《過(guò)程控制原理及應(yīng)用》階段練習(xí)題-3

《過(guò)程控制原理及應(yīng)用》階段練習(xí)題—3第三章過(guò)程檢測(cè)技術(shù)3.1檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：輸入量/A12345示值/A1.101.983.014.085.02（1）試求儀表各示值的絕對(duì)誤差﹑實(shí)際相對(duì)誤差﹑示值相對(duì)誤差和引用誤差。（2）確定儀表的精度等級(jí)。解：（1）取ΔI為絕對(duì)誤差，δI為相對(duì)誤差，δIr為示值相對(duì)誤差，q為引用誤差。相應(yīng)各值如下表所示：序號(hào)輸入量/A示值/AΔI/AδI/%δIr/%q/%111.100.10109.12.0221.98-0.02-1.0-1.0-0.4333.010.010.30.30.2444.080.082.02.01.6555.020.020.40.40.4（2）由于qmax=q1=2.0因此該儀表的精度等級(jí)為2。3.2某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為0~500℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為±3解：該儀表的最大引用誤差為：國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.6級(jí)儀表，而該儀表的最大引用誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表的允許誤差，故該臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)為1.0級(jí)。3.3現(xiàn)有精度等級(jí)為1.5級(jí)，2.0級(jí)各2.5級(jí)的三塊儀表，測(cè)量范圍分別為0~100℃，-50~550℃和-100~500℃?，F(xiàn)需測(cè)量500℃解：測(cè)量所允許的最大誤差為Δtmax=500×2.5%=12.51.5級(jí)儀表測(cè)量范圍上限只有100℃，直接排除之。2.0級(jí)儀表所允許的最大誤差為Δtmax,2=（550+50）×2.0%=122.5級(jí)儀表所允許的最大誤差為Δtmax,3=（500+100）×2.5%=15故只有2.0級(jí)滿足Δtmax,2＜Δtmax的情況。因此，測(cè)量500℃左右的溫度，應(yīng)選2.0級(jí)量程是-50~5503.4已知被測(cè)壓力在范圍0.7~1MP內(nèi)波動(dòng)，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不得超過(guò)0.02MPa，試選定彈簧管壓力計(jì)的量程和精度等級(jí)?？晒┻x用的壓力計(jì)量程系列為：0~0.6MPa；0~1MPa；0~1.6MPa；0~2.5MPa.解：因?yàn)閴毫τ胁▌?dòng)，故儀表上限應(yīng)大于最大工作壓力的3/2，即為了滿足測(cè)量精度的要求，被測(cè)壓力的最小值不應(yīng)低于滿量程的1/3，即故應(yīng)選擇量程范圍為0~1.6MPa的壓力表。工藝允許的引用誤差最大值為：故應(yīng)選擇精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力計(jì)。3.5簡(jiǎn)述彈簧管式壓力計(jì)的工作原理。答：彈簧管式壓力計(jì)主要是由壓力感受元件和放大指示機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中壓力感受元件是一根彎曲成約270°圓弧的扁圓形或橢圓形截面的空心金屬管；放大指示機(jī)構(gòu)是由拉桿、齒輪以及指針組成。當(dāng)通入被測(cè)壓力后，扁圓或橢圓形截面的彈簧管有變圓的趨勢(shì)，并迫使彈簧管的自由端發(fā)生相應(yīng)的彈性變形，這個(gè)變形借助于拉桿，經(jīng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)予以放大，最終由固定于小齒輪上的指針將被測(cè)值在刻度盤上指示出來(lái)。在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移與被測(cè)壓力近似成線性關(guān)系，因此通過(guò)測(cè)量自由端的位移可直接測(cè)得相應(yīng)的被測(cè)壓力的大小。3.6如何選擇壓力測(cè)量?jī)x表？答：壓力測(cè)量?jī)x表的選用主要考慮以下三個(gè)方面：儀表類型、儀表量程范圍和儀表精度。儀表類型的選擇主要考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境以及是否有特殊要求（如是否需要信號(hào)遠(yuǎn)傳，自動(dòng)記錄或報(bào)警）；儀表量程是根據(jù)被測(cè)壓力的大小來(lái)確定；儀表精度根據(jù)生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定。3.7熱電偶測(cè)溫儀表是利用什么原理來(lái)測(cè)溫的？熱電偶測(cè)溫為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ袔追N？答：熱電偶測(cè)溫儀表是利用熱電效應(yīng)原理來(lái)測(cè)溫的。由兩種不同的導(dǎo)體組成閉合回路時(shí)，如果兩接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，該熱電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體材料和兩接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。當(dāng)兩種導(dǎo)體材料固定以后，如果一個(gè)接觸點(diǎn)的溫度為已知，另一接觸點(diǎn)的溫度即可由熱電動(dòng)勢(shì)算出。因此，測(cè)出回路的熱電動(dòng)勢(shì)，即可得到另一接觸點(diǎn)的溫度，即待測(cè)溫度。熱電偶測(cè)溫是將一端溫度，即冷端溫度作為恒定值。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，冷端溫度大多是變化的，從而給測(cè)量帶來(lái)誤差。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，就需要對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，使熱電偶的冷端溫度保持恒定。常用的冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ泻銣胤?、示值修正法、補(bǔ)償電橋法等。3.8熱電阻測(cè)溫儀表是利用什么原理來(lái)測(cè)溫的？常用的熱電阻有哪些？答：熱電阻測(cè)溫儀表是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度的。 常用的熱電阻主要有鉑熱電阻、銅熱電阻和鎳熱電阻。3.9試比較節(jié)流裝置與轉(zhuǎn)子流量計(jì)在工作原理上的異同點(diǎn)。答：轉(zhuǎn)子流量計(jì)和節(jié)流裝置都是利用管道面積變化從而產(chǎn)生壓差的原理來(lái)測(cè)量流量的。但轉(zhuǎn)子流量計(jì)是依據(jù)恒壓降變節(jié)流面積來(lái)測(cè)量流量的，而節(jié)流裝置則是依據(jù)恒節(jié)流面積﹑變壓降來(lái)測(cè)量流量的。3.10壓差式流量計(jì)由哪幾部分組成？它利用什么原理來(lái)測(cè)量流量？答：壓差式流量計(jì)由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、壓差變送器和二次儀表組成。 壓差式流量計(jì)是利用節(jié)流原理來(lái)測(cè)量流量的。當(dāng)流體在管道中流動(dòng)，經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，由于截面積突然縮小，因而流速增加，靜壓減小，在節(jié)流裝置的前后就產(chǎn)生了一定的壓差。壓差的大小與流量有關(guān)，測(cè)量這個(gè)壓差的大小即可以得到流量的大小。第四章過(guò)程控制裝置4.1簡(jiǎn)述變送器在控制系統(tǒng)中的作用。答：用于將被測(cè)參數(shù)如壓力、溫度、流量、液位等物理量變換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如4～20mA直流電流），并將此信號(hào)送給顯示儀表或調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行顯示、記錄或調(diào)節(jié)。4.2DDZ－Ⅲ型差壓變送器主要由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述其工作過(guò)程。答：主要由測(cè)量部分(即輸入轉(zhuǎn)換部分)、放大器和反饋部分組成。 其工作過(guò)程如下：被測(cè)差壓信號(hào)p1、p2被送入測(cè)量膜片3兩側(cè)的正、負(fù)壓室，作用于測(cè)量膜片上，兩者之差即為被測(cè)差壓Δpi，測(cè)量膜片將其轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿5下端的輸入力Fi，使主杠桿以軸封膜片4為支點(diǎn)而偏轉(zhuǎn)，并以力F1沿水平方向推動(dòng)矢量機(jī)構(gòu)8。矢量機(jī)構(gòu)8將推力F1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(guò)連接簧片帶動(dòng)副杠桿14以支點(diǎn)M逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，使固定在副杠桿上的差動(dòng)變壓器13的銜鐵12（位移檢測(cè)片）靠近差動(dòng)變壓器13，產(chǎn)生位移變化。差動(dòng)變壓器的兩點(diǎn)之間距離的變化量再通過(guò)低頻位移檢測(cè)放大器15轉(zhuǎn)換并放大為4～20mA直流電流I0，作為變送器的輸出信號(hào)；同時(shí)該電流又流過(guò)電磁反饋裝置的反饋動(dòng)16，產(chǎn)生電磁反饋力Ff，使副杠桿順時(shí)針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入力與反饋力對(duì)杠桿系統(tǒng)所產(chǎn)生的力矩Mi、Mf達(dá)到平衡時(shí)，變送器便達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)低頻位移檢測(cè)放大器的輸出電流I0便反映了所測(cè)差壓Δpi的大小。4.3DDZ-Ⅲ型溫度變送器為什么線性化措施？熱電偶溫度變送器是怎樣實(shí)現(xiàn)線性化的？答：由于熱電偶是非線性的，而溫度變送器放大回路是線性的，若將熱電偶的熱電勢(shì)直接接到變送器的放大回路，則溫度t與變送器的輸出電壓V0之間是非線性的，為了使兩者之間保持線性關(guān)系，以便顯示及控制，特別是便于和計(jì)算機(jī)控制配合，因此DDZ-Ⅲ型溫度變送器要采用線性化措施。熱電偶溫度變送器是由熱電偶輸入回路和放大回路兩部分組成，為了得到線性關(guān)系，必須使放大回路具有非線性，這一般是采用反饋電路非線性實(shí)現(xiàn)的。由溫度變送器的傳遞函數(shù)W（s）=W1(s)W2(s)，其中因變送器放