1、P16 1. 化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過程自動(dòng)化的簡稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自 動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化的意義： （1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 （2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。 （3）能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的。 （4）能改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。 2、化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？ 一般要包括自動(dòng)檢測

2、、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。 1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？ 解 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。 4、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？ 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由測量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。 1-5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。解 PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07； TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03； FRC-305表示集中

3、儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。 6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07； TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03； FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。 1-7 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？ 解 測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)（

4、如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器； 控制器接受測量變送器送來的信號(hào)，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變量的大小。  7.方塊圖是用來表示控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間作用關(guān)系的一種圖形，由于各個(gè)環(huán)節(jié)在圖中都用一個(gè)方塊表示，故稱之為方塊圖。 1-8試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？ 解：被控對象（對象）自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。&

5、#160;被控變量被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。控系統(tǒng)通常用該變量的名稱來稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。 給定值（或設(shè)定值或期望值）人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。 操縱變量（調(diào)節(jié)變量）對被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。 操縱介質(zhì)(操縱劑)用來實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。  8.測量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)（如氣壓信號(hào)、電壓、電流信號(hào)等）；控制器：將測量元件與變送器送來的測量信號(hào)與工藝上需要保 持

6、的給定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)送住執(zhí)行器。執(zhí)行器：能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來 的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控對象的物料量或能量，從而克服擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。 Ex9.被控對象：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持給定值的工藝參數(shù)。給定值：被控變量的預(yù)定值。操縱變量： 受控制閥操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。  1-11 題l-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。

7、A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。其中，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量。 可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。 若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測量值與給定值比較，獲得偏差信號(hào)，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣

8、使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12 題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾作用對被控變量影響的？ 解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值（即升高）時(shí)，溫度測量元件測出溫度值與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過控制運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來，這樣克服干擾作用對被控變量影響。 1-13 按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類？ 解：

9、按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為以下三類： ·定值控制系統(tǒng)給定值恒定的控制系統(tǒng)。 ·隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。 ·程序控制系統(tǒng)給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。   15. 定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。 16. 在自動(dòng)化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，把被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。 干擾是客觀存在的，是不可避免的。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝

10、生產(chǎn)狀態(tài)。這就需要通過自動(dòng)化裝置不斷施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝所要求的技術(shù)指標(biāo)上。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動(dòng)態(tài)過程中。了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更為重要。 17. 階躍作用：在某一瞬間t0，干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個(gè)幅度。 采用階躍干擾的原因：階躍干擾比較突然，比較危險(xiǎn)，對被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效克服階躍干擾，對其他比較緩和的干擾也一定很好地克服。階躍干擾形式簡單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。19. 等幅振蕩過程和發(fā)散振蕩過程是不穩(wěn)定過程，生產(chǎn)上不能采用；

11、非周期衰減過程雖是穩(wěn)定過程，但該過程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)定值的進(jìn)程過于緩慢，致使被控變量長時(shí)間偏 離給定值，所以一般也不采用；衰減振蕩過程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且最終的穩(wěn)態(tài)值必然在兩峰值之間，決不會(huì)出現(xiàn)太高或太低的現(xiàn)象，更不會(huì)遠(yuǎn)離給定值以致造成 事故。所以 1-19 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間（被控溫

12、度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%（即900´（±1%）=±9）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？ 解  最大偏差A(yù)=950-900=50（）； 超調(diào)量B=950-908=42（）； 由于B¢=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B¢=42:10=4.2； 余差C=908-900=8； 振蕩周期T=45-9=36(min)； 過渡時(shí)間ts=47min。 因?yàn)锳=50<80，C=8<10，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求

13、。 1-20 題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81） 解  蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。 其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量?？赡艽嬖诘母蓴_主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱

14、蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。 該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)： 最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）； 由于B=81.5-80.7=0.8（），B¢=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B¢=0.8:0.2=4； 余差C=80.7-81= -0.3（）。21、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰

15、減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%（即900´（±1%）=±9）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？解  最大偏差A(yù)=950-900=50（）； 超調(diào)量B=950-908=42（）； 由于B¢=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B¢=42:10=4.2； 余差C=908-900=8； 振蕩周期T=45-9=36(min)； 過渡時(shí)間ts=47min。 因?yàn)锳=50<80，C=8<10，所以

16、，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。 22、題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81）。 解  蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。 其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量。 可能存在的干擾主要

17、有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。 該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)： 最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）； 由于B=81.5-80.7=0.8（），B¢=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B¢=0.8:0.2=4； 余差C=80.7-81= -0.3（）。 第2章 被控對象的數(shù)學(xué)模型P33    Ex1.對象特性指對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。  各種對象千差萬別，有的操作很穩(wěn)定，操作很

18、容易；有的 稍不小心可能就會(huì)超越正常工藝條件，甚至造成事故。有 經(jīng)驗(yàn)的操作人員需要很熟悉這些對象，才能使生產(chǎn)操作得 心應(yīng)手；設(shè)計(jì)自動(dòng)化裝置時(shí)，也必須深入了解對象的特 性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要 求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變 量，選用合適的測量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行 時(shí)，也要根據(jù)對象特性選擇合適的控制器參數(shù)，使系統(tǒng)正 常地運(yùn)行。 2-1什么是對象特性？為什么要研究對象特性？ 解  對象特性就是的對象的輸出-輸入關(guān)系。

19、0;研究對象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采用 自動(dòng)化裝置組成自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，首先也必須深入了解對象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對象特性選擇合適的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工程整定)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。被控對象的特性對自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必須對其深入研究。  Ex2.對象的數(shù)學(xué)模型指對象特性的數(shù)學(xué)描述。  靜態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在靜態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量&#

20、160;之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在輸入量改變 以后輸出量的變化情況。 2-2 何為對象的數(shù)學(xué)模型？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？ 解  對象特性的數(shù)學(xué)描述（方程、曲線、表格等）稱為對象的數(shù)學(xué)模型。 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)是事物特性的兩個(gè)側(cè)面，可以這樣說，動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對象在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的一個(gè)特例。4.機(jī)理建模法、實(shí)驗(yàn)建模法。 5.對

21、象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)理。 7.階躍反應(yīng)曲線法：特點(diǎn)是簡易但精度較差。如果輸入量是流量，只要將閥門的開度作突然的改變，便可認(rèn)為施加了一個(gè)階躍干擾，同時(shí)還可以利用原設(shè)備上的儀表把輸出量的變化記錄下來，既不需要增加儀器設(shè)備，測試工作量也大。但由于對象在階躍信號(hào)作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需時(shí)間一般較長，這期間干擾因素較多，因而測試精度受到限制。為提高測試精度就必須加大輸入量的幅度，這往往又是工藝上不允許的。    矩形脈沖法：特點(diǎn)是提高了精度，對工藝影響較小。采用時(shí)，由于加在對象上的干擾經(jīng)過一段時(shí)間后即被除去，因此干擾的幅值可以取得較大，提高了實(shí)驗(yàn)精度。

22、同時(shí)，對象的輸出量又不會(huì)長時(shí)間偏離給定值，故對工藝生產(chǎn)影響較小。 8、反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？ 解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t 放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象（重新）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入量有一定變化時(shí)，對輸出量的影響越大，或被控變量對這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對象的靈敏度。 時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間

23、。 時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大 對象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間t表示。 對象的滯后時(shí)間t，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。 2-8 反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？ 解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t 放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象（重新）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即 對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入

24、量有一定變化時(shí)，對輸出量的影響越大，或被控變量對這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對象的靈敏度。 時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。 時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大 對象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間t表示。 對象的滯后時(shí)間t，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及

25、時(shí)。  10.純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間而引起的，而測量點(diǎn)選擇不當(dāng)，測量元件安裝不合適等原因也會(huì)造成純滯后。容量滯后一般是由于物料或能量的傳 遞需要通過一定阻力而引起的?？刂仆ǖ廊舸嬖诩儨螅瑫?huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低；干擾通道若存在純滯后，相當(dāng)于將干擾推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。  容量滯后增加，會(huì)使對象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T增大，會(huì)使控制作用對被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低；T減小，會(huì)使控制作用對被控變量的影響來得快，系統(tǒng)控制質(zhì)量提高

26、。但T不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在干擾通道，如果容量滯后增加，干擾作用對被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般有利于控制。2-11 已知一個(gè)對象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5min，放大系數(shù)為10，純滯后時(shí)間為2min，試寫出描述該對象特性的一階微分方程式。 解  該對象特性的一階微分方程為  2-12 如題2-12圖所示的RC電路中，已知R5kW，C2000mF。試畫出ei突然由0階躍變化到5V時(shí)的eo變化曲線，并計(jì)算出tT、t2T、t3T時(shí)的eo值。 解  RC電路的微

27、分方程為 當(dāng)ei=5V時(shí)，微分方程的解為 eo=5(1-e-t/T) = 5(1-e-t/10) (V)  （該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T=RC=5´103´2000´10-6=10s）當(dāng)t=T時(shí)， eo=5(1-e-T/T)= 5(1-e-1)=3.16V； 當(dāng)t=2T時(shí)，eo=5(1-e-2T/T)= 5(1-e-2)=4.32V； 當(dāng)t=3T時(shí)，eo=5(1-e-3T/T)= 5(1-e-3)=4.75V。2-13 已知一個(gè)簡單水槽，其截面積為0.5m2，水槽

28、中的液體由正位移泵抽出，即流出流量是恒定的。如果在穩(wěn)定的情況下，輸入流量突然在原來的基礎(chǔ)上增加了0.1m3/h，試畫出水槽液位Dh的變化曲線。 解  這是一個(gè)積分對象，則 2-14 為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料氣流量從2.5t/h增加到3.0t/h，重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如題2-14圖所示。假定該對象為一階對象，試寫出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并解出燃料量變化量為單位階躍變化量時(shí)溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。解  （輸入）燃料變化

29、量由題圖知,該系統(tǒng)屬于一階系統(tǒng)，輸出量(溫度)的變化量y(t)相對于輸入(燃料)變化量x(t)的關(guān)系(方程)為 第3章 檢測儀表與傳感器 P101 1. 測量過程在實(shí)質(zhì)上是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。一般它都是利用專門的技術(shù)工具，將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次的信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測量的信號(hào)能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。 3-1 什么叫測量過程？     解  測量過程就是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程 &

30、#160;2.由儀表讀得的被測值與被測量真值之間會(huì)存在一定的差距，這一差距稱為。  表示方法有：絕對誤差和相對誤差。  絕對誤差：= xx0 相對誤差：3-7什么叫壓力？表壓力、絕對壓力、負(fù)壓力(真空度)之間有何關(guān)系？ 解  （1）工程上的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即P=F/S（壓強(qiáng)）。 （2）絕對壓力是指物體所受的實(shí)際壓力； 表壓力=絕對壓力-大氣壓力；      負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力-絕對壓力8.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢

31、測儀表本身就處于大氣壓力之下，因此工程上常采用表壓和真空度來表示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓或真空度。 9.測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類：液柱式壓力計(jì)：它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來進(jìn)行測量的；彈性式壓力計(jì)：它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移來進(jìn)行測量的；電氣式壓力計(jì)：它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量的；活塞式壓力計(jì)：它是根據(jù)液壓原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測 量的。 10.主要的彈性元件有：  彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可測量高達(dá)1000MP

32、a的壓力；  膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測壓范圍較彈簧管式的為低，通?？膳c其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來，組成相應(yīng)的變送器；  波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。 3-10作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？ 解  彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、波紋管式彈性元件。  11.測壓原理：將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來進(jìn)行測量的。  主要組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。  測壓過程：當(dāng)被測壓力通

33、入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。 3-11彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測壓過程。 解：（1）彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測壓力p的大小。    （2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管（測量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤。（3）彈簧管壓力計(jì)測壓過程為：用彈簧管壓力計(jì)測量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大

34、從而帶動(dòng)指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力值。13.將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例，利用這一電勢就可實(shí)現(xiàn)壓力的測量。 14.應(yīng)變片式壓力傳感器：測壓元件是電阻應(yīng)變片。利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。壓阻式壓力傳感器：測壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的。 3-14 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？ 解  見教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動(dòng)電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)，膜片變形，膜

35、片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。 其特點(diǎn)：輸出信號(hào)與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的測量。  15.工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時(shí)，由于測壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。  特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、過載能力大、測量精度可達(dá)0.2級、可以測量壓力和差壓。 3-15 某壓力表的測量范

36、圍為01MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？ 解  壓力表允許的最大絕對誤差為 Dmax=1.0MPa´1.0%=0.01MPa 在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為 D=0.5-0.508=-0.008(MPa) 該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為 %57.1%100508.0008.0-=´-=d 故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。&

37、#160;3-16為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選?。窟x一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？ 解  （1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。    （2）由于儀表的基本誤差Dm由其精度等級和量程決定，在整個(gè)儀表測量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測量誤差。  3-17 如果某反應(yīng)器最大壓力為0

38、.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa。現(xiàn)用一臺(tái)測量范圍為01.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測量范圍為01.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。 解  用01.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差 D1max=1.6MPa´1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值) 該表不符合工藝上的誤差要求。     用01.0MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差

39、 D2max=1.0MPa´1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值) 該表符合工藝上的誤差要求。 3-18 某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測量范圍、精度等級)，并說明其理由。 解  空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有 

40、)(13.26.1343443maxmaxMPapppp=´=³Þ£ )(3.31.13331minminMPapppp=´=£Þ³ 根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為 Dmax£1.1´5%=0.055(MPa) 則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足 %2.2%10005.2055.0max=´-£d 要求，故可選精度

41、等級為1.5級的壓力表。 3-19 某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測量范圍、精度等級)。 解  合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則 )(3.231435MPap»´³ 根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足 %6.1%100254.0max=´£d 

42、;要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。  20、某壓力表的測量范圍為01MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？ 解：壓力表允許的最大絕對誤差為 Dmax=1.0MPa´1.0%=0.01MPa 在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為 D=0.5-0.508=-0.008(MPa) 該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為 %57.1%100508.0008.0

43、-=´-=d 故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。 儀表的最大引用誤差（從絕對誤差和升降變差中選取絕對值最大者做為Dm，求儀表的最大引用誤差） %25.1%1006.1020.0%100max±=´±=´D±=×SFmPd 所以，這臺(tái)儀表1.5級的精度等級合格。 空氣貯罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且pmax=1.0MPa<1.6´2/3MPa；pmin=0.8MPa>1.6´1/3MPa；最大誤差Dmax=1.6´1.5%=0.024MPa<

44、0.05MPa。所以這臺(tái)儀表能用于該空氣貯罐的壓力測量。  21、為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選??？選一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？ 解 ：（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。    （2）由于儀表的基本誤差Dm由其精度等級和量程決定，在整個(gè)儀表測量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測量誤差。 

45、;22、如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測量范圍為01.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測量范圍為01.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。 解  用01.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差 D1max=1.6MPa´1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值) 該表不符合工藝上的誤差要求。     用01.0MPa、精度為l.

46、0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差 D2max=1.0MPa´1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值) 該表符合工藝上的誤差要求。 3-22常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？ 解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場變化的影響并與測量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。 &#

47、160;23、某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測量范圍、精度等級)，并說明其理由。 解  空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為24、某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為

48、14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測量范圍、精度等級)。 解  合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。 3-24什么叫節(jié)流現(xiàn)象？ 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？ 解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。 流體經(jīng)節(jié)

49、流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。 3-28 為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？ 解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差Dp為一常數(shù)，即 29.流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為。  流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化。根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能的變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。 30.流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓差與流量之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，通過測

50、量壓差的大小，即可得知流量的大小。  由于流量基本方程式是在一定的條件下推導(dǎo)出的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件（密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件 改變時(shí)都會(huì)影響流量的測量。 3-32 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。 解  由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293

51、K， T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則33.因?yàn)檗D(zhuǎn)子流量計(jì)在流量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端的壓降是恒定的；而差壓式流量計(jì)在流量變化時(shí)，節(jié)流裝置兩端的壓差也是隨之改變的。 3-33 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831kgL苯的流量，問測量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時(shí)用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？ 解  由題知rt=7920k

52、gm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min 測苯的流量的修正系數(shù)為所以，苯的流量測量范圍為011.1L/min。 當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，rr=2750kgm3，此時(shí)測水的流量的修正系數(shù)為所以，此時(shí)測水的流量的測量范圍為05L/min 測苯的流量的修正系數(shù)為所以，此時(shí)測苯的流量的測量范圍為05.75L/min。 3-36 渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？ 解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動(dòng)時(shí)使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)

53、的電脈沖信號(hào)，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。    （2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。  37、用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。 解  由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K， T1=273+

54、40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則3-37 電磁流量計(jì)的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？     解  電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動(dòng)時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動(dòng)勢也越大，感應(yīng)電動(dòng)勢與流量成正比。電磁流量計(jì)只能用來測量導(dǎo)電液體的流量。  38、用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831

55、kgL苯的流量，問測量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時(shí)用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？ 解  由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min 測苯的流量的修正系數(shù)為39.橢圓齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)，它有兩個(gè)相互嚙合的橢圓齒輪，當(dāng)流體流過時(shí)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。齒輪每轉(zhuǎn)1周排出定量流體，只要測了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測流體的流量。 41.電磁流量計(jì)的原理：是基于電磁感應(yīng)定律工作的。它是將流體的流速轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢的大小來

56、進(jìn)行測量的。 42.漩渦流量計(jì)的原理：是利用流體自然振蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的漩渦發(fā)生體時(shí)，若該物體幾何尺寸適當(dāng)，則在阻擋體后面，沿兩條平行直線上會(huì)產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的漩渦列。漩渦產(chǎn)生的頻率和流體的流速成正比。通過測出漩渦產(chǎn)生的頻率可知流體的流量。 46. （1）直讀式物位儀表：利用連通器的原理工作。 （2）差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。 （3）浮力式物位儀表：利用浮子的高度隨液位變化而改變，或液體對浸沉于液體中的浮子（或沉筒）的浮力隨液位高度而變化的原理

57、來工作的。 （4）電磁式物位儀表：把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過測出電量的變化測出物位。 （5）核輻射式物位儀表：利用核輻射透過物體時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理來工作。目前射線應(yīng)用最多。 （6）聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化即可測出物位。 （7）光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作。 3-46 什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？解 （1）當(dāng)被測容器的液位H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差Dp0的現(xiàn)象，稱為液位測

58、量時(shí)的零點(diǎn)遷移，  47.差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。  當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，即容器是受壓的，則需將差壓變送器的負(fù)壓室與容器的氣相相連接，以平衡氣相壓力p變化時(shí)對液位測量的影響。 48.生產(chǎn)中欲連續(xù)測量液體的密度，根據(jù)已學(xué)的測量壓力及液位的原理，試考慮一種利用差壓原理來連續(xù)測量液體密度的方案。3-48 測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況)時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐(見題3-19圖)，問這時(shí)用差壓變送器來測量液位時(shí)，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？50、什么是液

59、位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題?怎樣進(jìn)行遷移?其實(shí)質(zhì)是什么?（參考） 答 （1）當(dāng)被測容器的液位H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差Dp0的現(xiàn)象，稱為液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移 在使用差壓變送器測量液位時(shí)，一般壓差 與液位高度H之間的關(guān)系為： =  。這就是一般的“無遷移”的情況。當(dāng)Ho時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。 實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液設(shè)被測介質(zhì)密度為 ，隔離液密度為 ：

60、(通常 )，此時(shí)正、負(fù)壓室的壓力分別為： 正負(fù)壓室間的壓差為： 當(dāng)H=0時(shí)， ，此為“有遷移”情況。 若采用的是DDZ型差壓變送器，其輸出范圍為420mA的電流信號(hào)?！盁o遷移”時(shí)， H0， 0，變送器輸出 4mA； ?！坝羞w移”時(shí)，H0， 為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對應(yīng)，即在“有遷移”情況下，使得當(dāng)H0時(shí)， 。可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差 的作用，此為“零點(diǎn)遷移”方法。這里遷移彈簧的作用，其實(shí)質(zhì)就是改變測量范圍的上、下限，相當(dāng)于測量范圍的平

61、移，它不改變量程的大小。 51.在液位測量中，當(dāng)被測液位H=0時(shí)，如果差壓變送器的輸入信號(hào)p0，則為“正遷移”；反之如果被測液位H=0時(shí)，差壓變送器的輸入信號(hào)p0，則為“負(fù)遷移”。 52、測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況)時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐(見題3-48圖)，問這時(shí)用差壓變送器來測量液位時(shí)，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？Dp=p1-p2= rgH-(h2-h1) rg      H=0時(shí)，Dp= -(h2-h1) rg。 這種液位測量

62、時(shí)，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時(shí)，Dp=0，該差壓變送器測液位時(shí)需要零點(diǎn)遷移，遷移量為(h2-h1) rg 3-54 什么是熱電偶的熱電特性？ 熱電偶的熱電勢由哪兩部分組成？ 解：（1）將兩種不同的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個(gè)閉合回路（稱為熱電偶），若兩接觸點(diǎn)溫度(T、T0)不同，則回路中有一定大小電流，表明回路中有電勢產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱為熱電動(dòng)勢效應(yīng)或塞貝克（Seebeck）效應(yīng)?；芈分械碾妱莘Q為熱動(dòng)勢，用EAB(T，T0)或EAB(t，t0). （2）熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。 3-56

63、0;用熱電偶測溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？ 解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng)T0（或t0）恒定是才是被測溫度T（或t）的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以T00為參考溫度條件下測試制定的，只有保持T00，才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。若T00，則應(yīng)進(jìn)行冷端補(bǔ)償和處理。 （2）冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法，0恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。 3-57試述熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號(hào)各是什么？ 解：熱電偶溫度計(jì)由熱電偶（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫度，輸出信號(hào)

64、是熱電勢。 熱電阻溫度計(jì)由熱電阻（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫度，輸出信號(hào)是電阻。 3-58 用K型熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端（室溫）為25C，求設(shè)備的溫度？如果改用E型熱電偶來測溫，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？ 解  用K型熱電偶測溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為t，則E(t，25)=20mV，查K型熱電偶分度表，E(25，0)=1.000mV。根據(jù)中間溫度定律， E(t，0)= E(t，25)+ E(25，0)=20+1.0=21.000 mV

65、 反查K型熱電偶分度表，得t=508.4 若改用E型熱電偶來測次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為 EE(508.4，25)= EK(508.4，0)- EK(25，0)=37678.6-1496.5=36182.1mV»36.18mV。  59、常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？ 解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場變化的影響并與測量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在

66、一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。 3-59 現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機(jī)械零位在0時(shí)，這時(shí)指示值為400，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430對不對？為什么？正確值為多少度？ 解  認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430不對。 設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實(shí)測熱電勢為E(t，30)，根據(jù)顯示儀表指示值為400，則有E(t，30)= E(400，0)，由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳（E型）熱電偶分度表，有 E(t，0)= E(t，30)+ E(30，0)= E(400，0)+ E(30，0)=28943+1801=30744mV 反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.5 3-60試述熱電阻測溫原理？常用測溫?zé)犭娮栌心膸追N？熱電阻的分度號(hào)主要有幾種？相應(yīng)的R0各為多少？ 解：（1）熱電阻測溫原理：電阻溫度效應(yīng)，即大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的現(xiàn)象。