仪表复习题答案(个人整理版-仅供参考).doc

1、检测仪表有哪几个基本的组成部分？各部分起什么作用。
答：检测仪表的组成：传感器+变送放大机构+显示器。1.传感器直接与被测量对象相联系，感受被测参数的变化，并将被测参数信号转换成相应的便于进行测量和显示的信号输出。2.变放大机构将感受件输出的信号直接传输给显示器或进行放大和转换，使之成为适应显示器的信号。
2、检测仪表的常用技术性能有哪些？
答：精度、变差、灵敏度和灵敏限、线性度、死区
3、按误差的来源分类，有哪几类？各类有何特点？
答：1检测系统误差 2随机误差 3 疏忽误差
系统误差的误差的特点是测量结果向一个方向偏离，其数值按一定规律变化。
随机误差的特点是相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而便大时而偏小的误差现象。随机误差既不能用实验方法消除，也不能修正，虽然他的变化无一定规律可循，但是在多次重复测量时，总体服从统计规律。
疏忽误差是指在一定的测量条件下，测得的值明显偏离其真值，既不具有确定分布规律，也不具有随机分布规律的误差，疏忽误差是由于测试人员对仪器不了解或因思想不集中，粗心大意导致错误的读数，使测量结果明显的偏离了真值的误差。
4 * 、说明弹簧管压力表的具体结构；使用中如何选择？
答：弹簧压力表也由外壳部分、指针、刻度盘。弹簧管、弯管、和传动机构等六个主要部分主成。弹簧管的内腔为封闭形式，外界压力作用于弹簧管外侧，使弹簧管变形，由传动机构带动指针转动指出环境压力。
压力表的选用原则：主要考虑量程、精度和型
5 * 、常用热电偶有哪几种？比较说明其主要的特点。
答：常用热电偶有：S （铂铑— 铂）、K（镍铬—镍硅）、E（镍铬—铜镍）三种
S型的特点是熔点高，测温上限高，性能稳定、精度高、100度以下热电势极小，所以可不必考虑冷端温度补偿，价昂，热电势小，线性差，只适合于高温域的测量；K型特点是热电势大，线性好，稳定性好，价廉，但材料较硬、在1000度以上长期使用会引起热电势漂移，多用于工业测量；E型特点，热电势比K型热电偶大50% 左右，线性好，耐高湿度，价廉，但不能用于还原性气氛，多用于工业测量。
6*、热电偶使用中为何常用补偿导线？补偿导线选择有什么条件？
答：使用补偿导线的作用，除了将热电偶的参考端从高温处移到环境温度相对稳定的地方外，同时能节约大量的价格较贵的金属和性能稳定的稀有金属，使用补偿导线也便于安装和线路铺设，用较粗直径和导电系数大的补偿导线代替电极，可以减少热电偶回路电阻以便于动圈式显示仪表的正常工作和自动控制温度。
条件：补偿导线的热电特性要与热电偶相同或相近；②材料价格比相应热偶低，来源丰富。
使用补偿导线注意问题：1、补偿导线只能在规定温度范围内与热电偶的热电势相等或相近2、不同型号的热电偶有不同的补偿导线3、热电偶和补偿导线的接口处要保持同温度4、补偿导线有正、负级，需分别与热电偶正、负极相连
5、补偿导线的作用只是延伸热电偶的自由端，当自由端的温度不等于0时，还需进行其他补偿和修正。
7*、热电偶冷端温度有哪些补偿方法？
答：冷端温度补偿的方法有：1、补偿导线法；2、计算修正法；3、自由端恒温法；4、补偿电桥法；5、仪表零点调整法
8*、常用热电阻有哪些？写出各分度号。
答：常用的热电阻有：铂电阻（Pt10、Pt100），铜电阻（Cu50、Cu100）
9、热电偶测温系统组成中需要注意哪些问题？
答：使用热电偶组成一个温度检测系统，主要有两种情况，一是热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显示被测温度值，二是热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器输出的标准信号与被测温度呈线性对应关系，并送到显示仪表显示温度值。对于第一种情况，显示仪表必须要与热电偶配套使用。对于第二种情况，温度变送器也必须要和热电偶配套使用，必须包含与热电偶对应的自由端温度补偿器，补偿器产生的电势连同热电偶一齐作为显示仪表的输入信号，由于热电势与温度之间是一个非线性关系，因此显示表的标尺上的温度刻度也是非线性的。

10 * 、写出节流式流量计的流量公式，并说明公式中各符号表示什么？
流量方程：
：流量系数 ：可膨胀系数 ：节流前密度 ：接流体开孔面 ：差压
11 * 、常用的标准节流装置有哪些节流件，它们分别可用哪些取压方式？
答：常用的标准节流装置节流件有：孔板、喷嘴
取压方式：角接取压、法兰取压、理论取压、径距取压、损失取压
12、转子流量计适用于什么场合？使用中需要注意什么？
答：、转子流量计主要适用于中小管径、较低雷诺数的中小流量的检测；
使用流量计时应注意的几点：
1、转子流量计必须垂直安装，若倾斜一度，将造成0.8%的误差
2、转子流量计必须安装在垂管路，而且流体流动的方向必须是由下往上
3、转子流量计是非标准仪表，示值需要修正
13、椭圆齿轮流量计是什么原理工作的？特别适用于什么场合？有什么特点？
答：（1）椭圆齿轮流量计的测量部分主要由两个相互啮合的椭圆齿轮及其外壳(计量室)所构成，两个齿轮在进出口流体压力差作用下交替的相互驱动，并各自绕轴做非匀速角速度的转动，在转动过程中连续不断的将充满在齿轮和外壳之间的固定容积内的流体一份份的排除，设固定的容积为V0，通过机械或其他的方式测出齿轮的转速，从而可以得到流体的总流量。（2）椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量，但不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。（3）椭圆齿轮流量计的特点：流量测量与流体的流动状态无关，这是因为是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘皮愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。
14、膜盒式差压变送器的工作原理。基本结构。
答：膜盒式差压变送由测量部分、杠杆系统、放大器和反馈机构组成。它是基于力矩平衡原理工作的。
15、电容式差压变送器的工作原理。
答：电容式差压变送器的检测元件采用电容式压力传感器，组成分测量和放大两大部分。输入差压作用于测量部分电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的减去电容之电容量发生变化，此电容变化量由电容/电流转换电路转换成电流信号Id，Id和调零与零迁电路产生的调零信号IZ的代数和同反馈电路产生的反馈信号If进行比较，其差值送入放大器，经放大得到整机的输出信号IO。
16、热偶、热阻温度变送器针对检测元件采用了什么措施？何处实现？
答：温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测量元件输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4~20mADC或0~10mADC恒流信号输出。
17、有哪些常用的控制规律？各有什么特点？有哪些控制参数表示？控制参数如何测定？
答：常用的控制规律有比例控制(P)、积分控制(I)、微分控制(D)以及它们的组合控制规律，例PI、PD、PID等。
比例控制特点：① 控制作用及时。② 控制结果存在余差（可以单独使用）。
积分控制特点：① 控制结果消除余差。② 控制作用慢（不单独使用）。
微分控制特点：① 超前控制作用。② 不能单独使用。
组合控制有着他们共有的特点。
控制参数的表示有：比例度δ、积分时间TI和微分时间TD。控制参数用公式可以算出。
18、控制器通常该有那些主要功能？如何使用？
答：控制器的主要功能和使用：
①偏差指示：指示偏差信号。
②输出显示：显示调节器输出信号的大小。
③内、外给定的选择：给定信号可以由调节器内部产生，也可以由其它仪表外部提供。
④内给定的调整：若设定值为内给定，用户可以调整调节器上的内给定拨盘来改变设定值。
⑤正、反作用的选择：选择正作用或反作用。
⑥手/自动双向切换：可以切换手动或自动模式。
⑦手动操作：可以调整手操拨盘或者手操扳键来改变控节器的输出。
⑧无扰动切换：手自动切换时都希望不给控制系统带来扰动，即控制器的输出信号不发生突变。
⑨Kp/Ti/Td的设置：改变控制器的特性。
19、电Ⅲ型控制器的基本结构。各部分有什么作用、有何功能特点？
答：电Ⅲ型控制器由控制单元和指示单元两大部分组成，其中控制单元包括输入电路、比例微分(PD)电路、比例积分(PI)电路、输出电路(电压、电流转换电路)以及硬、软手动电路部分；指示单元包括测量信号指示电路、给定信号指示电路。
输入电路作用：①偏差检测与放大 ②电平移动
比例微分电路作用调节微分增益与微分时间。
比例积分电路作用：调节积分增益与积分时间。
输出电路作用：将比例积分电路输出的以UB为基准的1~5VDC电压信号U03转换为流过负载RL（一端接地）的4~20mADC输出电流I0。
手操电路作业：实现手动操作，它有软手操与硬手操两种操作方式。
指示电路作用：把1～5V输入转化成1～5mA的电流信号，该电流通过动圈表头指示出来。
20、执行器的基本结构？各自有何作用？
答：执行器由执行机构和调节机构组成。
执行机构作用：根据信号大小，通过力平衡产生行程位移。
调节机构作用：将执行机构的输出位移变化转换为控制阀阀芯和阀座间流通面积变化。
21、在气动执行器中气开、气关怎么形成？实际如何选择？
答：气开：当压力信号输入时，调节阀打开，无压力信号时调节阀关闭。
气关：当压力信号输入时，调节阀关闭，无压力信号时调节阀打开。
气动调节阀气开、气关方式的选择主要是从生产安全角度出发来考虑的。当调节阀上信号或气源中断时，应避免损坏设备和伤害人员。如事故情况下，调节阀处于关闭位置危害小，则应选用气开式调节阀；反之，应选用气关式调节阀。
22、执行器的流量系数及流量特性概念。有那些流量特性？在串、并联管道中流量特性会如何？
答：①流量系数KV的定义：在调节阀前后压差为100KPa，流体密度为1g/cm3 （即5～40℃的水）的条件下，
调节阀全开时，每小时通过阀门的流体量（m3）。
调节阀流量特性：介质流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相对开度）之间的关系。
②流量特性分为理想流量特性和实际流量特性。
③串、并联管道都会使理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重；
串、并联管道都会使调节阀可调比降低，并联管道更为严重；
串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增加；
串联管道调节阀开度小时放大系数增加，开度大时则减少，并联管道调节阀的放大系数在任何开度下总比原来的减少。
23、执行器基本选择过程。
答：执行器结构形式的选择：（1）执行机构的选择 必须考虑执行机构的输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩）
（2）调节机构的选择 依据流体性质、工艺条件、工艺条件综合选择。
执行器流量特性的选择：（1）考虑系统的控制品质
（2）考虑工艺管道情况
（3）考虑负荷变化情况
调节阀的口径选择：根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求。
24、防爆仪表的概念及防爆系统的构成条件。
答：防爆仪表：任何情况下产生的火花为安全火花的仪表。
防爆系统的构成条件：1）危险场所使用防爆仪表；
（2）在危险与安全场所之间增加安全栅。
25、标准信号的类型及使用。
答: ①气信号：0.02～0.1MPa (20～100KPa)
主要执行器用。
②电信号： 4～20mA（DC） 传输信号
1～5V（DC） 联络信号
主要应用信号。

例1某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为＋4℃，试确定该仪表的精度等级。
解:该仪表的相对百分误差为

如果将该仪表的δ去掉“＋”号与“％”号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。
例2
某台测温仪表的测温范围为0～1000℃。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过±７℃，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？
解:根据工艺上的要求，仪表的允许误差为
如果将仪表的允许误差去掉“±”号与“％”号，其数值介于0.5～1.0之间，如果选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为±1.0％，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。

3. K型热电偶测温，冷端温度为30℃，测得的热电势为24.9mV，求热端温度。
解： EAB（t，0）＝ EAB（t，30）＋ EAB（30，0）
＝24.9＋1.203＝26.103mV

4例子：
现有一台检测范围是0～1.6MPa，精度为1.5级的普通压力表。校验结果如下表，问该表是否合格？它能否用于某容器罐的压力检测？（容器罐工作压力为0.8～1.0MPa,要求检测的绝对误差不允许大于0.05MPa。）
标准值MPa
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
被校表读数（上行程)
0.000
0.385
0.790
1.210
1.595
被校表读数（下行程)
0.000
0.405
0.810
1.215
1.595