测控课后习题答案

1-2.典型检测仪表控制系统的结构式怎么样的？各单元主要起什么作用？

(1)被控对象：是控制系统的核心、它是以单输入单输出、也可以是多输入多输出

(2)检测单元：是控制系统实现控制调节的基础、它完成对所有被控变量的直接测量

同时也可实现某些参数的间接测量

(3)变送单元完成对被测变量信号的转换和传输、其转换结果符合国际标准的符号制式

(4)显示单元：是控制系统的附属单元、它将检测单元获得的有关参数、通过适当方式显

示操作人员

(5)调节单元：完成调节控制规律的运算、它将变送器传输出来的测量信号与给定值

进行比较、并对比较结果进行调节运算、以输出作为控制信号

(6)执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构它负责将调节器的控制输出信号按执

行机构的

需要产生出相应信号、以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用

1・6.什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者间存在什么联系？

灵敏度是仪表对被控参数变化的灵敏程度、分辨率是输出能相应和分辨率的最小输入量

分辨率是灵敏度的一种一般来说仪表的灵敏度越高分辨率也越高

1・7.仪表的精度是如何确定的？

是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量的

1、被检测物理模型的前提条件属理想条件、与实际检测条件有出入

2、测量器件的材料性能或制作方法不佳使检测特性随时间而发生劣化

3、电气、空气压、油压等动力源的噪音及容量的影响

4、检测线路接头之间存在接触电势或接触电阻

5、检测系统的惯性即延迟传递特性不符合检测的目的要求、因此要

同时考虑系统静态特性和动态特性

6、检测环境的影响、包括温度、气压、振动、辐射

7、不同采样所得测量值的差异造成的误差

8、人为的疏忽造成误差、包括个人读表偏差、知识经验的深浅、体力及精神状态等

9、测量器件进入被测对象、破坏了所要测量的原有状态

10、被测对象本身变动大、易受外界干扰以至测量值不稳定。

3・2.说明锁定放大原理在检测系统中的作用？

检测埋没在噪声中的微弱信号时、可以主动调制信号、抑制

噪声、专门提取微弱信号幅值和相位等有效信息

3・3.利用检测方程式说明补偿结构的特点。

3・5.总结多远检测的优势所在：

(1)在复杂的检测系统中、往往是检测信号里已包含了所需要的信息、但并不能、直接反

应所需要的信息、而且在检测精度要求高的情况下、作为信号转换的传感器不止一个、是用

多个传感器或不同类型传感器群、实现高度智能检测功能、是检测技术发展的必然趋势

(2)随着半导体材料及计算机技术的发展、也促使人们对复杂问题的智能检测的需求越来

越大、并且是多元化检测成为可能

4・2.热电偶的测温原理和热电偶测温的基本条件是什么？

原理：基于热点效应即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处的温度不同

时、回路中将产生热电势。

基本条件：两种不同的导体材料构成回路、两端接点处的温度不同。

4・7.以电桥发测定热电阻的电阻值时、为什么常采用三线接线的方法？

三线制方式是在热电阻的一端两根导线、另一端连接一根导线、当热电阻与测量电桥谀用时、

分别将两端引线接入两个桥臂、就可以较好地消除引线阻影响、提高测量精度。

4・13.光纤温度传感器有什么特点？它可以应用于那些特殊场合？

特点：灵敏度高、电绝缘性能好、可适用于强烈电磁扰、强辐射的恶劣环境、体积小、

重量轻、可弯曲可实现不带电的全光型探头、特殊应用：可适用于强烈电磁干扰、强辐射的

恶劣环境。

6・2.以椭圆齿轮流量计为例、说明容积式流量计的工作原理？

椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、

两个椭圆齿轮A/B在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角

匀速度转动、转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地

排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从而可以得知流体总流量

6-11涡街流量计的检测原理是什么？常见的旋涡发生体有哪几种？如何实现旋

涡频率检测？

(1)涡街流量计的检测原理是利用流体振荡的原理进行流量测量、当流体流过非流线型

阻挡体时会产生稳定的旋涡列、旋涡的产生频率与流体留宿有着确定的对应关系、测量频

率的变化。就可得知流体的流量、

(2)常见旋涡发生体的形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T型柱以及由以上形状组合而成的

组合形状

(3)旋涡频率的检出有多种方式、可分为一体式和分体式两类、一体式的检测元件放在旋

泯发生体内、如热丝式分体式检测元件则装在旋涡发生体下游、如、压电式均利用旋涡发生

时引起的波动进行测量、旋涡频率采用热敏电阻检测方式、在三角主体的迎面对称嵌入两个

热敏电阻、通入恒定电流加热电阻、使其温度稍高于流体、在交替产生旋涡的作用下、两个

电阻被周期的冷却、使其阻值改变、阻值的变化有电桥测出、即可测得旋涡产生频率、从而

知流量

7・2.对于开口容器和密封压力容器用差压式液位计测量时有何不同？影响液位

计测量精度的因素有哪些？

(1)对于敝口容器式*P=Pb—Pa二HPG中的Pa为大气压、在容器底部或侧面

液位零点处引出压力信号、仪表指示的表压力即反映相应的液柱静压

(2)密封压力容器可

用差压计测量液位、差压计的正压侧与容器底部相通、负压侧连接容器上部的空气间、可用

上式求液位高度

(3)影响液位计测量精度的因素：液位计本身的精度、以及液体的温度

对其密度的影响、物料本身性质如温度、黏度、页面的稳定、料面是否规则

7-3.利用差压变送器测量液位时、为什么要进行零点迁移？如何实现迁移？

(1)由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处在同一高度上、因此在测

量液位时、仪表的量度范围内会有一个不变的附加值、对于这个情况、要根据安装高度差进

行的修正

(2)一般的差压计都有调整零点位置的机构、即可以对感压元件预加一个作用力、将

仪表零点迁移到与液位零点相重和、这就是零点前移、在仪表安装位置确定之后、只需

按计算进行零点调整即可

8・4.比较金属应变片和半导体应变膜片在检测压力原理上的异同？

相同点:均是在收到外力的情况下导致了阻值发生变化

不同点：(1)金属应变片的金属电阻丝由于弹性形变的电阻率变化较小。可以忽略、而半导

体应变膜片单位应变的阻值较大。

(2)金属应变片的应变灵敏系数K大约为2、半导体的应变灵敏系数可高到120、半导体

应变片反应灵敏、体积小

(3)金属应变片在受压力是阻值变而半导体却有可能阻值增大。

9・2.简述热导体分析器的工作原理、对测量条件有什么要求？

原理：热导式体分析器是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析的

要求：

(1)混合气体中背景祖坟的热导率必须近似相等、并与被测组分的热导率有明显差别、

(2)电源供给热丝恒定电流、使之维持一定温度、被测气体由小呈小部引入、从小呈上部

派出

(3)热导池一致放在恒温装置中

9・5.气体相色谱仪的基本环节有哪些？各部分的作用是什么？

气象色谱仪包括分离和分析两个技术环节、在测试时、使被分析的式样

通过色谱仪将混合式样中的各个组分分离、再由检测器对分离后的各人组分进行检测以确定

各组分的成分和含量

10-3.DDZ-2型和DDZ-3型电动单元组合仪表的主要外特性什么？

(1)主要外特征：

DDZ-2型系统仪表采用了印刷电路等工艺、是以晶体管元件为主体的、各单元之间的联络

信号约定为0-10ma、电源采用交流220V、各单元的精度一般为级、

DDZ-3型系统列仪表则是以线性集成电路为主要器件各单元之间的联络信号采用国际统一

信号制的4-20MA直流电流进行远传、并保留了室内1-5V直流电压的联络信号电源采用直

流24V单电源供电。

(2)使用性质、测量方式、原理性连接方式、信号传输方式、组成方式、安装方式、防爆

能力、运算处理方式

10-4.对常用仪表的输入输出特性进行线性化处理有哪些方法？

串联式仪表的非线性特征是可以通过多串接一个非线性环节、并适当选择该环节的非线性、

使其能够补偿前面个非线性环节所造成的非线性特征、从而是整体仪表线性关系。对于反馈

式仪表、当反馈是仪表的环节有足够大的稳态放大倍数时、其输入输出特性主要取决于环节

上而与环节I的关系不大、因此可以根据式K=Y/U—Y/F=l、K1、所描述的倒数关系、对

该类仪表进行线性化处理、

113在常用的变送器采用哪些基本原理？

力矩平衡原理：工作原理的核心就在于如何把各信号转变成等效的力矩、测量出这些力矩达

到相对平衡时产生的微小位移、以备变送器进行放大和处理

桥式电路原理：在典型的桥式应用电路、其中E表示电源、V表示输出、a,b两点间的电势

差用Vab表示、则根据桥式电路的特性可知、当电桥达到平衡时、其输出内零即V=0、因

此存在如下关系：RKR4=R2。R3、由于桥是电路自身带有电源E、当其工作在平衡状态

附近、因外部负载电阻相对较大时、电桥外部的输出电流很小可忽略不计、其而此时可以

可以提供的是电动势。

差动式原理:当被测参数对象引起位移的一个敏感元件的特性增加、另一个敏感元件的特性

则减小且特性增加和减小的量相同而方向相反

122采用开环式和闭环式的显示仪表有什么区别？主要应用范围是什么？

开环式模式的显示仪表由测量电路和数据处理

两部分环节组成、数据处理环节一动圈式指示为代表、一般是通过机械机构达到平衡状态的、

闭环式模式的显示仪表可以保持显示的精确可靠以及仪表的响应特性、可以实现测量与显示

自动完成、同时能够自动跟踪测量过程中平衡状态的变迁

应用范围：开环以动圈式仪表为代表、闭环主要应用在带自动平衡的显示仪表中。

13・5•实用PID调节控制规律有哪些？

由反馈回路PID环节构成的PID运算电路、由PD和PI串联构成的PID运算电路、由P/I

和D并联构成的运算电路、由PI和D串联混合构成的PID运算电路。

136完全微分型PID控制规律与不完全有什么区别？那个控制更普遍？

完全微分型算法（）其中、对位阀位置、故障沉余差、加保持器、理想PID控制规律中微分作

用只能在一个采样周期中有效、且调整作用很强、这样微分调节作用发挥不理想、因而在实

际应用中常在完全微分型算式的基础上做必要的修正、从而产生了不完全微分型算式（）、

因此不完全微分型PID调节控制规律更为普遍

133为什么说积分控制规律一般不能单独使用。而微分控制规律一定不能单独

使用？

（1）在阶跃输入的瞬间调节器吴输入、而随着时间的延续其输出增益增大、由此可见、积

分调节作用总是滞后于偏差的存在、不能及时和有效的客服扰动的影响、使调节不及时

造成被空变量超调量增加、操作周期和回复时间增长、也使调节过程缓慢、不以稳定、是积

分控制规律使用时需考虑的主要问题所以积分控制规律一般不单独使用

（2）因为微分调节器的输出大小只与偏差变化速度有关、当偏差固定不变时、无论其数值

多大微分器都无输出、不能消除偏差、因此不能单独使用

13・1,什么是比例控制规律，积分控制规律和微分控制规律？它们各有哪些表示

方法和特点？

比例控制规律：微分方程形式表示为：*Y二KP&、图示法表示如图、特点（1）能及时和迅

速的客服振动的影响（2）存在一定的残余偏差

积分控制规律：微分方程形式表示为：*Y=1/T1............（1）积分作用滞后偏差存在、

不能单独使用（2）*Y大小与&大小有关、还与偏差存在时间有关（3）消除残余偏差（4）

只要有偏差、调节器输出就不断变化&存在时间越长、输出信号的变化量*Y也越大、直到

调节器输入达到极限。

微分控制规律：微分方程形式：*Y=、、、图示形式如图特点：有超前调节作用、不能单独使

用

14・1.气动执行器、液动、电动在特性上有什么区别？

气动是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器、它接受调节器的输出控制信号直接调节被

控介质的流量、实现生产过程的自动化、结构简单、工作可靠。价格便宜、维护方便防火防

爆

电动是以电动机构进行操作的、将电流信号转换为相应轴角位移或直线位移、去控制调节机

构以实现自动调节、信号传输速度快、传输距离远、但其结构复杂、推力小等缺点、大大限

制了其应用。

液动执行器最大的特点是推动力大，但在实际工业中的应用较少。

14-8.什么是调节流量特性？常用的有哪几种？

调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系即：

Q/Qmax=f（l/L）式中、Q；Qmax为相对流量1/L为相对行程

直线特性：其流量与阀芯位移成直线关系、

对数特性：其阀芯位移与流量间存在对数关系、

快开特性：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、它没有•定的

数学表达式、

抛物线特性：其流量与相对行程间存在抛物线关系

国二、多选题（共5道试题，共25分。）

[¥1v

（）称为间接测树因子CD、

RA.直径

厂B.树高

“C.断面积

17D.材积

序型.形率的种数包括（AD）orr

厂A.胸高形率

厂B.平均实验形数

厂C.正形数

FD.正形率

■¥3.一元材积表中的材积是指Oo[¥]

厂A.平均材积

厂B.带皮材积

厂C.去皮材积

厂D.树种组

用，4.立木材积近似求积式包括（BC）。⑸

厂A.平均断面积求积式

17B.平均实验形数

17C.形数法

厂D.中央断面枳求积式

下列关于移动因子的表述正确的是（ABD）。、

厂A.ZdvC,Rd<1,部分树木升1径阶；

厂B.Zd=C,Rd=1,全部树木升1径阶：

厂C.Zd>C,Rd>1,全部树木升1径阶:

厂D.Zd>C,Rd>2,移动因子数值中的小数部分对应的株树升3个径阶；

一、单选题（共15道试题，共75分。）

采用平均标准木法测定林分蓄积量时，平均标准木是指树木具有（A）.

⑤A.平均材积

「B.平均断面积

CC.平均直径

厂D.平均高

»132.误差从来源可以分为（C）。、

「A.量测误差与计算误差；

「B.抽样误差和非抽样误差；

「C.过失误差、系统误差和偶然误差；

GD.量测误差和系统误差

住I，3.某围尺径阶为2、4、6、8、10…。某树直径为，则应该记录为（B）

「A.6

⑤B.8

「C.4

r

住I，4.伐倒木截取圆盘后，在根径圆盘查数年轮时，应（B）0陌

「A.由外向髓心，多方计数

1B.由髓心向外，多方计数

C.由外向髓心，单方计数

D.由髓心向外，单方技术

满分：5分

I，I35.树干材积与以胸高断面积为底面积、以树高加3米为高的比较圆柱体体积之比称作

（A）。㈤

A.平均实验形数

B.绝对形数

C.正形数

D.胸高形数

f¥T¥e.在林分中，按照随机抽样的原则所设置的实测调查地块称作（B）、

A.标准地

B.样地

C.林地

D.立地

住I，7.立木材积三要素不包括（C）国

A.胸高形数

B.胸高断面积

C.胸高形率

D.树高

满分：5分

I>I38.伐倒木近似求积式中误差百分率最小的是（C）、

A.中央断面积近似求积式

B.平均断面积近似求积式

C.牛顿近似求积式

D.都一样

用>9.下列适用于林分蓄积量测定的方法是（D）。

A.一元材积指数法

GB.材积差法

rC.生长锥法

「D.角规测树

满分：5分

I，住io