控制技術(shù)課期末復(fù)習(xí)資料講

1、控制技術(shù)課期末復(fù)習(xí)資料過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)大綱教學(xué)內(nèi)容：第一章 控制系統(tǒng)的基本概念（3學(xué)時(shí)）概述 控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的方框圖 控制系統(tǒng)的分類 控制系統(tǒng)的過渡過程及其性能指標(biāo)基本要求：掌握過程控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、分類及其過渡過程和性能指標(biāo)。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解過程控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、分類及其過渡過程和性能指標(biāo)。難 點(diǎn)：正確理解過程控制系統(tǒng)的各組成部分及其作用，控制系統(tǒng)的兩大類性能指標(biāo)（過渡過程的質(zhì)量指標(biāo)和偏差積分性能指標(biāo)）的定義和含義。第二章 過程裝備控制基礎(chǔ)（9學(xué)時(shí)）被控對(duì)象的特性單回路控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 基本要求：掌握過程控制的基礎(chǔ)理論知識(shí)，內(nèi)容包括被控對(duì)象特性、簡單控制系統(tǒng)和復(fù)

2、 雜控制系統(tǒng)。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解被控對(duì)象特性、單回路控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制基本原理和 結(jié)構(gòu)形式。難 點(diǎn)：正確理解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述、特性參數(shù)及其對(duì)控制系統(tǒng)的影響，調(diào)節(jié)器的 調(diào)節(jié)規(guī)律（位式、比例、積分、微分）的數(shù)學(xué)表達(dá)，比例度、積分時(shí)間、微分時(shí) 間對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響及其調(diào)節(jié)規(guī)律的選取，復(fù)雜控制系統(tǒng)（串級(jí)、前饋、比 值、選擇性、均勻控制系統(tǒng)）的基本原理、主要結(jié)構(gòu)形式及其優(yōu)缺點(diǎn)。第三章過程檢測技術(shù)（14學(xué)時(shí)）測量基本知識(shí)誤差基本知識(shí)壓力測量溫度測量流量測量液位測量物質(zhì)成分分析 傳感器概述計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)基本要求：掌握過程測量的基本概念和誤差基本知識(shí)；壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分等參數(shù) 的

3、測量原理、方法及應(yīng)用；新型傳感器的介紹以及計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解誤差的基本知識(shí)；各類壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分測量儀 表的基本原理及其應(yīng)用范圍；傳感器的基本概念及組成。難 點(diǎn)：正確理解壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分等參數(shù)的測量原理。第四章過程控制裝置（8學(xué)時(shí)）1 變送器2. 調(diào)節(jié)器3 執(zhí)行器基本要求：掌握過程控制裝置，包括變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。難 點(diǎn)：正確理解變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。第五章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（4.5學(xué)時(shí)）1 概述2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類3. A/D與D/A轉(zhuǎn)換器4

4、 直接數(shù)字控制系統(tǒng)5. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6. 提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的措施基本要求：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及提高計(jì)算機(jī)控制可靠 性的措施。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字控制系統(tǒng)。難 點(diǎn)：正確理解A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、主要參數(shù)及選擇原則；直接數(shù)字控 制系統(tǒng)的基本算法及改進(jìn)算法。第六章 典型過程控制系統(tǒng)應(yīng)用方案（1.5學(xué)時(shí)） 單回路控制系統(tǒng)的應(yīng)用基本要求：單回路控制系統(tǒng)的應(yīng)用。重 點(diǎn)：單回路控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。難 點(diǎn)：單回路控制系

5、統(tǒng)的設(shè)計(jì)（被控參數(shù)及控制系數(shù)選擇、過程檢測控制儀表的選用）。實(shí)驗(yàn)教學(xué)：上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)（4學(xué)時(shí)）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基本要求：熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理；分析分別用P、PI調(diào)節(jié)時(shí)的過程圖形曲線；定性地研究P、PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。重 點(diǎn)：單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理；P、PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。難 點(diǎn)：P、PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定。第一章控制系統(tǒng)的基本概念1什么叫生產(chǎn)過程自動(dòng)化？生產(chǎn)過程自動(dòng)化主要包含了哪些內(nèi)容？答：利用自動(dòng)化裝置來管理生產(chǎn)過程的方法稱為生產(chǎn)過程自動(dòng)化。主要包含：自動(dòng)檢測系統(tǒng)信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪幾個(gè)環(huán)

6、節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語有哪些？答：一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩大部分組成： 一部分是起控制作用的全套自動(dòng)控 制裝置，包括測量儀表，變送器，控制儀表以及執(zhí)行器等；另一部分是自動(dòng)控制 裝置控制下的生產(chǎn)設(shè)備，即被控對(duì)象。自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語有：被控變量y被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，即需要控制的工藝參數(shù)，如鍋爐汽包的水位，反應(yīng)溫度；給定值（或設(shè)定值）ys對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過程中被控變量的期望值；測量值ym 由檢測原件得到的被控變量的實(shí)際值；操縱變量（或控制變量）m受控于調(diào)節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實(shí)現(xiàn)控 制作用的變量稱為操縱變量，是調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)；干擾f引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量

7、以外的各種因素； 偏差信號(hào)（e） 被控變量的實(shí)際值與給定值之差，即 e=ym - ys 控制信號(hào)u控制器將偏差按一定規(guī)律計(jì)算得到的量。3. 什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖？它與工藝流程圖有什么不同？答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合 點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。 其中每一個(gè)分塊代表系統(tǒng)中 的一個(gè)組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 方塊間用帶有箭頭 的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。 采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組 成部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研 究。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號(hào)、代

8、號(hào)，表示出工藝過程選用的化工 設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接， 借以表達(dá)在一個(gè)化工生產(chǎn)中物料 和能量的變化過程，即原料 -成品全過程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。4. 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，什么是干擾作用？什么是控制作用？兩者有什么關(guān)系？ 答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對(duì)象并引起被控變量偏離給定值的作用； 控制作用是由控制器或執(zhí)行器作用于被控對(duì)象，通過改變操縱變量克服干擾作用，使被控變量保持在給定值，兩者的相同之處在于都是施加于被控對(duì)象的作用， 不同之處在于干擾作用是使被控變量偏離給定值，而控制作用是使被控變量接近 給定值。5. 什么是閉環(huán)控制？什么是開環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為什么必

9、須是一個(gè)閉環(huán)負(fù) 反饋系統(tǒng)？答：閉環(huán)控制是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控 制，即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量， 而被控變量又通過自動(dòng)控制裝置 去影響操縱變量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看， 構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。開環(huán)控制是指控 制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動(dòng)控制裝置去影響操縱變 量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。定值控制系統(tǒng)要求給定值恒定不變， 控制系統(tǒng)的輸出即被控變量應(yīng)穩(wěn)定在與給定值相對(duì)應(yīng)的工藝指標(biāo)上，或在工藝指標(biāo)的上下一定范圍內(nèi)變化，因此需要閉環(huán)控制。另外負(fù)反饋其反饋信號(hào)的作用方

10、 向與設(shè)定信號(hào)相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基本條件，因此定值控制系統(tǒng)必須是一個(gè) 閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。6. 在圖1-11的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某 一設(shè)定值。試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖；方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出 信號(hào)是什么？整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)又是什么？系統(tǒng)在遇到干擾作用（如冷物料流量突然增大 ）時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的？答：如圖所示為該控制系統(tǒng)的方框圖該控制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號(hào)如圖所示。整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)為：給定 值ys,干擾作用f，輸出為熱物料出口溫度T，當(dāng)冷物料流量增大，則出口溫度y減小，TT檢測后所得ym減小，偏差信號(hào) e=ym-ys1,n十

11、 時(shí)的過度過程曲線？答：如圖所示：nx，單調(diào)過程10. 表示衰減振蕩過程的控制指標(biāo)有哪些?答：表示衰減振蕩過程的控制指標(biāo)有: 最大偏差A(yù)指過渡過程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第 一個(gè)波的峰值與給定值的差。 衰減比n過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比。 回復(fù)時(shí)間(過渡時(shí)間)ts指被控變量從過渡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的時(shí) 間間隔，即整個(gè)過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間。 差e(x)指過渡過程終了時(shí)被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。 振蕩周期T過渡過程的第一個(gè)波峰與相鄰的第二個(gè)同向波峰之間的時(shí)間 間隔，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。第二章過程裝備控制基礎(chǔ)1什么是被控對(duì)象的特性？表征被控對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？

12、它們的物理意義是什么？答：所謂被控對(duì)象的特性，是指當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)， 其輸出變量 隨時(shí)間的變化規(guī)律（包括變化的大小，速度），描述被控對(duì)象特性的參數(shù)有放大 系數(shù)K，時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t 。K被控對(duì)象重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與輸入變化量之比。由于放大 系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù) 是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。T時(shí)間常數(shù)是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變 化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間?；虍?dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到 新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間。時(shí)間常數(shù)T是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因 此是對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)

13、。T 滯后時(shí)間 是純滯后T 0時(shí)間和容量滯后T c的總和。輸入變量的變化落后于輸入變量變化的時(shí)間稱為純滯后時(shí)間， 純滯后的產(chǎn)生一般 是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。 容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣?能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。滯后時(shí)間 T也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性 的重要參數(shù)。2. 為什么說放大系數(shù)是對(duì)象的靜態(tài)特性，而時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間是動(dòng)態(tài)特性？ 答：放大系數(shù)K表達(dá)了被控對(duì)象在干擾作用下重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性能，是不 隨時(shí)間變化的參數(shù)，所以K是被控對(duì)象的靜態(tài)特性參數(shù)。時(shí)間常數(shù)反映了被控 對(duì)象受到輸入作用后，輸入變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值的快慢，它決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)過程的 長短，所以是動(dòng)態(tài)特性參數(shù)

14、。滯后時(shí)間也是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。3. 什么是被控對(duì)象的控制通道？什么是干擾通道？答：對(duì)一個(gè)被控對(duì)象來說，輸入量是擾動(dòng)量和操縱變量，而輸出是被控變量。由 對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系稱為通道。 操縱變量至被控變量的信號(hào)聯(lián) 系稱為控制通道；擾動(dòng)量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為擾動(dòng)通道。4. 在控制系統(tǒng)中，對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)，滯后時(shí)間對(duì)控制有什么影響？ 答：對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)（K，T，t ）對(duì)控制作用的影響是不 同的。對(duì)于控制通道：放大系數(shù) K大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也小；放大系數(shù)K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化

15、緩慢。但 K太大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過 強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù) T大，則被控變量的變化比較緩慢，此時(shí) 對(duì)象比較平穩(wěn)，容易進(jìn)行控制，但過渡過程時(shí)間較大；若時(shí)間常數(shù)T 小,則被控 變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)太大或太小，在控制上都將存在一定困難， 因此，需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。滯后時(shí)間T的存在，使得控制作用總是落后于被控變量的變化， 造成被控 變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時(shí)間T。對(duì)于擾動(dòng)通道：放大系數(shù)K大對(duì)控制不利，因?yàn)楫?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量 的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；而放大系數(shù) k小，即使擾動(dòng)較大，對(duì)被

16、控 變量仍然不會(huì)產(chǎn)生多大影響。時(shí)間常數(shù)T大，擾動(dòng)作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對(duì)象較易控制。純滯后的存在，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲T0時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng) 的品質(zhì)；而容量滯后的存在，則將使階躍擾動(dòng)的影響趨于緩和，被控變量的變化 相應(yīng)也緩和些，因此，對(duì)系統(tǒng)是有利的。5. 試從圖2-58某對(duì)象的反應(yīng)曲線中，表示出該對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)和滯 后時(shí)間。解：如圖所示:k=H( ) H(O)=H( )H(0)x( ) x(0)qvi55T如圖所示，以起始速率變化至新穩(wěn)態(tài)值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,T= ti to , 0 0 , c如圖所示，不存在容量滯后，c 06. 什么是調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律？調(diào)節(jié)器有哪幾

17、種基本控制規(guī)律？ 答：調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化的規(guī)律或是指控制 器的輸出信號(hào)P與輸入偏差信號(hào)e之間的關(guān)系。常用的基本調(diào)節(jié)規(guī)律有：位式，比例，積分，微分等，以及它們的組合控制規(guī)律 如 PI, PD, PID。7什么是雙位控制，比例控制，積分控制，微分控制，它們各有什么特點(diǎn)？ 答：位式控制器的輸出只有幾個(gè)特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有幾個(gè)特定的 位置。最常見的是雙位控制。，它們輸出只有兩個(gè)數(shù)值（最大或最?。?，其執(zhí)行 機(jī)構(gòu)只有兩個(gè)特定的位置（開或關(guān)）。位式控制器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。但它的控制作用不是 連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化

18、將是一個(gè)等幅振蕩過 程，不能使被控變量穩(wěn)定在某一數(shù)值上。 積分控制（P）是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)變化量 與輸入信號(hào)變化量e（t）成比例關(guān) 系：，-比例放大系數(shù)，比例控制的伏點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)，其缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時(shí)，控制結(jié)果有余差存在，即比例控制不能消除余差，因此只在對(duì)被控變量要求不高的場合，才單獨(dú)使用比例控制。 積分控制（I）:調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的積分成正比，即:式中-積分速度，-積分時(shí)間。積分規(guī)律的特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。由 于輸出變化量總要滯后于偏差的變化， 因此不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響， 加 劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來，故不單獨(dú)使用積分控制規(guī)律。

19、微分控制（D）-指調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的變化速度成正比。 即。-微分時(shí)間。微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性；由于其輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的存在無關(guān)，因此，不能克服確定不變的偏差。故也不單獨(dú)使用。8 什么是余差？為什么單純的比例控制不能消除余差積分控制消除余差。 答：余差是指過渡過程終了時(shí)，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與測定值之差。比例調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差具有對(duì)應(yīng)的比例差系，要使調(diào)節(jié)器有輸出，就必須要有偏差存在，因此，比例調(diào)節(jié)控制不能消除余差。積分控制其輸出 信號(hào)的大小不僅與輸入偏差信號(hào)的大小有關(guān)，還取決于偏差存在時(shí)間長短。只要 有偏差

20、，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷變化，偏差存在的時(shí)間越長，輸出信號(hào)的變化量就 越大，只有存在偏差身先等于的情況下，積分調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)才能相對(duì)穩(wěn)定， 因此積分控制作用是力圖消涂余差。9.為什么積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用？答：積分控制其輸出變化總是滯后于偏差， 不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，加 劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來， 因此工業(yè)過程控制中，通常不單獨(dú) 使用積分控制規(guī)律。10 比例、積分、微分、控制分別用什么量表示其控制作用的強(qiáng)弱？并分別說 明它們對(duì)控制質(zhì)量的影響。答:比例一一比例度是反映比例控制器的比例控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)。比例度越大，表示比例控制作用越弱。減少比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏差

21、也越短， 系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低；其過渡過程逐漸以衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散振蕩。 積分控制一一積分時(shí)間Ti表示積分控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)，積分時(shí)間越小，表 示積分控制作用越強(qiáng)。積分時(shí)間 Ti的減少，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)性能 變差，但能加快消除余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度，最大偏差減小。 微分控制一一微分時(shí)間Td是表示微分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。如微分時(shí)間 Td越大，表示微分控制作用越強(qiáng)。增加微分時(shí)間 Td，能克服對(duì)象的滯后，改善 系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 但微分作用不能太大，否則有可能引起系 統(tǒng)的高頻振蕩。11 試畫出在階躍作用下，比例、比例積分、比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出特征

22、曲線。AAAtTitt12 比例積分微分調(diào)節(jié)器有什么特點(diǎn)?答：比例積分微分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是：在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行微分調(diào)節(jié)可提高 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)行積分調(diào)節(jié)可消除余差，所以這種調(diào)節(jié)器既能快速進(jìn)行調(diào)節(jié)， 又能消除余差，具有良好的調(diào)節(jié)性能。 調(diào)節(jié)作用可通過調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膮?shù)，比例度，積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td面改變。13. 在比例積分微分調(diào)節(jié)器中可以調(diào)整的參數(shù)有哪幾個(gè) ？試說明調(diào)下整其中一個(gè) 參數(shù)時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)器的控制作用有什么影響？答:在PID調(diào)節(jié)器中，比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間三個(gè)參數(shù)可以調(diào)整，從而可獲 得較高的控制質(zhì)量。如比例度增大，則比例控制作用減少弱，當(dāng)時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為積分微分調(diào)節(jié)器，當(dāng)Ti積

23、分時(shí)間 時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為比例微分控制器， 當(dāng)Td時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為PI即比例積分控制。14. 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？答：當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝完成后，系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)及其被控對(duì)象各通道的特征 不能改變了，而唯一能改變的就是調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即調(diào)節(jié)器的比例度、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td。通過改變這三個(gè)參數(shù)的大小，就可以改變整個(gè)系統(tǒng)的性能， 獲得較好的過渡過程和控制質(zhì)量。調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的目的就是按照己定的控制系 統(tǒng)求取控制系質(zhì)量最好的調(diào)節(jié)器參數(shù)，工程上常用的整定方法有： 經(jīng)驗(yàn)試湊法 根據(jù)被控變量的性質(zhì)在己知合適的參數(shù)（經(jīng)驗(yàn)參數(shù)）范圍內(nèi) 選擇一組適當(dāng)?shù)闹底鰹檎{(diào)節(jié)器的參

24、數(shù)值，然后直接在運(yùn)行的系統(tǒng)中，人為地 加上階躍干擾，通過觀察記錄儀表上的過渡曲線，并以比例度、積分時(shí)間、 微分時(shí)間對(duì)過渡曲線的影響為指導(dǎo)，按照某種順序反復(fù)試湊比例度、積分時(shí) 間、微分時(shí)間的大小，直到獲得滿意的過渡過程曲線為止。 臨界比例度法首先求取比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過程時(shí)的比例度和振蕩周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)節(jié)器參數(shù) 衰減曲線法一一以在純比例下獲得 4： 1衰減振蕩曲線為參數(shù)整定和依據(jù)， 方法同臨界比例度法，獲得4: 1衰減曲線的Ts、，然后求解相應(yīng)的值。15. 調(diào)節(jié)器控制規(guī)律選擇的依據(jù)是什么？答：關(guān)于控制規(guī)律選取可歸納為以下幾點(diǎn)： 簡單控制系統(tǒng)適用于控制負(fù)荷變化較

25、小的被控變量，如果負(fù)荷變化較大，無 論選擇哪種調(diào)節(jié)規(guī)律，簡單控制系統(tǒng)都很難得到滿意的控制質(zhì)量，此時(shí)，應(yīng) 設(shè)計(jì)選取用復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 在一般的控制系統(tǒng)中，比例控制是必不可少的，當(dāng)廣義對(duì)控制通道時(shí)間常數(shù) 較少，負(fù)荷變化較小，而工藝要求不高時(shí)，可選擇單純的比例規(guī)律，如貯罐 液位，不太重要的壓力等參數(shù)控制。 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較，負(fù)荷變化較小，而工藝要求無余差時(shí)，可選用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，如管道壓力，流量等參數(shù)的控制。 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容量滯后較大時(shí)，應(yīng)引入微分作用，如 工藝充許消除余差，可選用比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律；如工藝要求無余差時(shí)，則選 用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，如溫度，成分，PH等參數(shù)

26、控制。 如果被控對(duì)象傳遞參數(shù)可用近似，則可根據(jù)對(duì)象的可控比t/T選擇哪個(gè)調(diào)節(jié) 器的調(diào)節(jié)規(guī)律。當(dāng)t/T時(shí)，選用P或PI；當(dāng) 時(shí)，選PD或PID ;當(dāng) 時(shí)，采 用簡單控制系統(tǒng)往往不能滿足控制要求，這時(shí)應(yīng)選用復(fù)雜控制系統(tǒng)。16. 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，必須確定和考慮哪些方面的問題？答：設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，首先應(yīng)對(duì)被控對(duì)象做全面的了解。 除被控對(duì)象的動(dòng)靜態(tài) 特征外，對(duì)于工藝過程，設(shè)備等也需要比較深入的了解；在此基礎(chǔ)上，確定正確的控制方案， 包括合理地選擇被控變量與操縱變量， 選擇 合適的檢測變送元件及檢測位置， 選用恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行行器，調(diào)節(jié)器以及調(diào)節(jié)器控制 規(guī)律待，最后將調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定到最佳值。17 什么是串級(jí)

27、控制系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？什么情況下采用串級(jí)控制？答：串級(jí)控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征面得出的。它是由主、副兩個(gè)控制器串接工作的，主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出操縱控制閥， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)主變量的定值控制。它的特點(diǎn)有：能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾。 能改善被控對(duì)象的特征，提高 了系統(tǒng)克服干擾的能力。主回路對(duì)副對(duì)象具有“魯棒性”，提高了系統(tǒng)的控制 精度。串級(jí)控制系統(tǒng)主要就用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)面頻 繁，負(fù)荷變化大，對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場合。18. 串級(jí)控制系統(tǒng)中心副回路和主回路各起什么作用？為什么？兩個(gè)答：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)串聯(lián)工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)

28、控制 系統(tǒng)。一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)在里面，稱為副環(huán)或副回路，在控制系統(tǒng)中起“粗調(diào)”的作 用；一個(gè)閉環(huán)在外面，稱為主環(huán)或主回路，用來完成“細(xì)調(diào)”的任務(wù)，以保證被 控變量滿足工藝要求。由于串級(jí)控制系統(tǒng)由兩套檢測變送器、兩個(gè)調(diào)節(jié)閥、被控對(duì)象和一個(gè)調(diào)節(jié)閥組成，其中兩個(gè)調(diào)節(jié)閥器串聯(lián)起來工作，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的 輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值， 后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出才送給調(diào)節(jié)閥。 因此一個(gè) 是粗調(diào)，一個(gè)是細(xì)調(diào)。19. 圖2-59是聚合釜溫度與流量的串級(jí)控制系統(tǒng)。 說明該系統(tǒng)的主、副對(duì)象，主、副變量，主、副調(diào)節(jié)器各是什么? 試述該系統(tǒng)是如何客觀實(shí)現(xiàn)其控制作用？解：該系統(tǒng)的主對(duì)象：聚合釜副對(duì)象：冷卻水進(jìn)口管路主變量：聚合釜溫度

29、副變量：冷卻水流量主調(diào)節(jié)器：溫度調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器：流量調(diào)節(jié)器如圖所示：冷卻水流量若減小，首先由流量檢測變送，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整冷卻水閥門開度，開度增加；同時(shí)由于流量減少使聚合釜由溫度 T升高。從而使溫度穩(wěn)定在工橄要求范圍內(nèi)20 什么是前饋控制系統(tǒng)？應(yīng)用在什么場合？答：前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它是測量進(jìn)入過程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值 變化），并按其信號(hào)產(chǎn)生合適的控制作用去改變操縱變量，使被控變量維持在設(shè) 定值上。前饋控制主要用于下列場合：干擾幅值大面頻繁，對(duì)被控變量影響劇烈， 單純反饋達(dá)不到要求時(shí)；主要干 擾是可測不可控的變量；對(duì)象的控制通道滯后大，反饋控制不即時(shí)，控制質(zhì)量差時(shí)，可采用前饋一反饋控

30、制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。21. 什么是比值控制系統(tǒng)？它有哪幾種類型？答：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的參數(shù)符號(hào)一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)， 稱為比值控制系 統(tǒng)，它主要有定比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。其中定比值系統(tǒng)有三類： 開環(huán) 比值控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。22. 選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？應(yīng)用在什么場合？答：選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是使用選擇器，可以在兩個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出端， 或在幾個(gè)變送器輸出端對(duì)信號(hào)進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不同的工況，主要應(yīng)用在對(duì)不穩(wěn)定工況的控制，可以保證生產(chǎn)工藝過程的安全操作，盡量減少開，停車中的不穩(wěn)定工況。23. 均勻控制的目的和特點(diǎn)是什么？答：均勻控制系統(tǒng)的目的

31、是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個(gè)變量之間能夠互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是其控制結(jié)果不像其他控制系統(tǒng)那 樣，不是為了使被控變量保持不變可，而是使兩個(gè)互相聯(lián)系的變量都在允許的范 圍內(nèi)緩慢地變化。第三章過程檢測技術(shù)1. 寫出測量方程式，以及測量三要素，并舉例說明。答：測量方程式： 為被測量，x為測量值，u為測量單位。測量過程三要素為：測量單位，測量方法，測量儀器與設(shè)備。舉例：如液柱式溫度計(jì)測量溫度。2. 簡述直接測量法與間接測量法的定義，指出它們的異同及使用場合？答：直接測量法一指被測量與單位能直接比較得出比值， 或者儀表能直接顯示出 被測參數(shù)值的測量方法；間接測量法一通過測量與被測

32、量有一定函數(shù)關(guān)系的其他 物理量，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測量的數(shù)值，稱為間接測量法。相同之處在于都是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中一些物理量的測量，都包含測量三要素。不同之處在于直接 測量測量過程簡單方便，應(yīng)用廣泛；間接測量過程較復(fù)雜，只有在誤差較大或缺 乏直接測量儀表時(shí)才采用。3. 測量儀表的主要性能指標(biāo)有哪些？傳感器的主要特性有哪些？答：測量儀表的主要性能指標(biāo)有技術(shù)， 經(jīng)濟(jì)及使用三方面的指標(biāo)，其中技術(shù)方面 的有：誤差，精度等級(jí)，靈敏度，變差，量程，響應(yīng)時(shí)間，漂移等；經(jīng)濟(jì)方面的 有：使用壽命，功耗，價(jià)格等；使用方面的有：操作維修是否方便，運(yùn)行是否可 靠安全，以及抗干擾與防護(hù)能的強(qiáng)弱，重量體積的大小，自動(dòng)化程度

33、的高低等。 傳感器的主要特性有：準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性，靈敏性。4. 舉例說明系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方法。答：系統(tǒng)誤差是由于測量工具本身的不準(zhǔn)確或安裝調(diào)整得不正確，測試人員的分辨能力或固有的讀數(shù)習(xí)慣，測量方法的理論根據(jù)有缺陷或采用了近似公式等原因產(chǎn)生的測量值與真值的偏差。系統(tǒng)誤差的絕對(duì)值和符號(hào)或者保持不變，或者在條 件變化時(shí)按某一規(guī)律變化。如儀表零位未調(diào)整好會(huì)引起恒值系統(tǒng)誤差。隨即誤差是由于測量過程中大量彼此獨(dú)立的微小因素對(duì)被測值的綜合影響而產(chǎn)生的測量 值與真值的偏差，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)料的方式變化。如氣溫的變化。粗大誤差一是由于測量操作者的粗心，不正確地操作，實(shí)驗(yàn)條件的突

34、變或?qū)嶒?yàn)狀況未 達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等原因造成的明顯地歪曲測量結(jié)果的誤差。減小誤差的方法：系統(tǒng)誤差：應(yīng)盡量減少或消除系統(tǒng)誤差的來源。首先檢查儀表本身的 性能是否符號(hào)要求；其次仔細(xì)檢查儀器是否處于正常工作條件，如環(huán)境條件及安裝位置等是否符合技術(shù)要求，零位是否正確；此外還應(yīng)檢查測量系統(tǒng)和測量方法 本身是否正確。隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤差，因此 首先從結(jié)構(gòu)，原理上盡量避免采用存在摩擦的可動(dòng)部分；采用減小噪聲的裝置， 并采用抗干擾能力強(qiáng)的測量儀器。對(duì)于粗大誤差應(yīng)端正科學(xué)研究態(tài)度，并認(rèn)真 分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。5. 試述絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差及引用誤差的定義，舉例說明各自的用途。答：

35、絕對(duì)誤差一儀表指示值與被測變量的真值之間的代數(shù)差，即x x A，可表示儀表基本誤差限：a。相對(duì)誤差一測量的絕對(duì)誤差與被測變量的約定真值（實(shí)際值）之比，即用-100%6%，可表示儀表的基本誤差限與絕對(duì)誤差相比較，相對(duì)誤差x更能說明測量結(jié)果的精確程度，如溫度升測量顯示值為57C，時(shí)間溫度為60C， 則：=57-60=-3 100%5.0%， 60若實(shí)際為30C，測量顯示值為27C，則：=-3C， 100%10.0%，顯然此時(shí)的相對(duì)誤差比前者大。30引用誤差一絕對(duì)誤差與儀表的量程之比，用引用誤差表示的儀表基本誤差限為：q - 100% d%， s如溫度計(jì)的量程為100C，貝U其引用誤差q100%10

36、03%，根據(jù)允許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級(jí)。6.檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：輸入量/A12345示量/A1.101.983.014.085.02(1) 試求儀表各示值的絕對(duì)誤差，實(shí)際相對(duì)誤差，示值相對(duì)誤差和引用誤差(2) 確定儀表的精度等級(jí)。解： 1-1.102-1.983-3.014.-4.085-5.02絕對(duì)誤差：x x人；相對(duì)誤差：，A0示值相對(duì)誤差：xx，引用誤差：q Sx所以數(shù)值計(jì)算列表如下:Ao12345X1.101.983.014.085.02x x A00.1-0.020.010.080.02X 入0.1-0.010.00330.020.004X0.091-

37、0.01010.00330.01960.004X q S0.020.0040.0020.040.004儀表的精度等級(jí)Qqmax 2%，故該儀表的精度等級(jí)為27.對(duì)某物理量經(jīng)過20次測量，得到如下數(shù)據(jù):324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14分別用3準(zhǔn)則和肖維耐準(zhǔn)則判斷有無粗差，并求該測量的計(jì)算平均值X，標(biāo)準(zhǔn)差和極限誤差，寫出測量結(jié)果表達(dá)式1 n解：n=20，平均值X = xin i 11 2020

38、 i 1Xi324.11 ，剩余誤差：ViXi X ，即:-0.03-0.08-0.0900.03-0.0400.030.080.120.07-0.080.01-0.030.050.01-0.050.10.03標(biāo)準(zhǔn)差max 0.121Vi20.064，標(biāo)限誤差n 1 i 1(1)3準(zhǔn)則：3 =0.192, Vmax 0.12 3因此該組數(shù)中無壞值。(2) 肖維耐準(zhǔn)則：依表3-1可知n=20時(shí)，k =2.240.14336，Vmax 0.12 k ，故該組數(shù)中無壞值。極限誤差max0.12，測量結(jié)果:x0 x 324.118.用一溫度計(jì)測量某介質(zhì)溫度，40%的讀數(shù)誤差小于0.5，用線性插值法估計(jì)

39、該溫度升的標(biāo)準(zhǔn)差，并計(jì)算誤差小于 0.75的概率。解：( 1)(z)p| x|2 z蘭z=e2dzz2e 2 dz 1 ，z 0.520.6985z 0.530.7019由此推得0.7時(shí)，z 0.5205由已知條件知(z)0.4，查概率積分表得:匸e 2 dz0.7時(shí) z=0.5205,0.96 1z 0.5 0.5205，得：(2) z 0.75，得：z 0.781查表得：z 0.78時(shí)，(z) = 2 0.7823 1 =0.5646即誤差小于0.75,概率為0.56469. 現(xiàn)有精度等級(jí)為1.5A級(jí)，2.0B級(jí)和2.5C級(jí)的三塊儀表，測量范圍分別為0: 100 C，50: 550 C和1

40、00: 500 C，現(xiàn)需測量500 C左右的溫度，要求測量的相對(duì)誤差不超過2.5%，選用哪塊表合適？解：根據(jù)測量范圍，選擇 B，C兩塊表，A表排除。B 表:q=2%=.02=irmax0.02 550( 50)12 Cmax125000.024 2.4% 2.5%故B表合適。C 表：q=2.5%=0.025=-maxmax0.025 500 ( 100)15 C155000.033%2.5%故C表不合適。綜上所述選用B表即2.0級(jí)，量程 的儀表。10. 檢定一臺(tái)測量范圍為 的位移測量儀表，結(jié)果如下:（1）試畫出上下行程的輸入輸出特性曲線；（2）求該儀表的線性度（以上行曲線為例）；（3）確定該表

41、的回差（遲滯誤差）解：已知數(shù)據(jù)：位移 /mm 0 0.51.0 1.52.02.53.0 3.5 4.04.55.05.5上行程示值/mm:0 0.340.691.061.411.772.042.452.813.67 4.07 4.37下行程示值/mm：0 0.400.771.141.52 1.902.272.653.023.72 4.06 4.376.03.203.3854.543.532.521.510.500123456（1）如圖所示，上下行程曲線（2） LhmaxYmax2.04 0.7199 360.01995 100%2%（3）hmaxYmax2.272.0463.8%11 概述膨

42、脹式溫度計(jì)的工作原理與主要特點(diǎn)：答：膨脹式溫度計(jì)是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來測溫的。主要特點(diǎn)：玻璃液體：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度高，價(jià)格低廉；測量上限 和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳。雙金屬；結(jié)構(gòu)緊湊，牢固，可靠； 測量精度較低，量程和使用范圍有限。12熱點(diǎn)偶有那些特點(diǎn)？用普通導(dǎo)線和補(bǔ)償導(dǎo)線作熱電偶的延長線，效果有何不 同？試證明補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償作用。tn答：熱電偶的特點(diǎn)有：測量精度教高，性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單, 易于制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，便于 信號(hào)遠(yuǎn)傳和象現(xiàn)多點(diǎn)切換測；測量范圍廣，可達(dá)200 2000C，形式多樣，適用于各種測量條件。選用補(bǔ)償導(dǎo)線要 求其在一定溫度范

43、圍內(nèi)與所連接的熱電偶具有相同的熱電 特性，型號(hào)相配，極性連接正確。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用證明： 如圖所示：回路中電勢為：E= Eab （t，t1 ）+ Ecd （t1，t0 ）由補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)得：Ecd （t1,t0 ） =Eab（t1,t0） E= Eab （t，t1 ）+ Eab （t1，t0 ）= Eab （t，t0 ）補(bǔ)：用普通導(dǎo)線做熱電偶得延長線要求引入兩端得溫度相同熱電勢不同，故一般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依然是現(xiàn)場溫度。 而用補(bǔ)償導(dǎo)線卻可以將冷端溫 度現(xiàn)場溫度分開，利于測量。13用兩只分度號(hào)為K的熱電偶測量A區(qū)與B區(qū)的溫差，連接方法如圖3 79所示。若 （1）tA 220C0 ， t

44、B 20C0（2） tA 200C0， tB 500C試分別求兩種情況下的示值誤差，并解釋為何與實(shí)際溫差不同 解：查熱電偶分度號(hào)表：K 型熱電偶:20 C 200 C 220 C 500E:0.798mv 8.137mv 8.937mv 20.640mv E=8.938-0.798=8.140mv反查K熱電偶分度號(hào)表:201 C -8.177mv內(nèi)析求得： t=200.075 C(2) E=20.640-8.137=12.503 C反查 K分度號(hào)表:307-12.498 C ; 308-12.539 C內(nèi)析求得: t=307.12 C分析原因：低溫度下熱電勢與溫度線性關(guān)系較好，高溫時(shí)誤差較大。

45、14. 用分度號(hào)為S的熱電偶與動(dòng)圈儀表構(gòu)成的測溫系統(tǒng)，冷端補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫 度在 20C .圖 3-80 中,t=1300 C , t1=80 C ,t2=25 C ,t0=30 C；動(dòng)圈儀表的機(jī) 械零位為0C,試求：(1)儀表的示值溫度是多少；(2)如何處理可使示值與實(shí)際溫 度相符；(3)把補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線時(shí)，示值變?yōu)槎嗌伲拷?如圖所示：z(1)查S型熱電偶的分度號(hào)表：t/ C 13003025E/mv13.1550.173 0.142由 E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)即 E(1300,30) = E(1300,0)-E(30,0)=13.155-0.173=12.982mv查

46、表,12.982mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1286 C ,即儀表顯示的溫度為1286 C 。(2) 由于補(bǔ)償電橋是在20 C時(shí)平衡的，因此須將儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20 處，即可使示值與實(shí)際溫度相符。t0 t1 80C。(3) 若將補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線，則，則 E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv查表12.653mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1258.5 C ,即示值變?yōu)?258.5 Co15. 用分度號(hào)為Cu50的熱電阻測得某介質(zhì)的溫度為 84C，但經(jīng)檢定，該電阻R0=50.4Q ,電阻溫度系數(shù) a =4.28 X 10-3/ C .試求介質(zhì)的

47、實(shí)際溫度。解：在-50 C150C的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度是線性關(guān)系：Rt Rto 1 t to查得他 t = 84C 時(shí) R= 67.97 Q刖 67.9750.41 4.28 10 3 t 0即：t 81.5C016. 用U型管壓力計(jì)（封液為水銀）測溫度管道中水的壓力。壓力計(jì)在管道下面1.5M （至肘管端口）處，壓力計(jì)同大氣一側(cè)肘管內(nèi)水銀面距口80mm兩管水銀面高度h=140mm求水的表壓力（Pa）解：如圖所示：1-1截面壓力相等，即：P/K水 g(hi h2 h3)= Pa水銀gh3表壓P表 Pk Pa7水艮 gh3水 g h1 h2 h33313.6 109.8 0.14 1 109.8

48、1.5 0.08 0.141803.2 Pa17四個(gè)應(yīng)變片R1, R2（在上面），R3,R4 （在下 面）如圖3-81所示貼于梯形片簧，片簧以懸臂形 式固定。（1）畫出應(yīng)變片接成直流氣橋形式的電路圖；（2）當(dāng)片簧受力P的作用時(shí)，貼片處產(chǎn)生350卩的應(yīng)變，供橋電壓10V,R R2 Rs R4 R，應(yīng)變片靈敏系數(shù)為2,求電橋輸出參考：化工測量及儀表范玉文主編P31Q R-R2R3R4 RUoR2 Ri4R2(R2R4u R-R2R4R3-(1 2 4 3)4R18.液體式壓力計(jì)有哪些主要類型？試分析其誤差答：液柱式壓力計(jì)主要有：U型管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和微壓力計(jì)。以U型管壓力計(jì)：誤差產(chǎn)生主要有以下

49、幾方面： a讀數(shù)誤差，消除視察。b溫度 變化產(chǎn)生液體p變化，產(chǎn)生測量誤差，故須修正。c安裝誤差：當(dāng)U型管安裝 不直時(shí)會(huì)產(chǎn)生安裝誤差。d毛細(xì)現(xiàn)象，修正19 試述彈簧管壓力計(jì)彈簧管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與測壓原理。答：彈簧管壓力計(jì)由彈簧管壓力感應(yīng)元件和放大指示機(jī)構(gòu)兩部分組成，前者是彎成圓弧狀的空心管子，一端固定(作為壓力輸入端)；另一端自由，作為位移輸 出端，接放大指示機(jī)構(gòu)。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。測壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移與被測壓力之間近似線性關(guān)系， 即通過測量自由端的位移，可直接測得相應(yīng)的被測壓力大小。20 已知被測壓力在范圍0.71MPa內(nèi)波動(dòng)，要求測量的絕對(duì)誤差不得超過0.02MP

50、a,試選定彈簧管壓力的量程和精度等級(jí)。 可供選用的壓力計(jì)量程系列為：0 0.6MPa; 02.5MPa.maxM min1s32 s30.71s 2.1MPas 1.5MPa故選用01.6MPa精度等級(jí)：max故選用精度等級(jí)為0.02100%1.2501.6MPa的儀表。21 轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有幾種，是如何分度的。答：轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有 3種，一種是玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其錐型管是電 玻璃制成，并在管壁標(biāo)有流量刻度，直接根據(jù)轉(zhuǎn)子的高度進(jìn)行讀數(shù)；另一類為電 運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，即將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；另一種為氣動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子 流量，將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)變?yōu)閴毫π盘?hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。22

51、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有哪幾部分組成，對(duì)各部分有哪些要求？答：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三部分組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流 裝置的設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用都有規(guī)定的技術(shù)要求， 規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見GB/T 262423 試比較節(jié)流裝置與轉(zhuǎn)子流量計(jì)在工作原理與使用特點(diǎn)上的異同點(diǎn)。答：工作原理使用特點(diǎn)節(jié)流裝置利用節(jié)流元件前后的差壓與流速之間的關(guān) 系，獲得被測流量的大小使用已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化， 使用范圍：管徑為501000mm測量范圍 1.5100000m3/h,但使用 產(chǎn)生的壓力損失大，精度 1 2%轉(zhuǎn)子 流量 計(jì)基于力平衡原理，利用錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流 體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，進(jìn)而獲得被測 流量的大小。相

52、同點(diǎn)：都是測流速然后得流量。使用已系列化，測量時(shí)若 介質(zhì)變化，應(yīng)修正，可測 小流量，結(jié)構(gòu)簡單，維修 方便，壓力損失小。缺點(diǎn)： 機(jī)械傳逆信號(hào)，儀表性能 和準(zhǔn)確度難以提高，轉(zhuǎn)子 易卡死，測量管徑范圍 4150mm測量范圍： 0.0013000m3/h,精度土 12.5%24 從渦輪流量計(jì)得基本原理分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出信號(hào)方法和使用要求。答：渦輪流量計(jì)得基本原理：流體對(duì)置于管內(nèi)渦輪得作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度在一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體得流速成正比。其結(jié)構(gòu)主要由：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換裝置，外殼以及信號(hào)放大電路等部分組成。輸出信號(hào)方法：將葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)電信號(hào)輸出， 經(jīng)進(jìn)一步放大整形 后獲得分撥信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)和單位換算可得到積累流量； 通過頻率一一 電流轉(zhuǎn)換單元可得到瞬時(shí)流量。使用要求：僅適用潔凈得被測介質(zhì)，通常在渦 輪前要安裝過濾裝置；流量計(jì)前后需由一定的直管段長度， 流量計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)？ 一般在常溫下用水標(biāo)定的，當(dāng)介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn) 行補(bǔ)償。25.已知：流體為過熱蒸汽