習題與思考題

1、中國石油大學信息與控制工程學院自動化系傳感器與檢測基礎習題集 測量誤差和儀表的性能指標 1、什么是真值? 什么是約定真值、相對真值? 2、什么叫絕對誤差，相對誤差，引用誤差，回差? 3、什么叫系統(tǒng)誤差、隨機誤差和疏忽誤差? 各有什么特點? 產生的原因是什么? 4、什么叫測量不確定度、準確度和準確度等級? 5、測量不確定度有哪幾種形式? 試總結各種不確定度的計算程序。 6、有兩臺測溫儀表，其測量范圍分別是0-800C和600-1100，已知其最大絕對誤差均為±6，試分別確定他們的精度等級。7、檢定一塊1.5級刻度為0100kPa的壓力表，發(fā)現在50kPa處的誤差最大為1.4kPa，其它

2、刻度處的誤差均小于1.4kPa，問這塊壓力表是否合格?壓力測量部分 1彈簧管壓力表測壓原理是什么？試述彈簧管壓力表的主要組成及測壓動作過程。 2試述石英晶體壓電效應的產生過程。橫向和縱向壓電效應的產生與所測壓力之間的關系是什么？ 3什么是霍爾效應？霍爾電勢的大小和方向與哪些因素有關？ 4金屬電阻應變片與半導體應變片在工作原理上有什么不同？ 5一臺差壓變送器，測量范圍是060 kPa，輸出信號范圍是420 mA，問被測差壓為35 kPa時，變送器的輸出應是多少mA？ 6電容式壓力傳感器有哪幾種類型？差動式結構具有什么優(yōu)點？ 7電容式壓力變送器，測量范圍為0250kPa，求輸出信號為16mA時，被

3、測壓力應是多少kPa？ 8試述自感傳感器及差動變壓器的工作原理靈敏度。 9振弦式壓力變送器的工作原理是什么？如何使得振弦產生振動？ 10要求測量0.8MPa的壓力，測量的最大誤差應小于或等于±0.01MPa，現有一塊01.0MPa、精度0.5級的壓力表，問量程和精度能否滿足要求？應選擇何量程、何精度？ 11需要測量某臺空氣壓縮機緩沖罐內的壓力，工作壓力范圍為1.11.6MPa，要求就地觀察，并要求測量誤差不得大于罐內壓力的±5，試選擇一合適的壓力儀表用于測量。 12某化肥廠合成氨塔的壓力控制指標為14±0.4MPa，要求有一就地壓力顯示，試選擇壓力儀表的類型、測量

4、范圍及精度等級。 13為什么測量儀表的測量范圍要根據被測量的大小來選?。窟x量程很大的儀表來測量很小的參數有何問題？ 14需要校驗精度為1.0級、010MPa的壓力表，試選擇標準表的精度和量程。15校驗一塊精度1.5級、06MPa的壓力表，現有0.25級、010MPa和0.2級、016MPa的壓力表各一塊，哪一塊可以作為標準表？為什么？16用活塞式壓力計校驗彈簧管壓力表時，應如何讀取上、下行讀數？讀數時為什么要使測量活塞和砝碼保持一定的旋轉速度？ 17壓力儀表的安裝包括哪些內容？需要注意哪些問題？物位測量部分 1按工作原理不同，物位測量儀表有那些種類？它們的工作原理各是什么？ 2分別說明浮球式液

5、位計和浮筒液位計的工作原理，它們之間有何區(qū)別？ 3什么是差壓式液位計的零點遷移問題？遷移的實質是什么？正、負遷移有什么不同？如何判斷？ 4按圖2-1和2-2的安裝方法，分別為何種遷移？試分析討論遷移量分別為多少？ 圖 2-1 圖 2-2 圖 2-3 5如圖2-3所示，測量密閉容器內的液位，氣相為不凝性氣體，采用單法蘭差壓式液位計，液位測量范圍為H ，已知：介質密度=0.8g/cm3, H =500mm, H0=200mm,試問： （1）差壓計的量程應是多少kPa？（2）何種遷移？遷移量是多少kPa？ 6用差壓式液位計測量某鍋爐水位，如圖2-4所示，水位變化范圍為H，水的密度隨溫度變化可以忽略，

6、已知Hmax=2000mm, =0.95g/cm3 , 試問：（1）若差壓計不帶遷移機構能否使用？如何使用？存在什么問題？（2）若差壓計帶有遷移機構應如何使 圖 24用？需要進行哪種遷移？遷移量是多少KPa？遷移后的測量范圍應是多少？ 7如圖2-5所示用差壓變送器測量某容器液位，被測介質密度1 =0.85g/cm3 ，隔離液體密度2 =0.95g/cm3，液位測量范圍 H=2000mm , h1=1000mm , h2=3000mm ,試問：（1）需要進行哪種遷移？遷移量是多少kPa？（2）遷移后的測量范圍應是多少？ 圖 25 8應用差壓變送器測量兩種液體的分界面，安裝情況如圖2-6所示，已知

7、1 =0.75g/cm3 ，2 =1.0g/cm3, h4=200mm ， h2=600mm ， h3=1800mm ，0 =1.0g/cm3，試問：（1） 采用此種方法測量界位時應注意什么問題？（2） 差壓變送器的量程應是多少kPa？是何種遷移？遷移量為多少kPa？ 圖 2-6 9浮筒式液位計的量程由什么決定？在相同液位高度下，當被測介質密度不同時，如何使液位計的輸出相同？ 10浮筒式液位計的校驗一般采用水校和掛重的方法。若浮筒截面為A，長度為L,重量為W ；被測介質密度為，試說明使液位計輸出分別為0%、25%、50%、75%、100%時，若分別采用這兩種方法校驗具體應如何實施？（設被測介質

8、的密度為850kg/m3） 11試分析用電容式液位計分別測量導電介質和非導電介質的液位時，相當于各自改變了哪個物理量從而引起電容量變化的？何時需要考慮虛假液位的影響？如何消除？ 12試述射頻導納物位計和超聲波物位計的工作原理及它們應用的場合。 12. 試述核輻射式物位計的特點及應用場合。 13. 可以用做界位測量的物位計有哪幾種？簡述其原理和特點。流量測量部分 1什么叫流量和總量？有哪幾種表示方法？常用流量單位是什么？ 2試述差壓式流量計測量流量的原理，并說明哪些因素對差壓式流量計的流量測量有影響？ 3什么叫標準節(jié)流裝置？有幾種形式？它們分別采用哪幾種取壓方式？ 4. 原來測量水的差壓式流量計

9、，現在用來測量其測量范圍相同的油的流量，讀數是否正確？為什么？ 5用一臺電容式差壓變送器與節(jié)流裝置配用測量流量，變送器的測量范圍為010KPa，對應流量為0320m3h, 求輸出為14mA時，差壓是多少？流量是多少？ 6用一臺電動差壓變送器配孔板測量流量，原設計差壓范圍為063kPa，流量范圍為0125Th, 安裝時誤裝了一臺差壓范圍為040KPa的差壓變送器，啟用后流量穩(wěn)定，儀表輸出壓力為10mA，試問： （1）實際流量是多少？（2）若采用063kPa的差壓變送器，此時變送器的輸出應為多少mA？ 7為了防止差壓計的測量室單向受壓，投用時應如何啟動差壓計？ 8靶式流量計與差壓式流量計的工作原理

10、是否相同？該流量計有何特點？安裝時應注意哪些問題？ 9靶式流量計的轉換部分和差壓變送器相比，為何要增加一個阻尼器？ 10. 用一臺電動靶式流量計測量加熱爐燃料油流量，已知流量計的測量范圍為040m3h, 產生的最大作用力Fmax22N，問當變送器輸出為8mA時，靶的受力為多少？此時的流量應為多少？ 11容積式流量計的泄漏量與哪些因素有關？安裝時有哪些要求？ 12試比較差壓式流量計與轉子流量計測量原理的異同。 13當被測介質的密度、壓力或溫度變化時，轉子流量計的指示值應如何修正？ 14用轉子流量計來測量表壓為31.992KPa、溫度為40的N2氣的流量，若巳知流量計讀數為10Nm3h, 求N2氣

11、的真實標況流量（巳知N2在工業(yè)標準狀態(tài)時的密度為1.165Kgm3）應是多少？(標況按照國家標準) 15. 用水標定的流量計, 測量范圍為01000 m3h, 現將不銹鋼轉子(密度為7.92gcm3)更換成相同形狀的鋁轉子(密度為2.86gcm3), 用來測量水的流量。試問更換轉子后的測量范圍應是多少? 16. 已知被測液體的實際最大流量為500m3h, 工作狀態(tài)下的密度為0.8gcm3, 試選擇一臺轉子為不銹鋼材料(密度為7.92gcm3), 測量范圍合適的轉子流量計用于此介質的流量測量。 17. 電磁流量計的工作原理是什么? 它對被測介質有什么要求? 18. 渦街流量計是根據什么原理測量流

12、量的? 采用什么方法檢測漩渦的分離頻率? 19. 渦輪流量計如何實現磁電之間的轉換? 它適用于什么介質的流量測量? 20. 彎管流量計工作原理及特點是什么? 21. 質量流量的測量有哪幾種方法? 各有什么特點?溫度測量部分1 什么是熱電效應? 熱電偶的熱電勢是如何產生的？2 用鎳鉻一鎳硅熱電偶測量某爐膛溫度，現測得的熱電勢為31.64 mV，巳知熱電偶冷端溫度為30 ，求熱端溫度=? 。 3 熱電偶為什么要進行冷端溫度補償? 補償方法有哪幾種? 4 用鉑銠鉑熱電偶測溫，冷端溫度為30，顯示儀表（無冷端補償措施）讀數為985 ，所測的實際溫度應是多少? 5 用分度號熱電偶測量某設備的溫度，測得回

13、路中的熱電勢為20mV、巳知冷端溫度為25，求設備的實際溫度? 若用S分度號的熱電偶來測量，在相同條件下，測得的熱電勢應是多少? 6 根據熱電偶回路的有關性質，證明圖4-1中回路總電勢為 E=EAB(t, t1)+ECD(t1, t2)+EEF(t2, t3) 7熱電偶補償導線正、負極性與熱電偶的正、負極性接反會出現什么現象？試分析之。 8如圖4-2所示為溫差測量回路，熱電偶的分度號為K，問在補償導線兩端測得的熱電勢應是多少？ 圖 4-1 圖 4-2 9用E分度號的熱電偶與其相應的顯示儀表配用測量溫度，顯示儀表帶有冷端溫度補償作用，但錯用普通導線代替了補償導線，當把顯示儀表輸入端短接時，顯示溫

14、度為28，用水銀溫度計測得的熱電偶冷端溫度為42，求顯示儀表顯示385時，被測的實際溫度為多少？ 10圖4-3為鉑銠鉑熱電偶與顯示儀表組成的測溫系統(tǒng)。A、B為熱電偶補償導 線，但續(xù)接的一段由于疏忽接反，已知：E(1000,0)=9.585mV E(100,0)=0.645mV E(50,0)=0.299mV E(20,0)=0.113mV 圖 4-3求：（1）顯示儀表顯示的溫度是多少？ （2）若全部正確連接顯示儀表應顯示何值？由于第二段補償導線接反而引入的絕對誤差是多少？ 11熱電阻的測溫原理是什么？同熱電偶相比有何優(yōu)點? 12常用熱電偶和熱電阻的分度號有哪幾種? 各有何特點? 13熱電阻為什

15、么要采用三線制連接？為什么要規(guī)定熱電阻的連接導線電阻? 14用分度號為Pt100 鉑電阻測溫，但錯用了Cu100 的分度表，查得溫度為140 ， 問實際溫度為多少？ 15輻射式溫度計為什么要對儀表溫度示值進行修正? 16巳知某兩線制溫度變送器，內部無線性化功能。它配鎳鉻一康銅熱電偶測量范圍為200-300 ，遷移和量程巳調校完畢。問變送器輸出分別為8mA 、12mA及16mA電流時表明熱電偶熱端溫度是多少? 這些結果受冷端溫度變化的影響嗎？ 17測溫元件安裝時應注意哪些問題? 18. 一支分度號為E的熱電偶與顯示儀表配套測溫，熱電偶冷端溫度t0=42，如果不采用補償導線而采用普通銅線進行熱電偶

16、與顯示儀表之間的連接，設儀表接線端子處的溫度為t1=28 ，求顯示儀表顯示385時其測量誤差是多少？ 19. 一測溫系統(tǒng)，采用分度號熱電偶測溫，并采用相應的補償導線將熱電偶信號引入自動電位差計顯示溫度，但錯用了與分度號配用的顯示儀表。當儀表顯示160時，問實際溫度應是多少？（室溫25）20 一支分度號為CU100的銅電阻測溫，錯接了按CU50分度的顯示儀表，則顯示溫度為147，求實際溫度？ 顯示儀表部分 1電位差計的基本工作原理是什么？ 2. 對于起始點為0的自動電子電位差計，當輸入端短路時，儀表指針應指示在何處？為什么？ 3. 一支分度號為E的熱電偶與顯示儀表配套測溫，熱電偶冷端溫度t0=42，如果不采用補償導線而采用普通銅線進行熱電偶與顯示儀表之間的連接，設儀表接線端子處的溫度為t1=28 ，求顯示儀表顯示385時其測量誤差是多少？ 4試比較自動電位差計和自動平衡電橋的測量原理、結構組成和使用等方面的異同。 5. 如果在自動電位差計和自動平衡電橋的測量橋路中，量程電阻RM和起始電阻RG分別斷路，各會顯示什么數值？為什么? 6. 當熱電阻短路、斷路時，自動平衡電橋應指示在什么地方? 為什么? 7什么是不平衡電橋?