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1、#1 基本知识引论课后习题1.1 检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元 完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理； 仪表单元 则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。关系： 二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控检测单元变送单元显示单元操作人员对象执行单元调节单元作用 ： 被控对象： 是控制系统的核心检测单元： 是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。变送单元： 完成对被测变
2、量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。显示单元： 将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。分为模拟式，数字式，图形式。调节单元： 将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。执行单元： 是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。1.4 什么是仪表的测量范围，上
3、下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。上下限：测量范围的最小值和最大值。量程：用来表示仪表测量范围的大小。关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？ 灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。 分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪 表灵敏限。 关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏 度高，则分辨率同样也高。4 温度检测课后习题4.1 国际实用温标的作用是什么？它主要由哪几部分组成？答：作用：由其来统一各国之间的温度计量。国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式4.2 热电偶的测温原
4、理和热电偶测温的基本条件是什 么？答：原理：基于热点效应即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处的温度不同时、回路中将产生热电势。基本条件：两种不同的导体材料构成回路、两端接点处的温度不同。4.3 用分度号为S的热电偶测温，其参比端温度为20度,测得热电势E(t ， 20) =11.30mv ，试求被测温度t 。答：因为 E(t,20)=E(t,0)+E(0,20)所以 E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)因为 E(t,20)=11.30mVE(20,0)=0.113mV所以 E(t,0)=11.413mV 即 t=1154.4 用分度号为
5、K 的热电偶测温，一直其参比端温度为25 度，热端温度为 750 度，其产生的热电势是多少？答： 据题意所知所求电势E( 750,25 ) =E( 750,0 ) -E(25 ，0)查 K 型热电偶分度表得E(25 ， 0)= 1.0002mv E(750,0 ) =31.1082mv所以， E(750,25 ) =31.1082-1.0002=30.1080mv4.5 在用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定？一般都采用哪些方法？答：若参比端温度不能恒定则会给测量带来误差方法： 1. 补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方
6、法；参比温度恒温法；补偿电桥法4.6 在热电偶测温电路中采用补偿导线时，应如何接线？需要注意哪些问题？答：正接正，负接负。注意的问题： 1. 型号与极性不能接反2. 补偿导线和热电偶相连的两个接点温度要相同，以免造成不必要的误差3. 补偿导线要引到温度比较恒定的环境(机械零点补偿) 4. 不要和强电或其他干扰源，平行走线。4.7 以电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用三 线制接线方法？答：二线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同 构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误 差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场 合，并且导线的长度不宜过长。而采用三线制会大 大减小引线电阻带来的
7、附加误差，提高精度。4.8 由各种热敏电阻的特性，分析其各适用什么场合？ 答：正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度(居里 温度)时随温度升高呈阶跃性的增大；适用场合： 负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小； 适用场合：可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑 制浪涌电流等场合。4.9 分析接触测温方法产生测温误差的原因，在实际应 用中有哪些措施克服？答：原因主要包括沿测温元件导热引起的误差和测温元 件热辐射所引起的误差等；为了减少误差，应注意材料和结构及安装地点的 选择，并尽可能在测温元件外部加同温屏蔽罩，加 强测温传热器与测温物体间的热联系。 工4.10 辐射测温仪表的基本组成是什么？答
8、：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分 组成。4.11 辐射测温仪表的表观温度与实际温度有什么关系？答：4.12 某单色辐射温度计的有效波长 入e=0.9wmi被测物 体发射率入t=0.6,测得亮度温度 Tl=1100C,求被测物 体实际温度？答：已知普朗克第二常数 C2=1.4387 X 10-2m.k,入 e=0.9pm,e 入 t=0.6, T l=1100 C =1373.5K。1/T l-1/T=(入/C2) ln(1/ xt) 代入数据得 T=1436.55K=1163.05 C4.13 光纤温度传感器有什么特点？它可以应用于哪些 特殊的场合？答：特点：灵敏度高；电绝缘性能
9、好，可适用于强烈电 磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲； 可实现不带电的全光型探头等。适用场合：可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境5、压力检测课后习题5-1简述压力的定义，单位及各种表示方法答：单位面积收到的力； 帕斯卡、公斤力、毫米水 柱(水头)、毫米汞柱垂直作用在单位面积上的力，其单位为Pa, ( P=F/S)表示方法：绝对压力：被测介质作用在容器表面积上的 全部压力大气压力：由地球表面空气柱重量形成的压力表压力：通常压力测量仪表是处于大气中，其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差。真空度：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值， 其绝对值称为真空度。差压：设备中两处的
10、压力之差。5-2答：101.325-0.05=101.275Mpa101.325+0.3=101.625Mpa 350kpa5-3弹性式压力计的测量原理是什么？常用的弹性原 理有哪些？答：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管(1)测压原理：利用弹性元件的形变与压力之间存在 着确定的关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入 被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大 方向形变固使弯曲的管子力趋伸直，结果使弹簧管自由 端产生一定大小的位移，这个位移大小与压力有关。(2)弹性元件类型：弹性膜片：这是一种外缘固定的 圆形片状弹性元件。膜片的弹性特征一般由中心位移与 压力
11、的关系表示。波纹管：其由整片材料加工而成，是一种壁面具有多个 同心环状波纹，一端封闭的薄闭圆管。弹簧管：是一根完成圆弧状的具有不等轴截面的金属 管。5-4答：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式5-5答：相同点：都是压力引起电阻阻值变化；不同点:应变式为金属丝，压阻式为半导体。5-6答：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。以测压膜 片作为电容器的可动极板。5-7答：振频式压原理：利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。 优点：体积小、输出频率信号，重复性好、耐振、精确 度高、适用于气体测量。压电式 原理：利用压电材料的压电效应将被 测压力转换为电信号优点
12、：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源缺点：输出阻抗高,需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检 测中常用的传感器，不适用测量缓慢变化的压力和静态 压力。5-8答：1、取压点位置和取压口形式2、引压管路的敷设3、测压表仪表的安装5.11、简述测压仪表的选择原则类型：其应满足生产过程的要求（需了解被测介质的情况，现场环境及生产过程对仪表的要求）量程：为保证测压仪表安全可靠的工作，仪表量程需根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的 情况等条件来选取。测量精度：生产过程中元件的被测压力的最大绝对误差应小于仪表的基本误差，可在规定的精度等级中确 定仪表的精度。测量压差的仪
13、表适应注意工作压力的选择，应使其与被测对象的工作压力相对应。5-12答：由题意可知，测量范围为0.5-1.4Mpa 相对误差为5%根据测量范围可得，量程应选0-2.5Mpa相对误差为5%假设示彳1为100误差为 5最大引用误差=（5/2.5 ） %=2%所以精度为2,参照题中给出的精度，选精度为2.5 级。6流量检测6-2以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计的工 作原理。qv 二dV出椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿 轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、两个椭圆齿轮A/B 在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并 各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不断地将 充满在
14、齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地 排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从 而可以得知流体总流量6-3简述几种差压流量计的工作原理。节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守 恒定律和流动连续性定律为基础均速管流量计：是基于动压管测速原理发展而成的 一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信 号于流体流量有确定的关系，经过差压计可测出流体流 量。弯管流量计：当流体通过管道弯头时，受到角加速 度的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧于内半 径侧之间形成差压，此差压的平方根于流体流量成正 比。6-4节流式流量计的流量系数与哪些因素有关？答：流量系数与节流件形式、直径比、取压
15、方式、流动 雷诺数及管道粗糙度有关6-5简述标准节流装置的组成环节及其作用。对流量测 量系统的安装有哪些要求？为什么要保证测量管路在节流装置前后有一定的直管段长度？ （p76）答：6-6当被测流体的温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计的测量结果有何影响？6-7、用标准孔板测量气体流量，给定设计参数 p=0.8kPa , t=20错误！未找到引用源。，现实际工作参 数p?=0.4kpa , t?=30错误！未找到引用源。，现场仪 表指示为3800错误！未找到引用源。/h ,求实际流量 大小。6-8、一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为1000d错误！未找到引用源。/h ,不锈钢浮子密度为7.92g/错误！未找到引用源。，现在用来测量密度为 0.79g/错 误！未找到引用源。的乙醇流量，问浮子流量计的测量上限是多少？6-9、说明涡轮流量计的原理。某一涡轮流量计的仪表 常数为K=150.4次/
