《测量仪表及自动化》综合复习资料.docx

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《测量仪表及自动化》综合复习资料

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一、简答与名词解释

1、简述压力仪表选型原则。

2、简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法。

3、简述差压式流量计工作原理及其特点。

4、简述弹簧管压力仪表工作原理及其组成。

5、简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成。

6、简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点。

7、简述变送器的含义以及两线制连接原理。

8、什么是系统过渡过程？

有哪几种常见的过渡过程形式？

9、什么是调节规律？

简述常用的调节规律类型。

10、简述电容式压力变送器的工作原理。

11、如何评价系统过渡过程？

二、单项选择

1、采用差压式液位计测量液位,其差压变送器的零点（）

a.需要进行正迁移b.需要进行负迁移c.视安装情况而定

2、比例度越小，余差就越（）

a、越大b、越小c、不变

3、测量高粘度、高温、压力较低设备中的液位，应选用下列哪种液位计?

（）

a、浮筒式液位计b、浮球式液位计c、核辐射液位计

4、校对0--1.6MPa，1.5级的工业压力表示时，应使用标准压力表（）

a、0—1.6MPa,0.5级b、0—2.5MPa,0.35级c、0—4.0MPa,0.25级

5、在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：

（）

a、差压计倒指示b、对差压计指示无影响c、差压计指示变大

d、差压计指示变小

6、某设备内的温度为1000℃,要求测量误差小于或等于5℃,应选下列哪一支温度计?

（）

a、0～2500℃0.2级b、0～1000℃0.2级c、0～1600℃0.5级

7、仪表的变差不能超出仪表的（）

a、相对误差b、引用误差c、允许误差

8、下列哪种流量计与被测介质的密度无关?

（）

a、差压式流量计b、涡街流量计c、转子流量计

9、扭力管浮筒液面计的浮筒脱落，则仪表指示（）。

a、最大b、最小c、不定

10、与热电偶配用的自动电位差计，当输入端短路时，应显示（）

a、下限值b、环境温度（室温）c、上限值　

三、填空

1、测量误差按其产生原因的不同可分为系统误差、随机误差、粗大误差。

2、常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等。

3、气动仪表的统一信号范围是0.02—0.1MPa；电动智能仪表的统一信号范围是4—20mA。

4、测量仪表的绝对误差是仪表测量值与真值之差。

校验仪表时，所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表小1/3倍的标准表给出。

5、在三种标准节流元件中压力损失最小的是。

6、常用调节器调节规律有、　、和四种。

7、显示仪表按显示方式分有、、三种

8、差压式流量计是在流通面积的情况下，测量不同流量时的不同来测流量。

9、电磁流量计利用来测流量。

10、物位概念有、、三种。

11、浮球式液位计是一种液位计。

12、双金属温度计是利用的原理来测温度；热电阻温度计是利用来测温度。

13、热电偶是利用来测温度的，它所产生的热电势有和。

14、自动电子电位差计的测量桥路上支路电流为，下支路电流为。

15、热电偶温度计中的连接导线采用；在热电阻温度计中为消除导线电阻对测量的影响，通常采用普通导线连接。

16、差压式流量计是利用方法测量流量。

17、测量仪表一般有和两种结构形式。

　　18、弹簧式压力表由、、和四部分组成。

19、差压式流量计是利用方法测量流量，而转子前后的保持不变。

20、系统负反馈的作用。

21、比例度越大，则比例调节作用越,余差就越。

22、串级调节系统中主调节器的输出作为副调节器的给定，因此副调节器的给定方式应设置为方式。

23、比值调节系统的实现方案有、、等。

四、计算与分析题

1、某测量范围0～1.6Mpa的压力表，校验时发现在真实值1.2Mpa处的绝对误差最大，为0.018Mpa。

试计算并判断该表是否符合精度1.5级的要求？

2、有一个变化范围为320——360kPa的压力，如果用A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？

压力变送器A：

1级，0——600kPa。

压力变送器B：

1级，250——500kPa。

3、现有一个加热炉被加热物料入口温度210℃，出口温度350℃，要求出口温度波动幅度不能超过±2℃，燃料采用渣油，来料压力较为平稳，现有如下要求：

（1）、需要进行温度控制系统设计，要求画出你所设计的系统控制流程图和系统方框图。

（2）、分析控制系统调节阀和调节器的正反作用，要求有分析过程。

（3）、试选择调节器的调节规律，并说明理由。

4、现有第一个工艺设备底部粘度较高的物料经离心泵抽出输送至第二个工艺设备进行进一步加工处理，第一个设备的底部液位需要保持稳定，并确保不会被抽空，第二个设备的进料流量又要求尽可能稳定，请问：

（1）、如何设计控制系统才能实现上述控制要求，结合工艺设备及流程画出控制系统方框图

（2）、系统被调参数和调节参数分别是什么？

（3）、分析控制系统调节阀和调节器的正反作用，要求有分析过程。

（4）、试选择调节器的调节规律并说明原因，说明调节器参数设置原则。

5、测量范围0～250℃的温度计,校验时某点上的绝对误差为2.5℃,变（回）差为4℃,其它各点均小于此值,问此表的实际精度应是多少?

若原精度为1.0级,现在该仪表是否合格?

6、某人将镍铬-镍硅补偿导线极性接反，当电炉温度控制于800℃时，若热电偶接线盒处温度为50℃，仪表接线板处温度为40℃，问测量结果和实际相差多少？

已知：

E（800℃,0）=33.29mvE（40℃,0）=1.61mVE（761℃,0）=31.68mV

E（841℃,0）=34.9mvE（50℃,0）=2.02mVE（741℃,0）=30.82mVE（742℃,0）=30.90mv

7、一转子流量计用标准状态的水进行标定，量程范围为100~1000l/h,转子材质为不锈钢（密度为7.90g/cm

）。

现用来测量密度为0.791g/cm

的甲醇,问：

体积流量密度校正系数KQ是多少？

流量计测甲醇的量程范围是多少?

8、一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0~1000℃。

在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为6℃，求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格。

9、用K型热电偶测温。

已知回路热电势为15.000mV，冷端温度20℃，试求热端温度。

下列分度表数据可供选用：

E（20）=0.798mV，E（347）=14.167mV，E（348）=14.208，E（385）=15.763mV，E（386）=15.805mV。

10、某装置溶剂再生塔液面采用沉筒液面计测量，量程800mm，被测介质重度1.1gf/cm3，现场如何用水换算校检？

参考答案：

一、简答与名词解释

1、简述压力仪表选型原则。

答：

型号、量程、精度选择

（1）量程i压力平稳：

P量=P测*1.5，量程靠级:

0～1.0,1.6,2.5,4,6,10×10MPa

ii波动范围大P量=P测*２.０

下限选取:

测量值大于1/3的量程，否则测量误差太大

（2）精度选择：

已知误差，先选出量程，求出引用误差，靠精度等级（往高精度靠）

（3）型号：

考虑测量介质的腐蚀性、温度等因素

2、简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法。

原因：

热电偶冷端温度不稳定会影响热电偶测量精度，通过冷端温度处理，可以提高测量准确度。

方法：

补偿导线法、冰浴法、冷端温度修正法、补偿电桥法

3、简述差压式流量计工作原理及其特点。

差压式质量流量计是指利用差压式体积流量计结合密度计进行运算，最终得到质量流量。

特点：

利用现成的体积流量计就可以实现质量流量测量。

4、简述弹簧管压力仪表工作原理及其组成。

采用弹簧管受压力变化而产生的不同变形位移来测量压力

由弹簧管、拉杆扇形齿轮及中心齿轮、指针及表盘、游丝组成

5、简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成。

根据控制信号的大小，利用成比例的压缩空气压力作用于薄膜上而产生推力，调节调节机构的开度

由气动执行机构、调节机构构成

6、简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点。

科氏力fc=2mwu，由角速度和流动速度的矢量运算决定作用方向，科氏力表达式说明，当物体在以角速度w转动的参照系中做直线运动时，物体收到的科氏力与物体质量有关，利用此原理来测量质量流量。

直接测量质量流量、流量精度高、可以同时测量质量流量和密度、稳定可靠。

7、简述变送器的含义以及两线制连接原理。

变送器：

传感器+变换+输出电路组成，实现将被测参数成比例转换成标准统一信号，并能有限距离远传的功能。

两线制：

工作条件：

（1）、变送器正常工作电流I≤Iomin（4mA）

（2）、在下列电压条件下，变送器能保持正常工作VT≤（Emin－Iomax（RLmax+r））

（3）、变送器的最小有效功率P

8、什么是系统过渡过程？

有哪几种常见的过渡过程形式？

自调系统在动态过程中，被调参数不断变化，它随时间变化的过程即自调系统的过渡过程，是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。

以阶跃干扰为代表，系统在阶跃干扰作用下的过渡过程：

1、非周期过程：

非周期衰减、发散

2、周期过程：

衰减振荡、发散振荡、等幅震荡

9、什么是调节规律？

简述常用的调节规律类型。

MV=f（DV）决定调节器在被调参数被干扰作用影响之后的输出信号变化规律就是调节规律。

常用调节规律有四种：

P、PI、PD、PID。

10、简述电容式压力变送器的工作原理。

利用差动电容传感器将差压变化转换成电容量变化，进而转化成4~20毫安电流输出。

两线制：

工作条件：

（1）、变送器正常工作电流I≤Iomin（4mA）

（2）、在下列电压条件下，变送器能保持正常工作VT≤（Emin－Iomax（RLmax+r））

（3）、变送器的最小有效功率P

11、如何评价系统过渡过程？

希望余差尽量小，最大偏差小一些，过渡时间短一些，衰减比要适当。

二、单项选择

1、c2、b3、b4、b5、d6、c7、c8、b9、a10、b

三、填空

1、测量误差按其产生原因的不同可分为系统误差、随机误差、粗大误差。

2、常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等。

3、气动仪表的统一信号范围是0.02—0.1MPa；电动智能仪表的统一信号范围是4—20mA。

4、测量仪表的绝对误差是仪表测量值与真值之差。

校验仪表时，所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表小1/3倍的标准表给出。

5、文丘里管

6、P、PI、PD、PID

7、模拟式、数字式、图像显示式

8、差压式流量计是在流通面积不变的情况下，测量不同流量时的不同差压来测流量。

9、电磁流量计利用电磁感应来测流量。

10、物位概念有液位、界位、料位三种。

11、浮球式液位计是一种恒浮力液位计。

12、双金属温度计是利用热胀冷缩的原理来测温度；热电阻温度计是利用电阻随温度变化来测温度。

13、热电偶是利用热电效应来测温度的，它所产生的热电势有温差电势和接触电势。

14、自动电子电位差计的测量桥路上支路电流为4mA，下支路电流为2mA。

15、热电偶温度计中的连接导线采用补偿导线；在热电阻温度计中为消除导线电阻对测量的影响，通常采用三线制普通导线连接。

16、差压式流量计是利用节流原理方法测量流量。

17、开环、闭环；

18、弹簧管、拉杆扇形齿轮中心齿轮、指针与表盘、游丝

19、节流（定面积变压差）、压差

20、稳定系统

21、弱、大

22、外给定

23、开环比值、单闭环比值、双闭环比值

四、计算与分析题

1、qmax＝（0.018／1.6）×100％＝1.125％

实际精度为:

1.125<1.5级

合格

2、A表：

a=1.0%*600KPa=±6KPa

B表：

a=1.0%*（500-250）KPa=±2.5KPa

B表的测量允许误差小于A表测量允许误差，且量程合适，

所以B表测量的准确度高。

3、

（1）控制系统流程图：

方框图：

（2）为了保证在事故状态下加热炉的安全，调节阀应在事故状态下关闭，因此因选择气开阀，调节器的正反作用选择依据系统的负反馈原则来选择，假设炉出口温度升高，应将阀门开度减少，气开阀要求调节器输出值减少，因此调节其应该选择反作用。

（3）加热炉控制器的调节规律应选择PID或者PD调节规律，原因是加热炉控制系统具有较明显的滞后，加入微分调节可以改善调节质量。

4、

（1）应采用均匀调节系统，因为这种场合要求控制系统能够解决前后工序的供求矛盾，采用均匀调节系统可以照顾到前后设备的供求矛盾。

（2）均匀调节系统通过对调节器参数的整定和设置来达到既能较稳定地控制液位又能兼顾抽出流量的（下一设备的进料）稳定性，可以将本均匀调节系统设置成简单控制系统，系统选择液位作为被调参数，抽出流量作为调节参数。

（3）为了保证在事故状态下第一个设备的安全，调节阀应在事故状态下关闭，因此因选择气开阀，调节器的正反作用选择依据系统的负反馈原则来选择，假设液位升高，应将阀门开度增大以降低液位，气开阀要求调节器输出值增大，因此调节器应该选择正作用。

（4）控制器的调节规律应选择PI调节规律，原因是控制系统应进行较为平稳的调节过程，不希望出现剧烈的参数调节，而且调节器的参数应该放在较大的数值上，以减少调节作用的影响。

5、qmax＝（2.5／250）×100％＝1.0％

hmax＝（4／250）×100％＝1.6％

实际精度为:

1.6若原精度1.0级现不合格

6、答：

当补偿导线正确连接时，仪表实得电势为

33.29mV（800℃）-1.61mV（40℃）+1.61mV=33.29mV

仪表含有冷端补偿措施，显示的温度值应为800℃

如补偿导线接反，则仪表实得电势为

[33.29mV（800℃）-2.02mV（50℃）]-[2.02mV（50℃）-1.61mV（40℃）]+1.61mV=32.47mV

仪表含有冷端补偿措施，查表并经插值得显示的温度值应为780.13℃

和实际值相差-19.86℃（+19.5℃）

7、

答：

因为甲醇的粘度系数与水的粘度相差不大，因此可以用下式计算密度校正系数K

:

K

=

式中　

、

、

——分别为浮子密度、被测液体密度和标定液体的密度。

　　　　K

＝

＝1.14

量程范围用下式计算

Q

=K

Q

=1.14×100=114L/h

Q

=1.14×1000=1140L/h所以,量程范围为114~1140L/h甲醇.

8、解：

1.最大引用误差

　　　δ＝6/（1000-0）×100％＝0.6％，仪表基本误差＝0.6％

2.允许误差＝±0.5％

3．仪表精度不合格。

该表的基本误差为0.6％，大于仪表允许误差±0.5％。

9、Ek（t,20）=Ek（t,0）-Ek（20,0）=15mV

Ek（t,0）=15mV+Ek（20,0）

=15.798mV

t=385.5℃

10、解：

若校验0%，50%，100%三点，由于被测介质重度大于水的重度，所以无法实现全量程校验，只能实现水位相应高度的校验，按照下述公式计算对应高度水位时的变送器输出值：

I出=4mA+1.0/1.1*（H水/800）*16mA

因此：

当H水=0时，I出=4mA

当H水=400时，I出=11.27mA

当H水=800时，I出=18.54mA

即在校验时加入相应高度的水，记录变送器的输出是否为对应的计算值，否则应调整量程调整机构。