自动化仪表考试必备习题(江南大学)

无迁移 一般，用差压变送器测量液位H时，有 。当 H=0时，p=0 ，即：作用在差压变送器正、负压室的压力相等-无迁移。 对DDZ-型仪表来说，当H=0时，p=0，变送器输出 对应其下限值 。当 时， ，变送器输出对应其上限值 。液位的零值与最大值，和变送器输出的下、上限值相对应。即仪表输出反映液位的高度。 但，实际上往往 的关系并不如此简单。,二、零点迁移问题,负迁移,设隔离液的密度为 ，这时差压变送器正、负压室所受到的压力分别为：,当H=0时， ；当 时， 差压范围： 相比于“无迁移”情况的差压范围：相当于向负向平移了一个固定压差。若该仪表为DDZ-型变送器，此时仪表输出分别小于4mA和20mA，不是标准信号范围420mA，仪表的输出也不能正确反映液位高度。对策：调整仪表上的迁移弹簧，使其输出为420mA。,正迁移,设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变送器正、负压室所受的压力为：,式中C为固定压差。,若仪表为DDZ-型，当H=0时， ，变送器输出大于4mA；当H=Hmax时， ，变送器输出大于20mA。为真实地反映液位高度，调整迁移弹簧，使H=0时，输出为4mA；H=Hmax时，输出为20mA。用图表示如下。,相比于无迁移，是把向负方向平移了一个负固定压差 ，故把情况称为负迁移。同样，是把向正方向平移了一个正固定压差 ，故把情况称为正迁移。把 或 称为迁移量。,纵观、，迁移弹簧实际上改变了变送器的零点，从而同时改变了测量范围的上、下限（对变送器而言，其输入为压差 ），但量程大小不变。,正负迁移的判断：当H=0时， 的为正迁移； 的为负迁移。,RETURN,本章要求,了解各种物位计的测量原理和特点。重点是差压式液位计、电容式物位计。掌握液位测量中零点迁移的意义、实质和计算方法。,思考题,差压式液位变送器的工作原理是什么?当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接?什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？“正迁移”和“负迁移”有什么不同？如何判断？用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图所示。已知被测液位的变化范围为03m，被测介质密度900kgm3，毛细管内工作介质密度0950kgm3。变送器的安装尺寸为h11m，h24m。求变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量。当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响?,有两种密度分别为1、2的液体，在容器中，它们的界面经常变化，试考虑能否利用差压变送器来连续测量其界面？测量界面时要注意什么问题？,作 业,测量高温液体（指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况）时，经常在负压管上装有冷凝罐（如图），问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移？如要迁移，迁移量应如何考虑？,答案：差压变送器测量的压力信号为：,故这时需要迁移，其负迁移量为 。,当H=0时，其差压变送器接收的差压信号为：,本章要点:,热电偶的热电效应、 热电偶的结构和种类，热电偶测量电路； 金属热电阻和热敏电阻的温度特性及应用； 集成温度传感器测温原理，AD590集成温度传感器特性和典型应用测量电路。,引线电阻、自热效应等两个问题。为了减小引线电阻的影响，内部引线方式有两线制、 三线制和四线制三种。 二线制中引线电阻对测量影响大，用于测温精度不高场合。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用于高精度温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。引线可采用三根，其中两根引线来自热电阻的一个引出端。另一根引线接至热电阻的另一个引出端。三根引线分别接到变送器或显示仪表输入电路的电桥的电源和两个桥臂。这种引线方式称为三线制。,四、热电阻应用需要注意的问题,热电阻测温电桥的三线制接法图,G检流计；R1 、R2 、R3固定电阻；R a零位调节电阻；R t 热电阻,1、三线制测温消除引线产生误差原理相临两桥臂增加同一阻值的电阻，对电桥的平衡无影响。,思考题,1、在热电偶的电极材料选择上为什么要选用电导率高，并且温度系数小的材料？2、常用热电偶（测高温）为什么要使用补偿导线？使用补偿导线时要注意什么？3、用分度号为E的热电偶和与其匹配的补偿导线测量温度,但在接线过程中把补偿导线的极性接反了，问仪表的指示如何变化?为什么？,4、试述热电阻测温原理？常用热电阻的种类有哪些？R0各为什么？各有什么特点？5、热电阻测温中有几种连接方法？哪一种测量精确度最高？工程上常用的是哪一种？为什么？6、什么是三线制接法？7、热电偶的结构与热电阻的结构有什么异同之处？8、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？冷端补偿措施可否取代补偿导线的作用？为什么?,作 业,1、如果将镍铬-镍硅补偿导线极性接反，当电炉温度控制于800，若热电偶接线盒处温度为50，仪表接线板处温度为40，问测量结果与实际相差多少？,答：镍铬-镍硅的分度表是K。补偿导线极性接正确时测量结果是 800。,若补偿导线极性接反，则仪表测得的热电势为：,查K分度表，32455V对应的显示仪表显示值（测量结果）为780。,所以，在补偿导线极性接反时，测量结果比实际结果低20。,2、分度号为K的热电偶，误将E的补偿导线配在K的电子电位差计上，如图所示。电子电位差计的读数为650，问被测温度实际值为多少？,答：设实际温度为t。由题意可得：,则：,查K、E分度表，并计算可得：,再查K分度表，得：t=640,3、用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，测得的热电势为20mA，此时冷端温度为50，求实际温度为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在25，此时显示仪表的指示值（温度）应为多少？,答：没有采取冷端温度补偿，即显示仪表的指示是E(t,t0)，t-热端温度，t0-冷端温度。,第一种情况下，由题意得：,由中间温度定律：,查K分度表，得t=532。,第二种情况下，由题意得：,查K分度表，得t=509。,4、用分度号Pt50铂电阻测温，却错查了Cu50的分度表，得到的温度为150，问实际温度是多少？,5、某台显示仪表是与镍铬-镍硅热电偶配套使用的，但错接了铂铑10-铂热电偶，仪表的指示值为201，问实际的温度值为多少？（冷端温度为0）,答：由150 ，查Cu50分度表，得Rt=82.13。 该电阻值就是Pt50测得的电阻值。 可利用Pt100分度表。相同温度下的电阻关系是RPt100=2RPt50，所以可以由2*82.13=164.26 查Pt100分度表，得t=168 ，此即Pt50铂电阻测得的实际温度。,答：铂铑10-铂的分度号是S，镍铬-镍硅的分度号是K。由题意可得：,查K分度表得：,则,再查S分度表得：,实际的温度值为876。,要 求,了解各种流量计的测量原理和特点。重点是差压式流量计、转子流量计和电磁流量计。,思考题,什么是节流现象? 流体经节流装置时为什么会产生静压差？什么叫标准节流装置？标准的节流装置有哪几种?应用最广泛的是哪种?造成差压式流量计测量误差的原因有哪些？怎样提高测量精度？原来测量水的差压式流量计，现在用来测量相同测量范围的油的流量，读数是否正确？为什么？用转子流量计测量流体流量时为什么要进行流量值的修正？怎么修正？为什么说转子流量计是定压降流量计，而差压式流量计是变压降式流量计？,某发酵生产过程采用转子流量计测量温度为30、表压力为50KPa的无菌空气的流量，若转子流量计的读数为100m/h，试问被测空气的实际流量是多少？,作 业,答案：Q0=100m3/h，0=1=1.293kg/m3，P0=0.10133MPa， P1=0.05+0.10133=0.15133(MPa)，T0=273+20=293(K)，T1=273+30=303(K),被测空气的实际流量是：,用水刻度的流量计，测量范围为010L/min，转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成，若用来测量密度为0.831kg/L苯的流量，问体积流量密度校正系数是多少？测量范围为多少？若这时转子材料改为由密度为2750kg/m3的铝制成，问这时用来测量水的流量及苯的流量，其测量范围各为多少？,答案：体积流量密度校正系数为：,所以苯的测量范围为：011.11L/min。,若转子材料改变，测水流量的范围为：,测量苯流量的范围为：,所以苯的测量范围变为：05.78L/min。,所以水的测量范围变为：05.03L/min。,小结,掌握测量的概念、测量方法分类、直接测量的基本方法掌握测量误差的定义、表示方法、产生原因、分类；了解误差的消除方法初步掌握测量系统静态特性参数：线性度、精度等级、重复性、迟滞、分辨力、灵敏度等的定义；掌握精度等级的确定。,作 业,1、已知某压力表的量程是016MPa。在此范围内校验得到的绝对误差范围为0.010.2 MPa，可供选择的压力表精度等级有1.0，1.5，2.5及4.0级。问此压力表出厂时标定的精度等级是多少？,答案：该压力表的最大相对误差为： 。所以，该压力表的精度等级为1.5。,2、某温度控制系统，最高温度为700，要求测量的绝对误差不超过10，现有两台量程分别为01600和01000的1.0级温度检测仪表，试问应该选择哪台仪表更合适？如果有量程均为01000，精度等级分别为1.0级和0.5级的两台温度变送器，那么又应该选择哪台仪表更合适？试说明理由。,答案：对于量程为01600和01000的1.0级仪表，其允许的最大绝对误差分别为： （）和 （），因此01600量程的仪表其绝对误差已经超出了工艺上允许的绝对误差（10），故不能选用。,如果有量程均为01000，精度等级分别为1.0级和0.5级的两台温度变送器，应该选择1.0级的更为合适。这时两台仪表都能满足工艺要求，应该选择其中精度较低的仪表，这样可以节省投资，日常维护也比较方便。,另外，对于最高温度仅为700的温度控制系统，其量程也没有必要选01600这么大量程的仪表。,因此，本温度控制系统应选择01000量程的1.0级温度检测仪表，这时其绝对误差也能满足要求（10）。,3、如果有一台压力表，其测量范围为025MPa，经校验得出下列数据：求出该压力表的最大绝对误差值；求出该压力表的变差；该压力表的精度等级是否符合0.5级？,答案：max=0.15MPa；, (分子是在同一输入下的正、反行程输出的最大偏差)；,因为仪表的变差已超过允许误差0.5%（仪表的变差不能超过仪表的允许误差），仪表要检修，所以说该表的精度等级不符合0.5级。,本章要求,了解各种物位计的测量原理和特点。重点是差压式液位计、电容式物位计。掌握液位测量中零点迁移的意义、实质和计算方法。,思考题,差压式液位变送器的工作原理是什么?当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接?什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？“正迁移”和“负迁移”有什么不同？如何判断？用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图所示。已知被测液位的变化范围为03m，被测介质密度900kgm3，毛细管内工作介质密度0950kgm3。变送器的安装尺寸为h11m，h24m。求变送器的测量范围，并判断零点