传感器习题与思考题2006-答案

中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 传感器与检测基础 习题 集 测量误差和仪表的性能指标 1、 什么是真值 ? 什么是约定真值、相对真值 ? 2、 什么叫绝对误差，相对误差，引用误差，回差 ? 3、 什么叫系统误差、 随机 误差和疏忽误差 ? 各有什么特点 ? 产生的原因是什么 ? 4、 什么叫测量不确定度、准确度和准确度等级 ? 5、 测量不确定度有哪几种形式 ? 试总结各种不确定度的计算程序。 6、 有两台测温仪表，其测量范围分别是 0和 600，已知其最大绝对误差均为 6 ，试分别确定 他们的精度等级。 7、 检定一块 刻度为 0 100压力表，发现在 50的误差最大为 它刻度处的误差均小于 这块压力表是否合格 ? 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 压力测量部分 1弹簧管压力表测压原理是什么？试述弹簧管压力表的主要组成及测压动作过程。 2试述石英晶体压电效应的产生过程。横向和纵向压电效应的产生与所测压力之间的关系是什么？ 3什么是霍尔效应？霍尔电势的大小和方向与哪些因素有关？ 4金属电阻应变片与半导体应变片在 工作原理上有什么不同？ 5一台差压变送器，测量范围是 0 60 出信号范围是 4 20 被测差压为 35 送器的输出应是多少 电容式压力传感器有哪几种类型？差动式结构具有什么优点？ 7电容式压力变送器，测量范围为 0 250输出信号为 16，被测压力应是多少 试述自感传感器及差动变压器的工作原理灵敏度。 9振弦式压力变送器的工作原理是什么？如何使得振弦产生振动？ 10要求测量 压力，测量的最大误差应小于或等于 有一块 0 度 的压力表，问量程和精度能否满足要求？应选择何量程、何精度？ 1需要测量某台空气压缩机缓冲罐内的压力，工作压力范围为 求就地观察，并要求测量误差不得大于罐内压力的 5，试选择一合适的压力仪表用于测量。 通压力表 12某化肥厂合成氨塔的压力控制指标为 14 求有 一就地压力显示，试选择压力仪表的类型、测量范围及精度等级。 不锈钢 或碳钢 材料 13为什么测量仪表的测量范围要根据被测量的大小来选取？选量程很大的仪表来测量很小的参数有何问题？ 14需要校验精度为 、 0 10压力表，试选择标准表的精度和量程。 0 或更高 15校验一块精度 、 0 6压力表，现有 、 0 10 、 0 16压力表各一块，哪一块可以作为标准表？为什么？ 、 0 106用活塞式压力计校验弹簧管压力表时，应如何读取上、下行读数？读数时为什么要使测量活塞和砝码保持一定的旋转速度？ 17压力仪表的安装包括哪些内容？需要注意哪些问题 ？ 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 物位测量部分 1按工作原理不同，物位测量仪表有那些种类？它们的工作原理各是什么？ 2分别说明浮球式液位计和浮筒液位计的工作原理，它们之间有何区别？ 3什么是差压式液位计的零点迁移问题？迁移的实质是什么？正、负迁移有什么不同？如何判断？ 4按图 2 2安装方法，分别为何种 迁移？试分析讨论迁移量分别为多少？ 1 1 2 2 1()P g H g h g h (22 0 1()P g H g h g h (2图 2 图 2 图 2如图 2示，测量密闭容器内的液位，气相为不凝性气体，采用单法兰差压式液位计，液位测量范围为 H ，已知：介质密度 =H =50000问： （ 1）差压计的量程应是多少 2）何种迁移？迁移量是多少 正迁移 用差压式液位计测量某锅炉水位，如图 2示，水位变化范围为 H，水的密度随温度变化可以忽略，已知 000 = 试问：（ 1）若差压计不带迁移机构能否使用？如何使用？存在什么问题？（ 2）若差压计带有迁移机构应如何使 图 2 4 用？需要进行哪 种迁移？迁移量是多少 移后的测量范围应是多少？ m a xP g H g H 测量范围： 0 1）可反接，但需注意差压与液位对应关系； （ 2）负迁移，迁移量为： 图 2 5 7如图 2示用差压变送器测量某容器液位，被测介质密度 1 =隔离液体密度 2 =位测量范围 H=2000 000 000试问：（ 1）需要进行哪种迁移？迁移量是多少 2）迁移后的测量范围应是多少？ 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 1 2 1 2 2()P g H g h g h （ 1） 负迁移，迁移量为： 2） 测量范围： 应用差压变送器测量两 种液体的分界面，安装情况如图 2示，已知 1 = 2 =00 00 800 0 = 试问： （ 1） 采用此种方法测量界位时应注意什么问题？ （ 2） 差压变送器的量程应是多少 何种迁移？迁移量为多少 图 2 1 1 2 3 2 4 0 5( ) ( )P P g h h h H g H h g h 1 1 1 0 2 3 4 5()P P g h g h h h h 2 1 1 2 3 2 4 0 2 3 42 1 1 4 2 4 0( ) ( ) ( )( ) ( )P g H g h h g h g h h g h h g h g h 9浮筒式液位计的量程由什么决定？在相同液位高度下，当被测介质密度不同时，如何使液位计的输出相同？ 10浮筒式液位计的校验一般采用水校和挂重的方法。若浮筒截面为 A，长度为 L,重量为 W ；被测介质密度为 ，试说明使液位计输出分别为 0%、 25%、 50%、 75%、 100%时，若分别采用这两种方法校验具体应如何实施？（设被测介质 的密度为 850kg/ 11试分析用电容式液位计分别测量导电介质和非导电介质的液位时，相当于各自改变了哪个物理量从而引起电容量变化的？何时需要考虑虚假液位的影响？如何消除？ 12试述射频导纳物位计和超声波物位计的工作原理及它们应用的场合。 12. 试述核辐射式物位计的特点及应用场合。 13. 可以用做界位测量的物位计有哪几种？简述其原理和特点。 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 流量测量部分 1什么叫流量和总量？有哪几种表示方法？常用流量单位是什么？ 2试述差压式流量计测量流量的原理，并说明哪 些因素对差压式流量计的流量测量有影响？ 3什么叫标准节流装置？有几种形式？它们分别采用哪几种取压方式？ 4. 原来测量水的差压式流量计，现在用来测量其测量范围相同的油的流量，读数是否正确？为什么？ 5用一台电容式差压变送器与节流装置配用测量流量，变送器的测量范围为 0 10应流量为 0 320h, 求输出为 14，差压是多少？流量是多少？ h 6用一台电动力平衡式差压变送器配孔板测量流量，原设计差压范围为 0 63量范围为0 125T h, 安装时误装了一台差压范围为 0 40差压变送器，启用后流量稳定，仪表输出压力为 10问： （ 1）实际流量是多少？ （ 2）若采用 0 63差压变送器，此时变送器的输出应为多少 为了防止差压计的测量室单向受压，投用时应如何启动差压计？ 8靶式流量计与差压式流量计的工作原理是否相同？该流量计有何特点？安装时应注意哪些问题？ 9靶式流量计的转换部分和差压变送器相比，为何要增加一个阻尼器？ 10. 用一台电动 型靶式流量计测量加热炉燃料油流量，已知流量计的测量范围为 0 40h, 产生的最大作用力 22N，问当变送器输出为 8，靶的受力为多少？此时的流量应为多少？ 20 m3/h 11容积式流量计的泄漏量与哪些因素有关？安装时有哪些要求？ 12试比较差压式流量计与转子流量计测量原理的异同。 13当被测介质的密度、压力或温度变化时，转子流量计的指示值应如何修正？ 14用转子流量计来测量表压为 度为 40 的 的流量，若巳知流量计读数为10h, 求 的真实流量（巳知 工业标准状态时的密度为 是多少？ m3/h 15. 用水标定的流量计 , 测量范围为 0 1000 h, 现将不锈钢转子 (密度为 换成相同形状的铝转子 (密度为 用来测量水的流量。试问更换转子后的测量范围应是多少 ? m3/h 16. 已知被测液体的实际最大流量为 500h, 工作状态下的密度为 试选择一台 转子为不锈钢材料 (密度为 测量范围合适的转子流量计用于此介质的流量测量。 m3/h 17. 电磁流量计的工作原理是什么 ? 它对被测介质有什么要求 ? 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 18. 涡街流量计是根据什么原理测量流量的 ? 采用什么方法检测漩涡的分离频率 ? 19. 涡轮流量计如何实现磁电之间的转换 ? 它适用于什么介质的流量测量 ? 20. 弯管流量计工作原理及特点是什么 ? 21. 质量流量的测量有哪几种方法 ? 各有什么特点 ? 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 温度测量部分 1 什么是热电效应 ? 热电偶的热电势是如何产生的？ 2 用镍铬一镍硅热电偶测量某炉膛温度，现测得的热电势为 知热电偶冷端温度为 30 ，求热端温度 =? 。 3 热电偶为什么要进行冷端温度补偿 ? 补偿方法有哪几种 ? 4 用铂铑 铂热电偶测温，冷端温度为 30 ，显示仪表（无冷端补偿措施）读数为 985 ，所测的实际温度应是多少 ? 1000 5 用分度号热电偶测量某设备的温度，测得回路中的热电势为 20知冷端温度为25 ，求设备的实际温度 ? 若 用 S 分度号的热电偶来测量，在相同条件下，测得的热电势应是多少 ? , 6 根据热电偶回路的有关性质，证明图 4回路总电势为 E=t, 7热电偶补偿导线正、负极性与热电偶的正、负极性接反会出现什么现象？试分析之。 8如图 4示为温差测量回路，热电偶的分度号为 K，问在补偿导线两端测得的热电势应是多少？ 4 图 4用 E 分度号的热电偶与其相应的显示仪表配用测量温度，显示仪表带有冷端温度补偿作用，但错用普通导线代替了补偿导线，当把显示仪表输入端短接时，显示温度为 28 ，用水银温度计测得的热电偶冷端温度为 42 ，求显示仪表显示 385 时，被测的实际温度为多少？ 10图 4铂铑 铂热电偶与显示仪表组成的测温系统。 线，但续接的一段由于 疏 忽 接 反 ， 已 知 ： E(1000,0)= E(100,0)= E(50,0)=E(20,0)= 图 4：（ 1）显示仪表显示的温度是多少？ （ 2）若全部正确连接显示仪表应显示何值？由于第二段补偿导线接反而引入的绝对误差是多少 ？ 1000 , 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 11热电阻的测温原理是什么？同热电偶相比有何优点 ? 12常用热电偶和热电阻的分度号有哪几种 ? 各有何特点 ? 13热电阻为什么要采用三线制连接？为什么要规定热电阻的连接导线电阻 ? 14用分度号为 电阻测温，但错用了 分度表，查得温度为 140 ， 问实际温度为多少？ 15辐射式温度计为什么要对仪表温度示值进行修正 ? 16巳知某两线制温度变送器，内部无线性化功能。它配镍铬一康铜热电偶测量范围为200 ，迁移和量程巳调校完毕。问变送器输出分别为 8 12 16流时表明热电偶热端温度是多少 ? 这些结果受冷端温度变化的影响吗？ 17测温元件安装时应注意哪些问题 ? 18. 一支分度号为 E 的热电偶与 显示仪表 配套测温，热电偶冷端温度 2 ，如果不采用补偿导线而采用普通铜线进行热电偶与 显示仪表 之间的连接，设仪表接线端子处的温度为 8 ，求 显示仪表 显示 385 时其测量误差是多少 ？ 9. 一测温系统，采用分度号热电偶测温，并采用相应的补偿导线将热电偶 信号引入自动电位差计显示温度，但错用了与分度号配用的 显示仪表 。当仪表显示 160 时，问实际温度应是多少？（室温 25 ） 20 一支分度号为 铜电阻测温，错接了按 度的显示仪表，则显示温度为 147 ，求实际温度？ 中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 3/24/2017 显示仪表部分 1电位差计的基本工作原理是什么？ 2. 对于起始点为 0 的自动电子电位差计，当输入端短路时，仪