仪表自动化习题答案解析复习进程

1、仪表自动化习题答案解析精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2第1章自动控制系统根本概念1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？解 自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环 节组成。1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。题 1-5 图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3,仪表序号为07;TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段 号为3,仪表序号为03;FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；

2、工段 号为3,仪表序号为05。1-7在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一 的输出信号如气压信号或电压、电流信号等送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定 值相比拟得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号 气压或电流发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启 度，从而改变操纵变量的大小。1-8.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介 质？精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢3解：被控对象对

3、象一一i动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过 程、生产设备或机器。被控变量-被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量 的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。给定值或设定值或期望值 一-A们希望控制系统实现的目标，即被控变 量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。操纵变量调节变量-M被控变量具有较强的直接影响且便于调节操 纵的变量。或实现控制作用的变量。操纵介质操纵剂一-ffl 来实现控制作用的物料。1-11题1-11图所示为一反响器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反响器进行反响，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反响器内的温度不 变。试画出该温度控制系统

4、的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变 量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么哪说明该温度控制系统是一个 具有负反响的闭环系统。解 该温度控制系统的方块图题 1-11 图反响器温度控制系统设量值h精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢4其中， 被控对象： 反响器； 被控变量: 量。反响器内的温度；操纵变量：冷却水流精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却 水的压力、温度，环境温度的上下等。假设当反响器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比拟，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出

5、控制信号去驱动控制阀，使其 开度增大，冷却水流量增大，这样使反响器内的温度降下来。所以该温度控制 系统是一一个具有负反响的闭环控制系统。1-12题1-11图所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反响器 内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通 过控制作用来克服干扰作用对被控变量影响的？解：当反响器内的温度超过给定值即升高时，温度测量元件测出温度 值与给定值比拟，温度控制器TC将比拟的偏差经过控制运算后，输出控制信 号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反响器内的温度降下来， 这样克服干扰作用对被控变量影响。1-13按给定值形式不同，自动控制系统可分哪几

6、类？解：按给定值形式不同，自动控制系统可以分为以下三类：?定值控制系统W定值恒定的控制系统。?随动控制系统自动跟踪系统 一 W 定值随机变化的系统。?程序控制系统一 W 定值按一定时间程序变化的系统。1-19某化学反响器工艺规定操作温度为900 10 Co考虑平安因素，控制过 程中温度偏离给定值最大不得超过80 Co现设计的温度定值控制系统，在最大 阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质 指标：最大偏差、超调量、衰减比、 余差、振荡周期和过渡时间被控温度进 入新稳态值的1%即900 1%= 9C的时间，并答复该控制系统能否 满足题中所给的工艺要求？题 1-19

7、 图温度控制系统过渡过程曲线精品资料题解 1-20 图蒸汽加热器温度控制系统方块图仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢6解最大偏差A=950 900=50 (C)；超调量B=950 908=42 (C)；由于B=918 908=10 ( C),所以，衰减比n=B B =42 10=4.2;余差C=908 900=8 C ;振荡周期T=45 9=36(min);过渡时间ts=47min。因为A=50C80C, C=8C 4.324.32当t=3T时，eo=5(1 e3T/T)= 5(1 e3)=4.75V。题解 2-12 图 RC 电路的阶跃响应曲线1Q10.1h-Q1dt dtt 0.

8、2tAA0.5(m)精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢102-14为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬间假定为t0=0突然将燃料气流量从2.5t/h增加到3.0t/h,重油出口温度记录仪得到的阶跃反响曲线 如题2-14图所示。假定该对象为一阶对象，试写出描述该重油预热炉特性的微 分方程式分别以温度变化量与燃料量变化量为输出量与输入量，并解出燃 料量变化量为单位阶跃变化量时温度变化量的函数表达式。解输入燃料变化量0,t 0；x(t)0.5(t/h) 50/6(kg/min),t 0由题图知， 该系统属于一阶系统， 输出量 温度 的变化量y t相对于输入 燃 料变化量xt的关系

9、方程为T吟y(t) kx(t)dt当x(t)=A=50/6(kg/min)=const.时，方程的解为y(t)=KA(1 et/T) C由题图知，y( )=KA=150 120=30C,那么K=30/A=30/(50/6)=3.6( C /(kg/min)首先不考虑延迟，y(t)的变化从t0=2min开始，到t1=8min时，实际变化时问t=6min ,由题图知y(t)=y(6)=30(1 e6/T)=145 120=25 ( C )由此解出T=3.35(min)所以y(t)=30(1 et/3.35) C假设考虑滞后时间=2min ,那么题 2-14 图重油预热炉的amH一二精品资料仅供学习

10、与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢110,t 2min;y t y(t ) 30(1 e(t 2)/3.35),t 2min微分方程为3.35dy (t2)y (t 2) 3,6x(t)dt当燃料变化量x(t)=A=1时，温度变化量的函数表达式。由题图知，y( )=KA=K=150 120=30 C/( C/(kg/min)，贝Uy (t)=y(t )=30(1 e(t2)/3.35) C第3章检测仪表与传感器3-1什么叫测量过程？解 测量过程就是将被测参数与其相应的测量单位进行比拟的过程3-5某一标尺为05000c的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测 量结果分别为：标准表读数/ c

11、02004006007008009001000被校表读数/ c02014026047068059031001求出该温度仪表的最大绝对误差值；(2)确定该温度仪表的精度等级；(3)如果工艺上允许的最大绝对误差为8C,问该温度仪表是否符合要求？解(1)校验数据处理:标准表读数/ C02004006007008009001000被校表读数/ C02014026047068059031001精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢12绝对误差/ c0+1+2+4+6+5+3+1由以上数据处理表知，最大绝对误差：+6C；6100%1000仪表的精度等级应定为1.0级；(3)仪表的根本误差：m=

12、1000 ( 1.0%)= 10C ,该温度仪表不符合工艺上的误差要求。3-6如果有一台压力表，其测量范围为010MPa,经校验得出以下数据：标准表读数/MPa0246810被校表正彳 f 程读数/MPa01.983.965.947.979.99被校表反彳 f 程读数/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出该压力表的变差；(2)问该压力表是否符合1. 0级精度？解(1)校验数据处理：标准表读数/MPa0246810被校表正行程读数/MPa01.983.965.947.979.99被校表反行程读数/MPa02.024.036.068.0310.01压力表的变差/%00.40

13、.71.20.60.2被校表正、行程读数平均 值/MPa02.003.9956.008.0010.00仪表绝又差/ MPa00.000.0050.000.000.00由以上数据处理表知，该压力表的变差：1.2%;但是，由于仪表变差为1.2%1.0%,所以该压力表不符合1.0级精度。3-7.什么叫压力锹压力、绝对压力、负压力(真空度)之间有何关系？解(1)工程0.6%仪表误差:(2)仪表误差:0.00510100%0.5%；精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢13上的压力是物理上的压强，即P=F/S(压强)。2绝对压力是指物体所受的实际压力；表压力=绝对压力大气压力；负压力真空度

14、=大气压力绝对压力3-10.作为感受压力的弹性元件有哪几种？解弹簧管式弹性元件、薄膜式弹性元件有分膜片式和膜盒式两种、 波纹管式弹性元件。3-11 .弹簧管压力计的测压原理是什么？式述弹簧管压力计的主要组成及测 压过程。解：1弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由 端产生相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移大小，就能反映被测压力p的大小。2弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管测量元件，放大机构，游丝， 指令十，表盘。3弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使弹簧管 产生很小的位移量， 放大机构将这个很小的位移量放大从而带动指针在表盘上 指示出当前的压力值。3-

15、14电容式压力传感器的工作原理是什么的何特点？解 见教材P.54P55。当差动电容传感器的中间弹性膜片两边压力不等 时，膜片变形，膜片两边电容器的电容量变化不等，利用变压器电桥将电 容量的变化转换为电桥输出电压的变化，从而反映膜片两边压力的差异即压 差。其特点：输出信号与压差成正比；应用范围广，可用于表压、差压、流 量、液位等的测量。3-15某压力表的测量范围为01MPa,精度等级为1.0级，试问此压力表 允许的最大绝对误差是多少*用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计上读数为0.508MPa,试问被校压力表在这一点是否符 合1级精度，为什么？解压力表允许的最大绝对误

16、差为max=1.0MPa 1.0%=0.01MPa在校验点0.5MPa处，绝对误差为精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢14=0.5 0.508= 0.008MPa该校验点的测量误差为故该校验点不符合1.0级精度。3-16 .为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取破一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有何问题？解1为了保证敏感元件能在其平安的范围内可靠地工作，也考虑到被 测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但 还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。2由于仪表的根本误差m由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范 围内其大小是

17、一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大 测量误差。3-17如果某反响器最大压力为0.8MPa,允许最大绝对误差为0.01MPa。现 用一台测量范围为01.6MPa,精度为1.0级的压力表来进行测量，问能否符合 工艺上的误差要求 *采用一台测量范围为01.0MPa,精度为1.0级的压力 表，问能符合误差要求吗 ?式说明其理由。解用01.6MPa、精度为1.0级的压力表来进行测量的根本误差max=1.6MPa 1.0%=0.016MPa0.01MPa允许值该表不符合工艺上的误差要求。用01.0MPa、精度为1.0级的压力表来进行测量的根本误差max=1.0MPa 1.0%=0.0

18、1MPa0.01MPa允许值该表符合工艺上的误差要求。3-18某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.11.6MPa,工艺要求就 地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的5% ,试选择一台适宜的压力计类型、测量范围、精度等级，并说明其理由。解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限pmin= 1.1MPa,工作 压力上限Pmax= 1.6MPa。设所选压力表量程为p,那么根据最大、最小工作压力与 选用压力表量程关系，有0.0080.508100%1.57%精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢153pmax- p41pmin- pp 3Pmin3 1.13.3

19、MPa 3根据压力表量程系列附表1,可选YX-150型、测量范围为02.5MPa的电 接点压力表。根据测量误差要求，测量的最大误差为max1.1 5%=0.055MPa那么所选压力表的最大引用误差应满足要求，故可选精度等级为2.0级或1.5级的压力表。3-19某合成氨厂合成塔压力控制指标为14MPa,要求误差不超过0.4MPa,试选用一台就地指示的压力表给出型号、测量范围、精度等级解 合成塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p,那么5p - 14 23.3MPa3根据压力表量程系列附表1,可选YX-150型、测量范围为025MPa的电 接点压力表。根据测量误差要求，所选压力表的最大

20、允许误差应满足0 4-100% 1.6%25要求，故可选精度等级为1.5级的压力表。3-20现有一台测量范围为01.6MPa,精度为1.5级的普通弹簧管压力表, 校验后，其结果为：被校表读数/MPa0. 00 . 40 . 81 . 21 . 6标准表上行程读数/MPa0. 000 0 . 385 0 . 7901 . 2101 . 5951.6 2.13(MPa)max0.0552.5 0100%2.2%max精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢16标准表下行程读数/MPa0. 000 0 . 405 0 . 810 1 .2151 . 595精品资料仅供学习与交流，如有侵权

21、请联系网站删除 谢谢17试问这台表合格否花能否用于某空气贮罐的压力测量该贮罐工作压力为0.81.0MPa,测量的绝对误差不允许大于0.05MPa ?解压力表的校验表 3-1 压力表的校验数据及其数据处理结果被校表读数/MPa0.0 0.4 0.8 1.21.6最大误差标准表上彳程读数/MPa0.000 0.3850.7901.2101.595标准表下彳程读数/MPa0.000 0.4050.8101.2151.595升降变差/MPa0.000 0.0200.0200.0050.0000.020标准表上、下行程读数平均值 /MPa0.000 0.3950.8001.21251.595绝对误差 /

22、MPa0.000 0.0050.000-0.0130.005-0.013仪表的最大引用误差从绝对误差和升降变差中选取绝对值最大者做为m,求仪表的最大引用误差所以，这台仪表1.5级的精度等级合格。空气贮罐的压力属稳态压力， 且Pmax=1.0MPa 1.6 2/3MPa；Pmin=0.8MPa 1.6 1/3MPa；最大误差max=1.6 1.5%=0.024MPa 0.05MPa。所 以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。3-24.什么叫节流现象？流体经节流装置时为什么会产生静压差？解：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁，流体的 静压力产生差异的现象，称为节流现象。流体经节流

23、装置时，由于节流装置前后流体截面的该变，造成流体流速的 改变，从而产生节流装置前后的压力差。3-28为什么说转子流量计是定压式流量计？解：转子流量计测量流体流量时，转子前后流体压力的压差p为一常数,即Vt fgp P1P2 - -，一一A=const.恒重maxPF S100%0.0201.6100%1.25%精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢18Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此时测水的流量的测量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为3-32用转子流量计来测气压为0.65MPa、温度为40c的CO2气体的流量 时，假设流量计读数为50L/s,求CO

24、2的真实流量(CO2在标准状态时 的密度为1.977kg/m3)。解 由题知：po=0.101325MPa, pi=0.65+0.101325=0.751325(MPa); To=293K,Ti=273+40=313 (K) ;o=1.293kg/Nm3; i=1.977kg/Nm3, Qo=50L/s0那么Qo1.293 0.751325 293 50,1.977 0.101325 313105(L/s)3-33用水刻度的转子流量计，测量范围为010L/min ,转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成，假设用来测量密度为0.831kg/L苯的流量，问测量 范围为多少*这时转子材料改为由密

25、度为2750kg/m3的铝制成，问这时用来 测量水的流量及苯的流量，具测量范围各为多少？解 由题知t=7920kg/m3, f=0.831kg/L=831kg/m3, w=1000/m3,Q0=10 L/min测苯的流量的修正系数为0.9Q尸Q0/KQ=10/0.9 11.1(L/min)所以，苯的流量测量范围为011.1L/min当转子材料改为铝时,r=2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为QiP1To(2750 1000) 831(2750 831) 1000精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢190.87Q尸Qr0/KfQ=5/0.87=5.75 L/min 所以

26、，此时测苯的流量的测量范围为05.75L/min。3-36涡轮流量计的工作原理及特点是什么？解：1涡轮流量计的工作原理：流体在管道中流动时使叶轮旋转，转速 与流体的流速成线性关系，磁电感应转换器将叶轮的转速转换成相应的电脉冲 信号，反映流体流速的大小。流速与管道截面的乘积就是流体的流量。2涡轮流量计的特点：安装方便、测量精度高、可耐高压、反响快、便于 远传、不受干扰、容易磨损等特点。3-37电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁 力线而产生感应电动势的 电磁感应原理，流体的流速越大，感应电动势也越 大，感应电动势与

27、流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。3-46什么是液位测量时的零点迁移问题 德样进彳T迁移？其实质是什么？解1当被测容器的液位H=0时，差压液位计所感受的压差pw0的现 象，称为液位测量时的零点迁移，3-48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 上装有冷凝罐见题3-19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？题 3-19 图高温液体的液位测量解：差压液位计正压室压力p1= gh1+ gH+p0精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢20负压室压力P2= gh2+ P0正、负压室的压差p=pip2= gH h2h

28、i gH=0时，p= h2hi go这种液位测量时，具有“负迁移现象，为了使H=0时，p=0,该差压变 送器测液位时需要零点迁移，迁移量为h2hi g3-54什么是热电偶的热电特性？热电偶的热电势由哪两局部组成？解：1将两种不同的导体金属或合金A和B组成一个闭合回路称为热电偶，假设两接触点温度T、To不同，那么回路中有一定大小电流，说明回 路中有电势产生，该现象称为热电动势效应或塞贝克Seebeck效应。回路中的电势称为热动势，用EABT, To或EABt, to.2热电偶的热电势由接触电势和温差电势两局部组成。3-22.常用的热电偶有哪几种 须配用的补偿导线是什么 物什么要使用补 偿导线小说

29、明使用补偿导线时要注意哪几点？解：1常用的热电偶有如下几种:宿电儡名称代号小生号精电极材料iMiM 温范国 JCJC新旧正热电极任期使用冠丽使用帕惋代帕惚*WRRWRRB BLLLL 2 2曲盥白色帕辕h合金300*1600300*16001SOT1SOTWRPWRP5 5LB-3LB-3司如总命-20*-20*-1300130016001600WK0 通WRNWRNK KEV-1幄络合量爆硅合会-50-501000100012001200国博引集彝脩合金出鼻舍会-40*-fi00-40*-fi00900900帔惘以WRFWRFJ轶铜森合金-4-4。7007007S07S0*用镇WRCWRC1

30、 1 1 1CKCK删期残合金- - 400400 3003003503502所配用的补偿导线如下:并 隹导 蝮工祚端为 100100。,得为 0 0 耐的麻鹿热胆野 mVmV瑞壮樨需韩正ft材相睇也用科盘由恤使小粕审打情惴婶CkCk 4S4S037037M虹*+ +d d 1C51C5格期集情tt探配 3 3】7 7 土 d 1717。红白4 4H HCFTCFT(k(H7(k(H73用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影 响并与测量电路相连接。使用补偿导线时要注意：在一定的温度范围内，补偿 导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性；保持延伸电极与热电偶两个 接点温度

31、相等。精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢213-56用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿 现冷端温度补偿的方 法有哪几种？解：(1)热电偶的热电势只有当To(或to)恒定是才是被测温度T(或t)的单值函数。热电偶标准分度表是以To =OC为参考温度条件下测试制定 的，只有保持To= OC,才能直接应用分度表或分度曲线。假设TowOC,那么应进 行冷端补偿和处理。(2)冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0C恒温法，冷端温度修正法, 冷端温度自动补偿法等。3-57试述热电偶温度计、热电阻温度计各包括哪些元件和仪表？俞入、输出信号各是什么？解：热电偶温度计由热电偶(感温元件)、

32、显示仪表和连接导线组成；输 入信号是温度，输出信号是热电势。热电阻温度计由热电阻(感温元件)、显示仪表和连接导线组成；输入信 号是温度，输出信号是电阻。3-58用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV,冷端(室 温)为25C,求设备的温度饮口果改用E型热电偶来测温， 在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少？解 用K型热电偶测温时，设设备的温度为t,那么E(t, 25)=20mV,查K型 热电偶分度表，E(25, 0)=1.000mVo根据中间温度定律，E(t, 0)= E(t, 25)+ E(25, 0)=20+1.0=21.000 mV反查K型热电偶分度表，得t=508.4 C

33、假设改用E型热电偶来测次设备温度，同样，根据中间温度定律，测得热电 势为EK(508.4 , 25)= EK(508.4, 0) EK(25,0)=37678.6 1496.5=36182.1 V 36.18mV。3-59现用一支锲铭-铜锲热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30 C,显示仪表的机械零位在0C时，这时指示值为400C,那么认为换热器内的温度为430 c对不对次什么？正确值为多少度？解 认为换热器内的温度为430c不对。设换热器内的温度为t,实测热电势为E(t, 30),根据显示仪表指示值为400 C ,那么有E(t, 30)= E(400, 0),由中间温度定律并查锲铭-铜锲

34、(E型)热 电偶分度表，有精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢22E(t, 0)= E(t, 30)+ E(30, 0)= E(400, 0)+ E(30, 0)=28943+1801=30744 V反查锲铭-铜锲热电偶分度表，得器内的温度t=422.5 C3-60.试述热电阻测温原理 场用测温热电阻有哪几种 微电阻的分度号主要有几种方目应的R0各为多少？解：(1)热电阻测温原理：电阻一温度效应，即大多数金属导体的电阻值 随温度而变化的现象。(2)常用测温热电阻有：珀热电阻和铜热电阻。(3)铝热电阻的分度号主要有：Pt100, (R0=100 );Pt50, (R0=50 );P

35、t1000, ( R0=1000);等铜热电阻的分度号主要有：Cu100, (R0=100 );Cu50, (R0=50);等3-62用分度号为Ptl00铝电阻测温，在计算时错用了Cul00的分度表，查 得的温度为140c ,问实际温度为多少？解 查Cul00的分度表，140c对应电阻为159.96,而该电阻值实际为Ptl00铝电阻测温时的电阻值，反查Ptl00的分度表，得实际温度为157c3-63用分度号为Cu50、百度电阻比W(100)=R100/R0=1.42的铜热电阻测某 一反响器内温度，当被测温度为50c时，该热电阻的阻值R50为多少？假设测某 一环境温度时热电阻的阻值为92，该环境

36、温度为多少？解 分度号为Cu50、百度电阻比W(100)=1.42的铜热电阻，其R0=50 , R100=501.42=71。那么该铜热电阻测温的灵敏度k为71 50 k100 00.21(/)被测温度为50c时，电阻值R50=50 +0.21/ C 50 c =60.5。当测某一环境温度时，假设热电阻的阻值Rt=92,那么对应的环境温度为精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢23t=(92 50)/0.21=200 C。第4章显示仪表4-10对于标尺始端为0c的电子电位差计，当热电偶的热端为0C ,冷端 为25c时，问这时应指示多少度？俞入信号为多少*热端为0C,冷端也为0c时，

37、这时应指示多少度？俞入信号为多少？解 当热电偶的热端为0C,冷端为25c时，应指示0C；输入信号为E(0, 25)= E(25, 0)。假设热端为0C,冷端也为0c时，这时应指示0C；输入信号为E(0, 0)=0。4-12如题4-12图所示热电偶测温系统，热电偶的型号为K,请答复：(1)这是工业上用的哪种温度计？(2)显示仪表应采用哪种仪表？亥仪表的输入信号是多少？应指示多少温度？解(1)这是工业上用的热电偶温度计。(2)显示仪表应采用XCZ-101型动圈式显示仪表或电子电位差计显示仪 表；仪表的输入信号是K型热电偶的热电势E(600, 25),E(600, 25)= E(600, 0) E(

38、25, 0)=24902 1000=23902 ( V);指示温度应为600c(显示仪表内具有冷端温度自动补偿，能直接显示被 测温度)。4-13测温系统如题4-13图所示。请说出这是工业上用的哪种温度计？热电偶为K,但错用与E配套的显示仪表，当仪表指示为160c时，请计算实 际温度tx为多少度？(室温为25C)控制塞控制塞251c昆示快去题 4-12 图热电偶测温系统图精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢24题 4-13 图测温系统图解 这是工业上用的热电偶温度计。当与E型热电偶配套的显示仪表指示为160C、室温为25c时，显示仪表 的输入信号应为E型热电偶在热端为160C、冷端

39、为25c时的热电势EE(160, 25)。而显示仪表外实际配用的是K型热电偶，其输入的热电势EE(160, 25),实际应为K型热电偶在热端为txC、冷端为25c时的热电势EK(tx,25),即EK(tx,25)= EE(160, 25)。EE(160, 25)= EE(160, 0) EE(25, 0)查E型热电偶分度表EE(160, 0) = 10501 V, EE(25, 0)=1496.5 V,那么EE(160, 25)=10501 1496.5=9004.5 VEK(tx, 0) =EK(tx, 25)+ EK(25, 0)=9004.5+1000(查K型热电偶分度表)=10004.

40、5 ( V)反查K型热电偶分度表，得tx=246.4 C4-14试述电子自动平衡电桥的工作原理 热电阻短路、断路或电源停电 时，指针应指在什么地方次什么？解 电子自动平衡电桥的原理电路如以下图所示。题解 4-14 图电子平衡电桥测温原理图当被测温度为测量下限时，R有最小值及Rt0,滑动触点应在RP的左端, 此时电桥的平衡条件是R3(Rto+Rp)=R2R4(1)当被测温度升高后，热电阻阻值增加R,滑动触点应右移动才能使电桥平衡，此时电桥的平衡条件是R3 (Rt0+ Rt+Rpri)=R2(R4+ ri)(2)精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢25用式(1)减式(2),那么得R

41、R3riR3= R2ri即R2R3( 3)从上式可以看出：滑动触点B的位置就可以反映热电阻阻值的变化，亦即 反映了被测温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关 系。当热电阻短路时，Rt=0,为了使电桥平衡，指针应尽可能地向左滑动，直 至始端；当热电阻断路时，Rt=,为了使电桥平衡，指针应尽可能地向右滑 动，直至终终端；当电源停电时，指针指在任何位置，电桥输出都为0,(电 桥“平衡)。第5章自动控制仪表5-1什么是控制器的控制规律？空制器有哪些根本控制规律？解 控制器的控制规律是指控制器的输出信号p与输入信号e之间的关系, 即P f(e) f(z x)控制器的根本控制规律有：位式

42、控制(其中以双位控制比拟常用)；比例 控制(P);积分控制(I);微分控制(D)。精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢265-4何为比例控制器的比例度r台DDZR型液位比例控制器，其液位的 测量范围为01.2m,假设指示值从0.4m增大到0.6m ,比例控制器的输出相应 从5mA增大到7mA,试求控制器的比例度及放大系数。解比例控制器的比例度就是指控制器的输入变化相对值与相应的输出变化 相对值之比的百分数，用式子表示为：ePxmaxXmin /pmaxPmin式中e输入变化量；p相应的输出变化量;xmaxxmin输入的最大变化量，即仪表的量程;PmaxPmin输出的最大变化量，即

43、控制器输出的工作范围根据题给条件，该控制器的比例度为对于单元组合仪表，其放大系数为KP=1/ =1/83.3%=120%5-5一台DDZ一m型温度比例控制器,测量的全量程为01000C,当指示 值变化100C,控制器比例度为80%,求相应的控制器输出将变化多少？e xmaxxmin20 41001.6- - - - 80 %解p pmaxpminp10000p控制器的输出变化量p=1.6/80%=2(mA)5-9一台具有比例积分控制规律的DDZR型控制器，其比例度 为200%,稳态时输出为5mAo在某瞬间，输入突然变化了0.5mA,经过30s后，输出由5mA变为6mA,试问该控制器的积分时间T

44、I为多少？解控制器的放大倍数100%0.6 0.27 51.2 010 0100%83.3%精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢27KP=1/ =1/200%=0.5精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢28控制器的输入变化量为A=0.5mA;控制器的输出变化量为p=6 5=1(mA),经历时间t=30s。由KP AtTI5-10某台DDZH ID型比例积分控制器，比例度 为100%,积分时间TI为2min。稳态时，输出为5mA。某瞬间，输入突然增加了0.2mA,试问经过5min后，输出将由5mA变化到多少？解控制器的放大倍数KP=1/ =1/100%=1控制器的积分

45、时间Ti=2min ,稳态输出p=5mA;控制器的输入变化量为A=0.2mAo经历时间t=5min。那么输出变化量所以，经历时间5min后，控制器的输出为p=p0+ p=5+0.7=5.7(mA)5-12试写出比例积分微分(PID)三作用控制规律的数学表达式解PID控制器的控制规律的数学表达式为1dep KPe edt TDT1dt其中，e输入变化量；p相应的输出变化量；KP一放大倍数；TI称为积分 时间；TD微分时间。5-13试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点。KPATIKPAt0.50.5 30pKPA- 10(s)1 0.5 0.5KPAKPTIAt11 0.2 - 0.2 5 0

46、.7(mA)精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢29解 比例控制规律的特点是反响快，控制及时；存在余差 (有差控制)精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢30积分控制规律的特点是控制动作缓慢，控制不及时；无余差无差控制微分控制规律的特点是控制响应快，故有 超前控制之称；但它的输出不能 反映偏差的大小，假设偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出，因而 控制结果不能消除偏差，所以不能单独使用这种控制器，它常与比例或比例积 分组合构成比例微分或比例积分微分控制器。第6章执行器6-1气动执行器主要由哪两局部组成？各起什么作用？解 气动执行器由执行机构和控制机构阀两局部组成

47、。执行机构是执 行器的推动装置，它根据输入控制信号的大小产生相应的推力F和直线位移l,推动控制机构动作，所以它是将控制信号的大小转换为阀杆位移的装置；控制 机构是执行器的控制局部，它直接与操纵介质接触，控制流体的流量，所以它 是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。6-4试分别说明什么叫控制阀的流量特性和理想流量特性？常用的控制阀理 想流量特性有哪些？解 控制阀的流量特性是指操纵介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开 度相对位移间的关系：f 1QmaxL式中，相对流量Q/Qmax是控制阀某一开度时流量Q与全开时流量Qmax之比； 相对开度l/L是控制阀某一开度行程l与全开行程L之比。在不考虑控制

48、阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。主要 有：Q1l-1 (R 1)-!maxRL1 2d Q QmaxK Q直线流量特性等百分比对数流量特性Qmax抛物线流量特性精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢31d l/LQmax .精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢32快开流量特性2Q11- 1 ( R 1) 一QmaxRL等四种。6-7什么叫控制阀的可调范围？在用、并联管道中可调范围为什么会变化？解 控制阀的可调范围(可调比)是其所能控制的最大流量Qmax与最小流量Qmin的比值，即RQmaxQmin在申、并联管道中，由于分压和分流作用，可调范围都会变小

49、。6-8阀的最大流量Qmax= 50m3/h ,可调范围R=30。(1)计算其最小流量Qmin,并说明Qmin是否就是阀的泄漏量。(2)假设阀的流量特性为直线流量特性，问在理想情况下阀的相对行程1/L为0.2及0.8时的流量值Q。(3)假设阀的流量特性为等百分比流量特性，问在理想情况下阀的相对行程 为0.2及0.8时的流量值Q。RQmaxQmaxQmin-解(1)由Qmin,得R漏量，而是比泄漏量大的可以控制的最小流量。50301.67(m3/h)oQmin不是阀的泄Q- - 1 (R 1)iQ(2)由直线流量特性QmaxRL,得Qmax1R(R 1)7L,Q0.2l/L= 0.2时，50I3

50、0(301)0.2311.33(m /h)Q0.8l/L= 0.8时，50130(301)0.840.33(m3/h)精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢33精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢340 2 13l/L= o.2时，QO.25030.3.29(m /h)l/L=0.8时，Qo.850300.8 125.32(m3/h)6-9阀的理想流量特性分别为直线流量特性和等百分比流量特性，试求出 在理想情况下，相对行程分别为l/L =0.2和0.8时的两种阀的相对放大系数dQ_Qmax一 d lK相对d/L。(阀的可调比R=30)-1 (R解 当阀的理想流量特性

51、为直线流量特性时，由QmaxRd lL(3)由直线流量特性QmlJ R-iax,得Q QmaxIL覆覆d QQmaxd lL1K 1R,即K相对K 1R与l/L的值无关,所以, 对于相对行精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢35程分别为l/L =0.2和0.8时的直线流量特性阀，均有K相对=1 1/R=1 1/30=0.967。当阀的理想流量特性为等百分比流量特性时,H Qd Q3 maxlln R RL当l/L =0.2时,d Qd Qmaxd lLK相对ln RlRLln 30300.2 10.22当l/L =0.8时,dQQmaxd LK相对ln Rln300.8 1301

52、.72l1lnR RL精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢366-10阀的最大流量Qmax=100m3/h ,可调范围R=30。试分别计算在理 想情况下阀的相对行程为l/L=0.1、0.2、0.8、0.9时的流量值Q,并比拟不同 理想流量特性的控制阀在小开度与大开度时的流量变化情况。(1)直线流量特性。(2)等百分比流量特性。解(1)根据直线流量特性，相对流量与相对行程之间的关系：(R 1)(分别在公式中代入数据Qmax=100m3/h , R=30, l/L=0.1、0.2、0.8、0.9等数 据，可计算出在相对行程为0.1、0.2、0.8、0.9时的流量值：Q0.1= 13m

53、3/hQ0.2= 22.67 m3/hQ0.8= 80.67 m3/hQ0.9= 90.33m3/h。(2)根据等百分比流量特性的相对流量与相对行程之间的关系:QQmax分别代入上述数据，可得:Q0.1=4.68m3/hQ0.2= 6.58m3/h71.17m3/h。由上述数据可以算得，对于直线流量特性的控制阀，相对行程由10%变化到20%时，流量变化的相对值为：相对行程由80%变化到90%时，流量变化的相对值为:QQmaxQ0.8= 50.65m3/hQ0.9 =22.67 1313100%74.4%；90.33 80.6780.67100%120精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删

54、除谢谢37由此可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时，行程变化了10%,流量就在原有根底上增加了74.4%,控制作用很强，容易使系统产生振荡；在精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢38大开度时80%处；行程同样变化了10%,流量只在原有根底上增加了12%,控制作用很弱，控制不够及时、有力，这是直线流量特性控制阀的一个缺陷。对于等百分比流量特性的控制阀，相对行程由10%变为20%时，流量变化的相对值为：相对行程由80%变到90%时，流量变化的相对值为:71.17 50.65 -100% 40%50.65故对于等百分比特性控制阀，不管是小开度或大开度时，行程同样变化了10%,流量

55、在原来根底上变化的相对百分数是相等的，故取名为等百分比流量 特性。具有这种特性的控制阀，在同样的行程变化值下，小开度时，流量变化 小，控制比拟平稳缓和；大开度时，流量变化大，控制灵敏有效，这是它的一 个优点。6-11什么是串联管道中的阻力比s ? s值的变化为什么会使理想流量特性 发生畸变？解串联管道中的阻力比s为控制阀全开时阀上的压差s -系统总压差即系统中最大流量时动力损失总和s值变化时，管道阻力损失变化，控制阀前后压差变化，进而影响到流量的 变化，即理想流量特性发生畸变。s = 1时，管道阻力损失为零，系统总压差全 降在阀上，工作特性与理想特性一致。随着s值的减小，直线特性渐渐趋近于 快

56、开特性，等百分比特性渐渐接近于直线特性。所以，在实际使用中，一般希 望s值不低于0.3,常选s=0.30.5。s 0.6时，与理想流量特性相差无几。6-12什么是并联管道中的分流比x ?试说明x值对控制阀流量特性的影响？解并联管道中的分流比x为并联管道控制阀全开时流量QmaxX - -总管最大流量 Qmaxx值变化时，控制阀的流量变化，控制阀所控制的流量与总管的流量产生 差异，因此，其理想流量特性将会发生畸变。x=1时，控制阀的流量就是总管6.584.68 -100% 40%4.68精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢39的流量，工作特性与理想特性一致。随着x值的减小，旁路阀逐

57、渐翻开，虽然 控制阀的流量特性变化不大，但可调范围却降低了。6-13某控制阀串联在管道中，系统总压差为100kPa,阻力比为s=0.5。阀全开时流过水的最大流量为60m3/h。阀的理想可调范围R=30,假设 流动状态为非阻塞流。问该阀的额定最大流量系数Kmax及实际的可调范围Rr为多少？控制阀全开时阀上的压差 P1s . .-一.、.一 .一一.一-解由系统总压差即系统中取大流重时动力损失总和 P得控制阀全开时阀上压差pi= p s=100 0.5=50 kPa, WJ实际的可调范围R为RrR&30，6521.216-14某台控制阀的额定流量系数Kmax= 100。当阀前后压差为200

58、kPa时，其两种流体密度分别为1.2g/cm3和0.8g/cm3,流动状态均为非阻塞流 时，问所能通过的最大流量各是多少？6-15对于一台可调范围R=30的控制阀，其最大流量系数为Kmax =100,流体密度为1g/cm3。 阀由全关到全开时， 由于用联管道的影响， 使阀两 端的压差由l00kPa降为60kPa,如果不考虑阀的泄漏量的影响，试计算系统的 阻力比或分压比s,并说明串联管道对可调范围的影响假设被控流体为非 阻塞的液体。解由于阻力比s等于控制阀全开时阀上压差与系统总压差之比，在不考虑 阀的泄漏量的影响时，阀全关时阀两端的压差就可视为系统总压差，故本系统 总压差为l00kPa,阀全开时

59、两端压差为60kPa,所以阻力比：max10QmaxP1当=1.2g/cm3时,QmaxP*2001.2129.)当=0.8g/cm3时,Qmax10 60_384.42(m3/h)Kmax10R200158(m3/h)100.8精品资料仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢40由于该阀的Cmax=100, R= 30,在理想状况下，阀两端压差维持为l00kPa,流体密度为1g/cm3,那么最大流量Qmax=l00m3/h ,最小流量Qm* =Qmax/R= 100/30=3.33m3/h。对于非阻塞流的液体,这时的可调范围由上可见，串联管道时，会使控制阀的流量特性发生畸变，其可调范围会

60、 有所降低。如果s值很低，会使可调范围大大降低，以至影响控制阀的特性, 使之不能发挥应有的控制作用。当然，从节能的观点来看，s值大，说明耗在阀上的压降大，能量损失大, 这是不利的一面。6-16某台控制阀的流量系数Kmax= 200。当阀前后压差为1.2MPa,流体密 度为0.81g/cm3,流动状态为非阻塞流时，问所能通过的最大流量为多少 及口果 压差变为0.2MPa时，所能通过的最大流量为多少？解由公式601000.6oKmax10Qmax,/ P串联管道时，由于压差由不再是l00m3/h ,而是l00kPa降为60kPa,故这时通过阀的最大流量将100Qmax- pp/1060/1 77.46m3