《过程控制仪表课后答案第2章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过程控制仪表课后答案第2章（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 章 变送器思考与练习题（1）变送器主要包括哪些仪表？各有何用途？答：变送器主要包括压力变送器、差压变送器、流量变送器、液位变送器、 温度变送器等；各自将被测工艺参数，如压力、差压、流量、液位、温度等物 理量转换成相应的统一标准信号，并传送到指示记录仪、运算器和控制器，供 显示、记录、运算、控制、报警等。（2）变送器是基于什么原理构成的？如何使输入信号与输出信号之间呈线 性关系？答：变送器都是基于负反馈的原理来工作的；保证放大器的放大系数和反馈 系数为常数可使输入信号与输出信号之间呈线性关系。（3）何谓零点迁移？为什么要进行零点迁移？零点迁移有几种？答：使变送器输出信号的下限值y与测量范
2、围的下限值x相对应，即在x 工0时，使Y=y的调整，为零点迁移；零点迁移是为了保证变送器的在不同的 输入范围时其输出仍是标准信号；零点迁移有正迁移和负迁移。（4）何谓量程调整和零点调整？答：量程调整是使变送器输出信号的上限值y与测量范围的上限值x相对maxmax应。零点调整是使变送器输出信号的下限值y与测量范围的下限值x相对应,min min 即在x =0时，使Y=y。min min（5）电容式、扩散硅式、电感式、振弦式差压变送器与矢量机构式差压变 送器相比有什么优点？答：与矢量机构式差压变送器相比，电容式差压变送器是微位移式变送器， 无杠杆系统，体积小，它以差动电容膜盒作为检测元件，并且采用
3、全密封熔焊 技术，因此整机的精度高、稳定性好、可靠性高、抗振性强，其基本误差一般 为0.2或土 0.25。扩散硅式差压变送器也是微位移式两线制差压变送器。它的检测元件采用硅 杯压阻传感器，由于单晶硅材质纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机械稳定性好、 体积小、重量轻、结构简单和精度高。采用微位移式电平衡工作原理，没有机械传动、转换部分；外形美观、结构 小巧，重量轻；调整方便，零点、满量程、阻尼均在仪表外部调整，且零点和 满量程调整时互不影响；具有独特的电感检测元件，敏感检测元件所在的测量 头部分采用全焊接密封结构；计算机进行温度、压力补偿，不需要调整静压误 差。振弦式差压变送器通过振弦去改变谐振电路
4、的谐振频率，将差压的变化转换 成振弦张力的变化，输出可以是频率或电流。(6) 电容式差压变送器如何实现差压-位移转换？差压-位移转换如何满足 高精度的要求？答：在电容式变送器中，电容膜盒中的测量膜片是平膜片，平膜片形状筒单， 加工方便，但压力和位移是非线性的，只有在膜片的位移小于膜片的厚度的情 况下是线性的，膜片在制作时，无论测量高差压、低差压或微差压都采用周围 夹紧并固定在环形基体中的金属平膜片做感压膜片，以得到相应的差压-位移转 换。由于膜片的工作位移小于01mm,当测量较低差压时，则采用具有初始预紧 应力的平膜片；在自由状态下被绷紧的平膜片；具有初始张力。这不仅提高线 性，还减少了滞后。
5、对厚度很薄，初始张力很大的膜片，其中心位移与差压之 间也有良好的线性关系，满足高精度的要求。(7) 电容式差压变送器如何保证位移-电容转换关系是线性的？答：中心感压膜片位移厶S与差动电容的电容量变化示意图如图2.1所示。设中心感压膜片与两边弧形电极之间的距离分别为 S1、S2。图 2.1 差动电容变化示意图当被测差ffiPi=0时，中心感压膜片与两边弧形电极之间的距离相等，设 其间距为S，则S =S=S；在有差压输入，即被测差压A PiH0时，中心感压膜 片在APi作用下将产生位移A S，则有S =S +S和S =S -Sol 0 2 0若不考虑边缘电场影响，中心感压膜片与两边弧形电极构成的电
6、容C和C ,可近似地看成是平行板电容器，其电容量可分别表示为i1 i2 A AC =一iiS S + A S10AAC =-i2S S - A S20iiA C = C C = A ()i211S A S S + A S00可见，两电容量的差值与中心感压膜片的位移S成非线性关系。显然不能 满足高精度的要求。但若取两电容量之差与两电容量和的比值，则有11C Cr2ftC + Ci 2i1 A ( )S A S S + A S A S00= K A S11S 2 A (+) oS A S S + A S00C Cr2差动电容的相对变化值Ct2 + Cti与AS成线性关系，要使输出与被测差压成 线性
7、关系，就需要对该值进行处理。（8）对于不同测量范围的 1151 电容式差压变送器，为什么整机尺寸无太大 差别？答：由于膜片的工作位移小于0.1mm,当测量较低差压时，则采用具有初始 预紧应力的平膜片；在自由状态下被绷紧的平膜片；具有初始张力。这不仅提 高线性，还减少了滞后。对厚度很薄，初始张力很大的膜片，其中心位移与差 压之间也有良好的线性关系。当测量较高差压时，膜片较厚，很容易满足膜片的位移小于膜片的厚度的条 件，所以这时位移与差压成线性关系。可见，在1151变送器中，通过改变膜片厚度可得到变送器不同的测量范围， 即测量较高差压时，用厚膜片；而测量较低差压时，用张紧的薄膜片；两种情 况均有良
8、好的线性，且测量范围改变后，其整机尺寸无多大变化。9）简述扩散硅式、电感式、振弦式差压变送器力-电转换的基本原理。答 对于扩散硅式，当被测差压AP作用于测量室内隔离膜片时，膜片通过硅油将压力传递给硅杯压阻传感器，于是电桥就有电压信号输出到放大器。当 硅杯受压时，压阻效应作用使其扩散电阻（即应变电阻）阻值发生变化，使检 测桥路失去平衡，产生不平衡电压输出。对于电感式，被检测的工业过程流体（液体、气体或蒸汽）的压力或差压通 过膜盒的隔离膜片和灌充液体（硅油）传递到中心敏感膜片上，从而使中心敏 感膜片变形，即产生位移，其位移的大小与过程压力（或差压）成正比，中心 敏感膜片的中央部位装有铁淦氧磁片，它
9、与两侧固定的电磁回路组成一差动变 压器。差动变压器电感量的变化与中心敏感膜片的位移量成正比。从而实现了 将压力（或差压）变化转换成电参数（电感量）变化的目的。对于振弦式，振弦式差压变送器的基本原理，就是将压力或差压的变化转换 成振弦张力的变化，从而使振弦的固有谐振频率变化，并通过振弦去改变谐振 电路的谐振频率。检测出这个电信号的频率就检测到了差压的大小。实际使用 中可以将这个频率直接输出，也可以变换成电流输出。（10）温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时应该有哪 些不同？答:直流毫伏温度变送器用于把直流毫伏信号转换为420mA直流电流信号, 由检测元件送来的直流毫伏信号和调零与
10、零点迁移电路产生的调零信号的代数 和同由反馈电路产生的反馈信号进行比较，其差值送入电压放大器进行放大， 再经功率放大器各隔离输出电路转换得到整机的420mA直流电流输出信号。热电偶温度变送器与各种热电偶配合使用，可以把温度信号转换为 420mA、 15V 的标准信号。它在直流毫伏温度变送器的电路基础上做了如下改动：在输 入回路增加了由 Rcu 电阻组成的热电偶冷端补偿电路；同时在电路安排上把调 零电位器Wi移到了反馈回路的支路上；在反馈回路中增加了运算放大器构成的 线性化电路。热电阻温度变送器与各种热电阻配合使用，可以把温度信号转换为 420mA、 15V 的标准信号。它在直流毫伏温度变送器的
11、电路基础上做了如下改动，输入 回路增加了线性化电路，热电阻导线电阻补偿电路，同时零点调整电路有所改 变。（11）采用热电偶测量温度时，为什么要进行冷端温度补偿？一般有哪些冷 端温度补偿方法？答:热电偶产生的热电势E，与热电偶的冷端温度有关。当冷端温度不固定 时，E也随之变化，从而带来测量误差。因此，需对热电偶的冷端温度进行补偿, 以减小热电偶冷端温度变化所引起的测量误差。冷端温度补偿方法,在输入回路增加了由R电阻组成的热电偶冷端补偿电路cu(12) 采用热电阻测量温度时，为什么要进行引线电阻补偿？一般有哪些引线 电阻补偿方法？答:采用热电阻测量温度时，若不考虑引线电阻补偿，引线电阻的压降会带 来测量误差，考虑引线电阻补偿，热电阻与桥路之间采用三线制的连接方式。
