于膨脹系數(shù)不同，雙金屬片產(chǎn)生角位移，帶動指針指示相應(yīng)的溫度。這便是雙金屬溫度計的工作原理。雙金屬溫度計結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用方便，耐振動，沒有水銀溫度計的汞害，刻度也比較水銀溫度計清晰，所以用得很廣。16熱電偶冷端補償一般采用哪幾種方法？答：1、冰點法2、計算法3、平衡電橋法4、機械零點調(diào)整法17雙金屬溫度計是怎樣工作的？答：它由兩片膨脹系數(shù)不同的金屬牢固地粘合在一起，其一端固定，另一端通過傳動機構(gòu)和指針相連。當溫度變化時，由于膨脹系數(shù)不同，雙金屬片產(chǎn)生角位移，帶動指針指示相應(yīng)溫度。這便是雙金屬溫度計的工作原理。18. 檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成? 說明各部分的作用。答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測系統(tǒng)的組成框圖。檢測系統(tǒng)的組成框圖傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因為檢測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信號是微弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進行阻抗匹配、微分、積分、線性化補償?shù)刃盘柼幚砉ぷ?。顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。19. 什么是系統(tǒng)誤差和隨機誤差?正確度和精密度的含義是什么? 它們各反映何種誤差?答：系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或按照一定的規(guī)律變化的誤差。隨機誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機誤差的大小。20. 在模擬量自動檢測系統(tǒng)中常用的線性化處理方法有哪些？答：線性化方法主要有在模擬量自動檢測系統(tǒng)中可采用三種方法：縮小測量范圍，取近似值。采用非均勻的指示刻度。增加非線性校正環(huán)節(jié)。21. 說明檢測系統(tǒng)中非線性校正環(huán)節(jié)(線性化器)的作用。答：檢測系統(tǒng)中非線性校正環(huán)節(jié)(線性化器)的作用是是利用它本身的非線性補償傳感器的非線性，從而使整臺儀表的輸出u0和輸入x之間具有線性關(guān)系。22. 如何得到非線性校正環(huán)節(jié)的曲線？答：一般主要是利用非線性元件或利用某種元件的非線性區(qū)域，例如將二極管或三極管置于運算放大器的反饋回路中構(gòu)成的對數(shù)運算放大器就能對輸入信號進行對數(shù)運算，構(gòu)成非線性函數(shù)運算放大器，它可以用于射線測厚儀的非線性校正電路中。目前最常用的是利用二極管組成非線性電阻網(wǎng)絡(luò)，配合運算放大器產(chǎn)生折線形式的輸入-輸出特性曲線。由于折線可以分段逼近任意曲線，從而就可以得非線性校正環(huán)節(jié)（線性化器）所需要的特性曲線。23. 虛擬儀器的特點是什么？解：具有圖形化的編程方式，設(shè)計者無需編寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。提供豐富的數(shù)據(jù)采集，分析及存儲的庫函數(shù)。提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)試手段，如設(shè)置斷點，單步運行，同時提供獨具特色的執(zhí)行工具，使程序動畫式進行，利于設(shè)計者觀察到程序運行的細節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。囊括了PCI,GPIB,PXI,VXI,RS-232/485,USB等各種儀器通信總線標準的所有功能函數(shù)，使得不懂得總線標準的開發(fā)者也能驅(qū)動不同總線標準接口設(shè)備與儀器。提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，諸如DLL（動態(tài)鏈接庫），DDE（共享庫），Activex等。具有強大的Internet功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)，遠程測控儀器開發(fā)。二計算題1 . 1151GP壓力變送器的測量范圍原為0100KPa，現(xiàn)零位遷移100%。則1)儀表的測量范圍變?yōu)槎嗌伲?)儀表的量程是多少？3)輸入多少壓力時，儀表的輸出為4、12、20mA？解：儀表的原測量范圍為0100KPa，現(xiàn)零位正遷了100%，所以：1)測量范圍成了100200KPa。2)儀表的量程是200-100=100KPa。3)輸入為100KPa時，儀表的輸出為4mA。輸入為150KPa時，儀表的輸出為12mA。輸入為200KPa時，儀表的輸出為20mA。2.有兩臺測溫儀表，其測量范圍分別是0800和6001100，已知其最大絕對誤差均為6，試分別確定它們的精度等級。解：據(jù)基本誤差m=max/（A上-A下）100%可得m1=6/（800-0）100%=0.75%m2=6/（1100-600）100%=1.2%根據(jù)常用工業(yè)儀表的精度等級系列，測量范圍為0800的測溫儀表應(yīng)定為1級精度，測量范圍為6001100的測溫儀表應(yīng)定為1.5級精度。3.有一臺氣動差壓變送器，表量程為25000Pa，對應(yīng)的最大流量為50t/h，工藝要求40t/h時報警。問：（1）不帶開方器時，報警值設(shè)在多少？（2）帶開方器時，報警值設(shè)在多少？解：(1).不帶開方器時對應(yīng)40t/h流量的差壓, 根據(jù)差壓流量公式：Q2=KpP1=25000（40/50）2=16000Pa對應(yīng)40t/h流量的輸出I1=（16000/25000）16+4=14.24mA (2).帶開方器時因為Q=KP對應(yīng)40t/h流量的差壓P2=25000（40/50）=20000Pa對應(yīng)40t/h流量的輸出 I2=（20000/25000）16+4=16.8Ma4.某節(jié)流裝置在設(shè)計時,介質(zhì)的密度為520Kg/m3,而在實際使用時,介質(zhì)的密度為480Kg/m3.如果設(shè)計時,差壓變送器輸出100Kpa,對應(yīng)的流量為50t/h,則在實際使用時,對應(yīng)的流量為多少?解：根據(jù)以質(zhì)量流量為單位的基本公式P213 (3.181)現(xiàn)在除了介質(zhì)密度以外,其余條件均未改變,現(xiàn)設(shè)計介質(zhì)密度設(shè)=520Kg/m3,實際介質(zhì)密度為實=480Kg/m3,變送器輸出100Kpa時的設(shè)計流量M設(shè)=50t/h,所以實際流量M實為50*(48/52)1/25.有一臺差壓變送器，其測量范圍為0-10000Pa，在該儀表的說明書中規(guī)定可實現(xiàn)的負遷移100%（最大遷移量-100%），試問該表的最大遷移量是多少？解：負遷移就是在不改變量程的情況下將零點向負方向遷移，遷移量占量程的百分數(shù)就是遷移的百分數(shù)。遷移量=10000100%=10000Pa，因此，對0-10000Pa的變送器可遷移成-10000-0Pa。6.鎳鉻-鎳硅熱電偶的檢測系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，其冷端溫度為t0=30，儀表測得熱電勢E（t，t0）=39.17mV，試求被測介質(zhì)的實際溫度。解：查表得E（30,0）=1.2mVE（t，0）=E（t，30）+E（30,0）=39.17+1.2=40.37mV再查表得9777.用差壓變送器測流量，差壓為25Kpa，二次表量程為200Th，差壓變送器輸出電流為420mA，試求流量為80T/h、100T/h時對應(yīng)的差壓值和電流值是多少？解：根據(jù)差壓流量公式：Q2=Kppx/p max =（Qx/Q max）2 px=pmax（Qx/Qmax）2 Ix=（Qx /Qmax）16+4p1=25000（80/200）2=4000Pa I1=4*16/25+4=6.56mAp2=25000(100/200)2=6250PaI2=6.2516/25+4=8mA8.利用玻璃U型管測量B容器中PA處的真空度。安裝圖如下，從圖中可知PA處的真空度是380mmHg，外面大氣壓是760mmHg，問PA處的絕對壓力是多少？解：P絕=P表+P大氣P表=-380mmHg=-50.67KpaP大氣=760mmHg=101.33KpaP絕=-50.67KPa+101.33KPa=50.66KpaPA處的絕對壓力是50.66Kpa9.用一支鉑銠-鉑熱偶測爐膛溫度，在無其他補償方法時，測得熱電勢為10.638mv，自由端溫度為50，試求實際溫度。解：50查表為ES(50,0)=0.299MvEs（t，0）=10.638+0.299=10.937mV查表得t=1115.2510.用DDZ-型差壓變送器測量流量，流量范圍是0-16m3/h，問當流量為12m3/h時，輸出信號是多少？解：差壓與流量的平方成比例，變送器的輸出電流與其差壓成比例，所以，變送器輸出的4-20mA電流與其流量平方成比例。即：（I-4）/（20-4）=Q2/Qm2=122/162I=4+（20-4）*122/162=