自动化《检测技术及仪表》习题.doc

1.按仪表工业规定，仪表的精确度可划分为若干等级,精度数字越小，其精度越高。2。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。3。仪表的精度不仅与绝对误差有关，还与仪表的测量范围有关。4. 金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器.5。半导体应变片原理是半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应.6. 电感式传感器 分为自感式和互感式两种传感器，互感式传感器又分为差动变压器和电涡流式传感器。7. 采用差动变间隙式结构的电感传感器是为了改善传感器的灵敏度和线性度. 8。平板电容传感器电容量 ，柱形电容器电容量 。9. 压电晶体压电效应的产生是由于晶格结构在机械力的作用下发生变形所引起的。10.主要的压电晶体有两种：石英和水溶性压电晶体。11。磁电式传感器基于电磁感应原理。12.半导体热敏电阻分为：正温度系数PTC、负温度系数NTC、临界温度系数CTR三种。临界温度系数的热敏电阻通常用于开关元件.13。负温度系数热敏电阻的电阻温度特性是：14。热敏电阻的伏安特性是：在稳态下，通过热敏电阻的电流I与其两端之间的电压U的关系,称为热敏电阻的伏-安特性。15。 热电偶测量温度的原理是基于热电效应 。16.热电阻测量线路采用直流电桥线路，主要考虑其引线电阻和接触电阻影响，常采用三线接法和四线接法（一般为实验室用）.17. 热电偶连接补偿导线时，一定要注意在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性.18。光电转速计主要有反射式和直射式两种基本类型.19.光纤传感器一般由光源、敏感元件、光纤、光敏元件（光电接收）和信号处理系统组成.20.光纤传感器按工作原理分为功能型光纤传感器和传光型光纤传感器。21.莫尔条纹:光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻线之间保持很小的夹角q，由于遮光效应，在近于垂直栅线方向出现若干明暗相间的条纹，即莫尔条纹。22。角数字编码器又称码盘,它是测量轴角位置和位移的方法之一,它具有很高的精确度、分辨率和可靠性.23。 角数字编码器（码盘）分为增量式编码器和绝对式编码器两种。24.循环码编码的特点是相邻两码之间只有一位变化。25.热导式气体传感器的原理是根据不同种类、不同浓度的气体,其热导率不同，在同样的加热条件下，其温度也不同，进而气敏检测元件的电阻也不同来检测某气体浓度的.二1.有三台测温仪表，量程均为0800,精度等级分别为2。5级、2.0级和1。5级,现要测量500的温度，要求相对误差不超过2.5，选那台仪表合理？解：2。5级时的最大绝对误差值为20,测量500时的相对误差为4;2。0级时的最大绝对误差值为16，测量500时的相对误差为3。2;1。5级时的最大绝对误差值为12,测量500时的相对误差为2.4。因此，应该选用1.5级的测温仪器。2。热电阻测量时采用何种测量电路？为什么要采用这种测量电路？说明这种电路的工作原理。答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。热电阻的测量电路3什么是金属导体的热电效应？试说明热电偶的测温原理。答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表,就能测量温度.4。简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值.答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律,可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性.二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变.它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器,也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势,则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。四是中间温度定律:热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据.5试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室），其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律,只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致,是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。修正公式为：；四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1R5及RCM均为桥臂电阻.RCM是用漆包铜丝绕制成的,它和热电偶的冷端感受同一温度.R1R5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1=R2,并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多.这样,即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变,从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和:当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时,热电动势将会减小。与此同时,铜电阻RCM的阻值将增大,从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的.自动补偿的条件应为6用镍铬镍硅（K）热电偶测量温度，已知冷端温度为40，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29。188mV，求被测点的温度。解:由镍铬镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，计算出再通过分度表查出其对应的实际温度为7已知铂铑10-铂（S)热电偶的冷端温度t025，现测得热电动势E(t，t0）11。712mV，求热端温度是多少度?解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出E（25，0)=0。161mV，根据式计算出再通过分度表查出其对应的实际温度为8已知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t800,冷端温度t025，求E(t,to）是多少毫伏？解:由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33。275mV，E(25，0）=1.024 mV，故可得 E(800，5)=33.2751.024=32。251mV9现用一支镍铬-康铜（E)热电偶测温。其冷端温度为30，动圈显示仪表（机械零位在0)指示值为400，则认为热端实际温度为430,对不对？为什么？正确值是多少？解:不对,因为仪表的机械零位在0，正确值为400。10如图5。14所示之测温回路,热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度?答:毫伏表的示值应为(t1-t260)。11用镍铬镍硅（K)热电偶测量某炉温的测量系统如图所示,已知：冷端温度固定在0，t030，仪表指示温度为210,后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?解：实际温度应为270，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30，故应该加上60。图1 图212.热电偶测温为什么要进行冷端补偿？热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0？C时分度的，在实际应 用中,由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以冷端温度不可能保持在0？C不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电势既决定于热端温度， 也决定于冷端温度，所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差，为了消除这种误差，必然进行冷端补偿。13.电磁流量计的测量原理?电磁流量计是根据法拉第电磁感应原理制成的一种流量计，当被测导电液体流过管道时，切割磁力线,于是在和磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电势,其值和被测流体的流速成比例。因此测量感应电势就可以测出被测导电液体的流量。14.什么是两线制?是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根导线既是电源线，又是信号线。15。什么叫绝对压力、大气压力、表压及真空度？它们的相互关系是怎样的?绝对压力是指被测介质作用在容器p单位面积上的全部压力；地面空气柱所产生的平均压力为大气压力；绝对压力与大气压力之差称为表压力;如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表所测得的压力为负压,其值称为真空度。16.怎样操作仪表三阀组？打开的顺序为：打开正压阀、关闭平衡阀、打开负压阀。停运的顺序为：关闭负压阀、打开平衡阀、关闭正压阀。17.标准节流装置有几种，各是什么？有三种，分别是孔板、喷嘴、文丘利管.18。用差压法测量有压容器如何测量（用图表示）？19。用差压法测量敞口容器如何测量(用图表示）？20.工业温度测量仪表的基本误差是2%,仪表的测量范围是150025000C,求仪表示值为20000C时对应的实际温度可能是多少？X=20200020=1980?C21。EJA型差压变送器测量范围02500Pa，求输出电流为12mA时压差为多少?P=p2500=1250Pa22.某仪表的测量范围为200-600。C，仪表的精度为0。5级，在600。C该仪表指示为604，问该仪表是否超差？（600（200）)0.5=4。C 该仪表不超差.23。某测量仪表的测量范围是+200+500。C,精度等级为为5。0，求当其示值为200。C和500。C时，被测点的真实温度（真值)大约为多少？max=5.0(500-200)=15示值为200。C时真值在185和215。C之间示值为500。C时真值在485和515。C之间24。用S型热电偶测温,已知冷端温度为40.C,而实测的热电势为9。352mV,试求被测温度值?由分度表查出：E（40，0）=0.235mVE（t，0)=9。352+0.235=9。587mV由分度表查出t=1000.C25.已知标准大气压为9.869MPa，液柱到A点高度为p100m，液体密度为1.0103kg/m3,重力加速度为10N/kg,是求A点所受的压力为多少?PA=9.869+gh=9.869+1.010310100=10.869MPa26。执行器的基本构成及各组成部分的作用？答:（1）执行器由执行机构和调节机构组成。(2)执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号，产生相应的推力或位移，对调节机构产生推动作用；调节机构是执行器的调节装置，受执行机构的操纵,可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以调节被控介质的流量.27电位差计式和电桥式自动平衡显示仪表的不同点？28简述现场总线控制系统及其基本特征？29. 什么是两线制？与四线制比较两线制有什么优点?答：两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线即是电源线，又是信号线。与四线制(两根电源线，两根信号线)相比，两线制的优点是：（1)可节省大量电缆线和安装费用;(2)有利于安全防爆。30. 什么是莫尔条纹?其特点是什么？31。 面积流量计的刻度修正计算？32. 简述现场总线控制系统及其基本特征？答：现场总线控制系统是现场通讯网络与控制系统的集成，其节点是现场设备或现场仪表，将网络化处理的现场设备和现场仪表通过现场总线连接起来,实现一定控制作用的系统.基本特征：全网络化、全分散化、可互操作、开放式开和全放.33. 什么是热电偶的热电效应?热电偶冷端温度补偿的方法有哪几种？34。 一测量范围为0-10000C的温度计,用标准表校验后,其结果如下表:标准表读数/0C0100210450600700800960被校表读数/0C0101212454603706805962求出该温度计的最大绝对误差；并确定其精度等级。（仪表的精度等级有0.2 0.5 1.0 1。2等)解：根据题意，已知校验测得的最大绝对误差=6 ,测量范围为01000， 则最大引用误差()=(/量程）100%=（6/1000) 100=0。6%得仪表的计算精度为0.6，由于没有0。6系列的表，根据校验数据的误差值确定为1。0级的仪表最合适。35。 推证 （1) DDZ-型调节器的PD规律实现电路.推导PD电路传递函数.（2） DDZ-型调节器的PI规律实现电路。推导PI电路传递函数。36. 试写出图示回路电势表达式.1热电偶2补偿导线3补偿热电偶4恒温器5铜导线6动圈仪解：热电偶的输出热电势EAB（t，t1）补偿热电偶的输出电势EAB(t0，t1)由热电偶、补偿导线、铜导线、动圈仪构成的回路中总电势EEAB（t,t1）EAB（t0,t1）EEAB(t，t1）EAB（t1，t0）EEAB（t,t0）37。 被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的？答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用的反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。 执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向;气关阀为“反”方向. 如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值,那么当偏差增加时,其输出也增加的控制器称为“正作用”控制器;反之，控制器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用控制器.7.超声波脉冲回波法测厚计算：d=ct/2 三、计算现有0。2、0。5、1.0不同等级，量程为01000 OC的温度仪表。根据工艺要求，温度示值的误差不允许超过7 OC。请问选择何种精度的仪表才能满足工艺的要求？并说明理由。2、现有0。2、0。5、1.0不同等级，量程为01000 OC的温度仪表。根据工艺要求，温度示值的误差不允许超过7 OC.请问选择何种精度的仪表才能满足工艺的要求？3、某压力传感器的测量范围为010MPa，校验该传感器时得到的最大绝对误差为0.08MPa，试确定该传感器的精度等级。 解：该传感器的精度为： 由于国家规定的精度等级中没有0。8级仪表,而该传感器的精度又超过了0。5级仪表的允许误差，所以，这只传感器的精度等级应定为1.0级。4、某测温传感器的测量范围为01000，根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过7,试问应如何选择传感器的精度等级才能满足以上要求? 解：根据工艺要求,传感器的精度应满足:此精度介于0。5级和1.0级之间，若选择精度等级为1.0级的传感器，其允许最大绝对误差为10，这就超过了工艺要求的允许误差，故应选择0。5级的精度才能满足工艺要求。 并说明理由.4。用S型热电偶测温，已知冷端温度为400C，而测得热电势为9。352mV,试求被测温度对应的实际电势值？已知E(40，0）= 0。235mV。5.某温度变送器，量程为4006000C，当温度从5000C变化到5500C时，输出电流将如何变化？6. 用S型热电偶测温。冷端为00C,工作端400C时测得热电势为0。235mV。已知冷端温度为400C，而测得热电势为9。352mV，试求被测温度对应的实际电势值? 7一支热电偶，在00C时测得工作温度的电势值为16。818mV;在参比端温度不为零时,测得工作温度的电势值为15。615 mV.若在00C下测量环境温度,则测得的电势值是多少?+8。某台测温仪表的测量范围为200700 0C，校验该表时得到的最大绝对误差为4 0C,请确定该仪表的精度等级。解：计算最大引用误差 去掉“号，其值为0.8,由于国家规定的精度等级中没有0。8级；同时，该仪表的误差超出了0。5级仪表所允许的最大误差,所以可确定为1.0级.9. 某台温度检测仪表的测温范围为100600，校验该表时得到的最大绝对误差为3，试确定该仪表的精度等级.解:该测温仪表的最大引用误差为:去掉后，该表的精度值为0.6,介于国家规定的精度等级中0.5和1。0之间，而0.5级表和1.0级表的允许误差分别为0。5和1.0。则这台测温仪表的精度等级只能定为1.0级. 6