自动化仪表与过程控制第5版考试必备.doc

第一章 1.DDZ-型仪表为什么采用4-20mA DC作为标准联络信号？答：国际标准规定，DDZ-型仪表现场传输信号用4-20mA（DC).采用直流信号,优点:是传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在相移问题，可不受传输线中电感，电容和负载性质的限制。采用电流制,优点：首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响，适用于信号的远程传送，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。以20mA表示信号的满度值。4mA活零点：以满度值的20%即4mA表示零信号，有利于识别仪表断电，断线的故障。两线制：节省电缆，布线方便，有利于安全防爆。注：1. 精确度：去掉相对百分误差的%，称为仪表的精确度。2. 灵敏度：测量仪表对被测参数变化的敏感程度。3. 灵敏限：仪表能感受并发生动作的输入量的最小值（越小精度越高，灵敏限最小刻度值）4. 变差：在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测参量进行反复测量时，所产生的最大差值与测量范围之比称为变差。应尽量减小变差的数值，一个仪表的变差越小，输出的重复性和稳定性越好.5.有一型热电偶温度变送器量程为0-1000，求输入分别为-100、0、200、500、1200时对应的输出？解：由题知，1000=20-4=16mA,即500=8+4=12mA0=4mA,200=16/5+4=7.2mA,-100=4mA,1200=20mA2.热电偶的测温原理是什么，何为冷端补偿，何为补偿导线？答：当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。冷端补偿：用热电偶时常需保持冷端温度恒定，在工业测量仪表中通常在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势自动补偿冷端温度的变化，以保持测温精度。导线补偿：为工业选用较低温度下（100下）与所用热电偶的热-电特性相近的廉价金属，作为热电偶在低温区的替代品，称为补偿导线。3.热电偶温度变送器输入电桥的作用？试画图分析.答：基本结构为：输入电路，放大电路，反馈电路。输入电桥的作用是：热电偶冷端温度补偿与零点调整的作用。原理：如图桥路在半边是产生冷端温度补偿电动势的，由铜丝绕制的电阻安装在热电偶的冷端接点处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个由冷端温度决定的电动势作为补偿。当冷端温度升高时，热电动势下降，但由于增值，在的两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿。（桥路右边是零点调整电路，由另一电路确定的恒值电流流过可变电阻，在其上建立的电压与热电动势及冷端温度补偿电动势串联，这不仅可以抵消铜电阻上的支段电压降，并可自由的改变桥路输出的零点）。注：常用的弹性测压元件： 弹簧管，波纹管，膜片。4.力平衡式压力变送器是如何工作的？为什么有静压误差？答：工作原理：被测压力P经转换为力F作用于杠杆端A点，使杠杆绕支点O作逆时针旋转，稍一偏转，位于杠杆左端的位移检测元件便可发现，使电压放大器产生输出电流。此电流流过反馈线圈和变送器负载，并与永久磁铁作用产生一定的电磁力，使杠杆B点受到反馈力F，形成一个使杠杆作顺时针转动的反力矩。放大器便能输出电流形成反力矩与作用力矩相平衡，输出电流正比于被测压力。静压误差：由于密封膜片在压力作用下的变形，会使杠杆产生轴向位移，杠杆容易产生偏移，此外，杠杆在密封膜片上很难完全同心，杠杆上就会受到偏转力，由这种附加力引起的误差叫静压误差。5.力平衡式差压式变送器如何防止过载的产生？答：在过大的差压出现时，测量膜片平滑的贴紧到一边的凹球上，不会受到不自然的应力，因而过载后恢复特性非常好。隔离膜片的刚度很小，在过载时，由于测量膜片先停止移动，堵死的硅油便能支撑隔离膜顶住外加的压力，隔离膜的背后有波形相同的靠山，进一步提高了它的安全性。6.压差流量计的定义和推导？答：差压流量计遵循伯努利方程，动能与势能相互转换即能量守恒定义：根据节流元件前后的压差测量流量的流量计成为压差流量计伯努利方程的推导:孔板前分定流动与流束收缩到最小截面处满足：-流体体积流量为- 由联立解得， ， ， 将以上的公式代入得： 体积流量为 流量系数： 伯努利方程：7.何为零点迁移？分哪几种？为什么进行零点迁移？答：较大幅度的调整零点称为零点迁移。分为零点未迁移，零点正向迁移和零点负迁移几种。通过零点迁移装置，配合灵敏度调节，实现量程压缩。8.热电偶温度变送器为什么采用桥式电路接法？答：使用三根引出线的热电偶，在使用平衡电桥对热电偶与电源E串联，不影响桥路的平衡，另外两根引出线的电阻分别置于电桥的两臂内，他们随温度变化对电桥的影响可大致抵消。第 二 章 9.什么是控制器的控制规律？控制规律各有什么特点？答：.即它的输出量与输入量（偏差信号）之间具有什么样的函数关系.P控制是最简单的一种，其输出y(t)随输入信号u(t)成比例变化，这种按比例动作的调节器对干扰有及时而有力地抑制作用，但存在静态误差。I控制：只要被调量存在偏差，气输出的调节作用将随时间不断加强直到偏差为0.输出将停留在新的位置而不回复原位，但它动作过于迟缓。D控制：能在偏差信号出现或变化的瞬间立即根据变化的趋势产生调节作用，使信号消除，但对静态偏差毫无抑制能力，并且原理简单，使用方便，适应性比较强。10.什么是控制规律？PID调节规律各有什么特点？答：控制规律：既它的输出量与输入量之间有什么样的函数关系：比例调节 对干扰有及时而有力的抑制作用；缺点存在静态误差。 ：积分调节 减小偏差；动作过于迟缓，动态品质变坏，过度时间延长，系统不稳定。 ：微分调节 加快调节速度对静态偏差毫无抑制能力，不能单独使用11.在一个PID控制电路中，如果积分电路漏电，将对PID调制器的输出产生什么影响？答：如果漏电，可知Cm 将减小，比例作用增强,Cm积分时间增长，输出值增大。12.一台比例控制器用来控制液位时，液位测量范围是0-1.2M，当液位指示从0.4m增大答0.6m时，输出从4mA变到5mA，求此时控制器的比例度和放大系数？答：比例度：放大系数： 比例度=第四章 13.已知水流量Q=100,p=0.97,t=80，p=1170KPa,Pm=5000KPa，试计算流量系数S和流量能力C？解Q=， C=，S=14.防爆栅的种类和型号说明？答：电阻式，齐纳式，隔离式，（级别，i120 级别，70i120 级别，i70）（“H”表示防爆类型为安全火花型），（气体燃烧温度a:450，b：300，c：200，d:135，e：100）15.构成安全防爆系统的充要条件是什么？答：现场与控制室之间有防爆栅：所有仪表都为本质安全型。16.一个控制系统内仪表全部用安全防爆仪表，该系统是否构成了安全防爆系统，为什么？答： 不能构成安全防爆系统。 对一台安全防爆仪表来说它只能保证自己内部不发生危险，对于从控制室引来电线是否安全无法保证的，如果从控制室引来的电线没有采取限压流措施那么在变送器接线端子上火传输途中发生短路，开路时完全能可能引起发生爆炸事故。17.改进型齐纳防爆栅的工作原理及特点，优点？答：原理：场效应管VT3工作于零偏压，作为恒流源向晶体管VT1提供足够的基极电流保证VT1在信号电流为420mA的正常范围内处于饱和导通状态，在事故状态下如果贿赂电流超过24mA，则电阻R1上的压降将超过0.6V，于是晶体管VT2导通，使恒流管VT3的电流一部分流向VT2，由于VT1的基极电流被减小VT1将退出饱和，在集电极一发射极间呈现一定的电阻值起到限流作用。 特点：结构简单，价格便宜，防爆定额可以做到很该，可靠性也比较好。 优点：增加了一套由齐纳管，和快速熔断丝,组成的限压电器，并取消了直接接地点，改为背靠连接的齐纳管中点接地.这里用晶闸管限流电路取代固定电阻，可以达到理想限流效果。第六章 18.干扰通道动态特性对调节质量的影响因素？答：干扰通道的放大因数，时间常数即纯滞后 K越小越好，T适当大好，影响不大干扰进入位置的影响：离测离点越远越好调节通道动态特性对调节质量的影响：K适当大好，最小，T小一些好.19. 调节器参数的实验整定方法？答：稳定边界法：把调节器投入运行，只留下比例调节作用（将积分时间放大最大，微分时间放大最小），增大值，知道出现不衰减振荡（等幅振荡）的过渡过程为止。公式： 调节规律 P% 衰减法： P% P 2 PI 2.2 0.85 1.2 0.85PID 1.7 0.5 0.13 0.8 0.3 0.1反应曲线法： （：等效滞后时间T：等效时间常数K:放大系数） P调节器： PI调节器： PID调节器： 衰减曲线法：保留P，增大K，不存在等幅振荡。第七章 20. 串联调节系统的应用，定义和特点？答：应用：锅炉设备过热蒸汽，石油工业中的管式加热炉 定义：副环是串联在主环之中称为中级调节系统 特点：采用了两级调节器，且两级调节串连在一起。调节参数方法：一步调节：温度调节，压力调节，流量调节二步调节：先副后主，先P再I后D.21. 前馈调节系统（扰动补偿）相关？答：前馈 主要输入 无影响无偏差 开环调节时间短 基于扰动变化调节 对干扰的克服反馈 主要输入 有影响有偏差 闭环调节时间长 基于偏差调节 反馈调节快 （前馈补偿器）- f 无补偿器时： （外扰通道） (调节器)-+ y有补偿器时F作用下被调参数保持不变条件为：补偿器传递函数为：局限性：1.高频信号时不能补偿2.干扰量过多时，不能对每个干扰量都补偿 3.计算不出高阶干扰，满足不了精确补偿，不能单独使用前馈补偿22.复合调节系统的特性分析答：定义：由前馈和反馈结合起来的复合调节系统. 特点：1.双通道不变性2.主要干扰用前反馈消灭，次要干扰用反馈消灭复合调节系统与开环的前馈调节系统有同一补偿条件，不因为引进偏差的反馈控制改变即 23.调节阀有几种固有流量特性，有何种阀芯位移？ 答：有三种典型固有流量特性，第一种是直线特性，其流量与阀芯位移成直线关系。第二种是对数特性，其阀芯位移与流量成对数关系。第三种典型的特性是快开特性，这种阀在开度较小时流量变化比较大，随着开度增大，流量很快达到最大值，不像前两种特性可有一定的数字表达式。24.复合调节系统比单纯的前馈，反馈有何优势？ |-Gb(s)-|答：复合调节系统框图如下, X -Gc(s)-Gv(s)-Go(s)-Y |-|：由图可知：要实现不变性,即：F(s)0 则： ，y（t）0即：，使：由上式可知，在复合调节系