自動(dòng)化儀表與過程控制第5版考試必備

1、第一章 1.DDZ-型儀表為什么采用4-20mA DC作為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)絡(luò)信號(hào)？答：國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，DDZ-型儀表現(xiàn)場傳輸信號(hào)用4-20mA（DC).采用直流信號(hào),優(yōu)點(diǎn):是傳輸過程中易于和交流感應(yīng)干擾相區(qū)別，且不存在相移問題，可不受傳輸線中電感，電容和負(fù)載性質(zhì)的限制。采用電流制,優(yōu)點(diǎn)：首先可以不受傳輸線及負(fù)載電阻變化的影響，適用于信號(hào)的遠(yuǎn)程傳送，使用電流信號(hào)可直接與磁場作用產(chǎn)生正比于信號(hào)的機(jī)械力。以20mA表示信號(hào)的滿度值。4mA活零點(diǎn)：以滿度值的20%即4mA表示零信號(hào)，有利于識(shí)別儀表斷電，斷線的故障。兩線制：節(jié)省電纜，布線方便，有利于安全防爆。注：1. 精確度：去掉相對(duì)百分誤差的%，稱為儀表的精確度

2、。2. 靈敏度：測量儀表對(duì)被測參數(shù)變化的敏感程度。3. 靈敏限：儀表能感受并發(fā)生動(dòng)作的輸入量的最小值（越小精度越高，靈敏限最小刻度值）4. 變差：在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對(duì)被測參量進(jìn)行反復(fù)測量時(shí)，所產(chǎn)生的最大差值與測量范圍之比稱為變差。應(yīng)盡量減小變差的數(shù)值，一個(gè)儀表的變差越小，輸出的重復(fù)性和穩(wěn)定性越好.5.有一型熱電偶溫度變送器量程為0-1000，求輸入分別為-100、0、200、500、1200時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出？解：由題知，1000=20-4=16mA,即500=8+4=12mA0=4mA,200=16/5+4=7.2mA,-100=4mA,1200=20mA2.熱電偶的測溫原理是什

3、么，何為冷端補(bǔ)償，何為補(bǔ)償導(dǎo)線？答：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同，回路中就會(huì)出現(xiàn)熱電動(dòng)勢，并產(chǎn)生電流。冷端補(bǔ)償：用熱電偶時(shí)常需保持冷端溫度恒定，在工業(yè)測量儀表中通常在電路中引入一個(gè)隨冷端溫度變化的附加電動(dòng)勢自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度的變化，以保持測溫精度。導(dǎo)線補(bǔ)償：為工業(yè)選用較低溫度下（100下）與所用熱電偶的熱-電特性相近的廉價(jià)金屬，作為熱電偶在低溫區(qū)的替代品，稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。3.熱電偶溫度變送器輸入電橋的作用？試畫圖分析.答：基本結(jié)構(gòu)為：輸入電路，放大電路，反饋電路。輸入電橋的作用是：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償與零點(diǎn)調(diào)整的作用。原理：如圖橋路在半邊是產(chǎn)生冷端溫度補(bǔ)償電動(dòng)勢的，由

4、銅絲繞制的電阻安裝在熱電偶的冷端接點(diǎn)處，當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，利用銅絲電阻隨溫度變化的特性，向熱電偶補(bǔ)充一個(gè)由冷端溫度決定的電動(dòng)勢作為補(bǔ)償。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，熱電動(dòng)勢下降，但由于增值，在的兩端的電壓增加，只要銅電阻的大小選擇適當(dāng)，便可得到滿意的補(bǔ)償。（橋路右邊是零點(diǎn)調(diào)整電路，由另一電路確定的恒值電流流過可變電阻，在其上建立的電壓與熱電動(dòng)勢及冷端溫度補(bǔ)償電動(dòng)勢串聯(lián)，這不僅可以抵消銅電阻上的支段電壓降，并可自由的改變橋路輸出的零點(diǎn)）。注：常用的彈性測壓元件： 彈簧管，波紋管，膜片。4.力平衡式壓力變送器是如何工作的？為什么有靜壓誤差？答：工作原理：被測壓力P經(jīng)轉(zhuǎn)換為力F作用于杠桿端A點(diǎn)，使杠桿繞支點(diǎn)O

5、作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稍一偏轉(zhuǎn)，位于杠桿左端的位移檢測元件便可發(fā)現(xiàn)，使電壓放大器產(chǎn)生輸出電流。此電流流過反饋線圈和變送器負(fù)載，并與永久磁鐵作用產(chǎn)生一定的電磁力，使杠桿B點(diǎn)受到反饋力F，形成一個(gè)使杠桿作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的反力矩。放大器便能輸出電流形成反力矩與作用力矩相平衡，輸出電流正比于被測壓力。靜壓誤差：由于密封膜片在壓力作用下的變形，會(huì)使杠桿產(chǎn)生軸向位移，杠桿容易產(chǎn)生偏移，此外，杠桿在密封膜片上很難完全同心，杠桿上就會(huì)受到偏轉(zhuǎn)力，由這種附加力引起的誤差叫靜壓誤差。5.力平衡式差壓式變送器如何防止過載的產(chǎn)生？答：在過大的差壓出現(xiàn)時(shí)，測量膜片平滑的貼緊到一邊的凹球上，不會(huì)受到不自然的應(yīng)力，因而過載后恢復(fù)特性非

6、常好。隔離膜片的剛度很小，在過載時(shí)，由于測量膜片先停止移動(dòng)，堵死的硅油便能支撐隔離膜頂住外加的壓力，隔離膜的背后有波形相同的靠山，進(jìn)一步提高了它的安全性。6.壓差流量計(jì)的定義和推導(dǎo)？答：差壓流量計(jì)遵循伯努利方程，動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)換即能量守恒定義：根據(jù)節(jié)流元件前后的壓差測量流量的流量計(jì)成為壓差流量計(jì)伯努利方程的推導(dǎo):孔板前分定流動(dòng)與流束收縮到最小截面處滿足：-流體體積流量為- 由聯(lián)立解得， ， ， 將以上的公式代入得： 體積流量為 流量系數(shù)： 伯努利方程：7.何為零點(diǎn)遷移？分哪幾種？為什么進(jìn)行零點(diǎn)遷移？答：較大幅度的調(diào)整零點(diǎn)稱為零點(diǎn)遷移。分為零點(diǎn)未遷移，零點(diǎn)正向遷移和零點(diǎn)負(fù)遷移幾種。通過零點(diǎn)遷移

7、裝置，配合靈敏度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)量程壓縮。8.熱電偶溫度變送器為什么采用橋式電路接法？答：使用三根引出線的熱電偶，在使用平衡電橋?qū)犭娕寂c電源E串聯(lián)，不影響橋路的平衡，另外兩根引出線的電阻分別置于電橋的兩臂內(nèi)，他們隨溫度變化對(duì)電橋的影響可大致抵消。第 二 章 9.什么是控制器的控制規(guī)律？控制規(guī)律各有什么特點(diǎn)？答：.即它的輸出量與輸入量（偏差信號(hào)）之間具有什么樣的函數(shù)關(guān)系.P控制是最簡單的一種，其輸出y(t)隨輸入信號(hào)u(t)成比例變化，這種按比例動(dòng)作的調(diào)節(jié)器對(duì)干擾有及時(shí)而有力地抑制作用，但存在靜態(tài)誤差。I控制：只要被調(diào)量存在偏差，氣輸出的調(diào)節(jié)作用將隨時(shí)間不斷加強(qiáng)直到偏差為0.輸出將停留在新的位置而不

8、回復(fù)原位，但它動(dòng)作過于遲緩。D控制：能在偏差信號(hào)出現(xiàn)或變化的瞬間立即根據(jù)變化的趨勢產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使信號(hào)消除，但對(duì)靜態(tài)偏差毫無抑制能力，并且原理簡單，使用方便，適應(yīng)性比較強(qiáng)。10.什么是控制規(guī)律？PID調(diào)節(jié)規(guī)律各有什么特點(diǎn)？答：控制規(guī)律：既它的輸出量與輸入量之間有什么樣的函數(shù)關(guān)系：比例調(diào)節(jié) 對(duì)干擾有及時(shí)而有力的抑制作用；缺點(diǎn)存在靜態(tài)誤差。 ：積分調(diào)節(jié) 減小偏差；動(dòng)作過于遲緩，動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，過度時(shí)間延長，系統(tǒng)不穩(wěn)定。 ：微分調(diào)節(jié) 加快調(diào)節(jié)速度對(duì)靜態(tài)偏差毫無抑制能力，不能單獨(dú)使用11.在一個(gè)PID控制電路中，如果積分電路漏電，將對(duì)PID調(diào)制器的輸出產(chǎn)生什么影響？答：如果漏電，可知Cm 將減小，比例作

9、用增強(qiáng),Cm積分時(shí)間增長，輸出值增大。12.一臺(tái)比例控制器用來控制液位時(shí)，液位測量范圍是0-1.2M，當(dāng)液位指示從0.4m增大答0.6m時(shí)，輸出從4mA變到5mA，求此時(shí)控制器的比例度和放大系數(shù)？答：比例度：放大系數(shù)： 比例度=第四章 13.已知水流量Q=100,p=0.97,t=80，p=1170KPa,Pm=5000KPa，試計(jì)算流量系數(shù)S和流量能力C？解Q=， C=，S=14.防爆柵的種類和型號(hào)說明？答：電阻式，齊納式，隔離式，（級(jí)別，i120 級(jí)別，70i120 級(jí)別，i70）（“H”表示防爆類型為安全火花型），（氣體燃燒溫度a:450，b：300，c：200，d:135，e：100）

10、15.構(gòu)成安全防爆系統(tǒng)的充要條件是什么？答：現(xiàn)場與控制室之間有防爆柵：所有儀表都為本質(zhì)安全型。16.一個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)儀表全部用安全防爆儀表，該系統(tǒng)是否構(gòu)成了安全防爆系統(tǒng)，為什么？答： 不能構(gòu)成安全防爆系統(tǒng)。 對(duì)一臺(tái)安全防爆儀表來說它只能保證自己內(nèi)部不發(fā)生危險(xiǎn)，對(duì)于從控制室引來電線是否安全無法保證的，如果從控制室引來的電線沒有采取限壓流措施那么在變送器接線端子上火傳輸途中發(fā)生短路，開路時(shí)完全能可能引起發(fā)生爆炸事故。17.改進(jìn)型齊納防爆柵的工作原理及特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)？答：原理：場效應(yīng)管VT3工作于零偏壓，作為恒流源向晶體管VT1提供足夠的基極電流保證VT1在信號(hào)電流為420mA的正常范圍內(nèi)處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)

11、，在事故狀態(tài)下如果賄賂電流超過24mA，則電阻R1上的壓降將超過0.6V，于是晶體管VT2導(dǎo)通，使恒流管VT3的電流一部分流向VT2，由于VT1的基極電流被減小VT1將退出飽和，在集電極一發(fā)射極間呈現(xiàn)一定的電阻值起到限流作用。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，防爆定額可以做到很該，可靠性也比較好。 優(yōu)點(diǎn)：增加了一套由齊納管，和快速熔斷絲,組成的限壓電器，并取消了直接接地點(diǎn)，改為背靠連接的齊納管中點(diǎn)接地.這里用晶閘管限流電路取代固定電阻，可以達(dá)到理想限流效果。第六章 18.干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響因素？答：干擾通道的放大因數(shù)，時(shí)間常數(shù)即純滯后 K越小越好，T適當(dāng)大好，影響不大干擾進(jìn)入位置的影響

12、：離測離點(diǎn)越遠(yuǎn)越好調(diào)節(jié)通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響：K適當(dāng)大好，最小，T小一些好.19. 調(diào)節(jié)器參數(shù)的實(shí)驗(yàn)整定方法？答：穩(wěn)定邊界法：把調(diào)節(jié)器投入運(yùn)行，只留下比例調(diào)節(jié)作用（將積分時(shí)間放大最大，微分時(shí)間放大最?。?，增大值，知道出現(xiàn)不衰減振蕩（等幅振蕩）的過渡過程為止。公式： 調(diào)節(jié)規(guī)律 P% 衰減法： P% P 2 PI 2.2 0.85 1.2 0.85PID 1.7 0.5 0.13 0.8 0.3 0.1反應(yīng)曲線法： （：等效滯后時(shí)間T：等效時(shí)間常數(shù)K:放大系數(shù)） P調(diào)節(jié)器： PI調(diào)節(jié)器： PID調(diào)節(jié)器： 衰減曲線法：保留P，增大K，不存在等幅振蕩。第七章 20. 串聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用，定義和特

13、點(diǎn)？答：應(yīng)用：鍋爐設(shè)備過熱蒸汽，石油工業(yè)中的管式加熱爐 定義：副環(huán)是串聯(lián)在主環(huán)之中稱為中級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 特點(diǎn)：采用了兩級(jí)調(diào)節(jié)器，且兩級(jí)調(diào)節(jié)串連在一起。調(diào)節(jié)參數(shù)方法：一步調(diào)節(jié)：溫度調(diào)節(jié)，壓力調(diào)節(jié)，流量調(diào)節(jié)二步調(diào)節(jié)：先副后主，先P再I后D.21. 前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)（擾動(dòng)補(bǔ)償）相關(guān)？答：前饋 主要輸入 無影響無偏差 開環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)間短 基于擾動(dòng)變化調(diào)節(jié) 對(duì)干擾的克服反饋 主要輸入 有影響有偏差 閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)間長 基于偏差調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié)快 （前饋補(bǔ)償器）- f 無補(bǔ)償器時(shí)： （外擾通道） (調(diào)節(jié)器)-+ y有補(bǔ)償器時(shí)F作用下被調(diào)參數(shù)保持不變條件為：補(bǔ)償器傳遞函數(shù)為：局限性：1.高頻信號(hào)時(shí)不能補(bǔ)償2.干擾量過多時(shí)，不

14、能對(duì)每個(gè)干擾量都補(bǔ)償 3.計(jì)算不出高階干擾，滿足不了精確補(bǔ)償，不能單獨(dú)使用前饋補(bǔ)償22.復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性分析答：定義：由前饋和反饋結(jié)合起來的復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng). 特點(diǎn)：1.雙通道不變性2.主要干擾用前反饋消滅，次要干擾用反饋消滅復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)與開環(huán)的前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)有同一補(bǔ)償條件，不因?yàn)橐M(jìn)偏差的反饋控制改變即 23.調(diào)節(jié)閥有幾種固有流量特性，有何種閥芯位移？ 答：有三種典型固有流量特性，第一種是直線特性，其流量與閥芯位移成直線關(guān)系。第二種是對(duì)數(shù)特性，其閥芯位移與流量成對(duì)數(shù)關(guān)系。第三種典型的特性是快開特性，這種閥在開度較小時(shí)流量變化比較大，隨著開度增大，流量很快達(dá)到最大值，不像前兩種特性可有一定的數(shù)字表達(dá)式。24.復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)比單純的前饋，反饋有何優(yōu)勢？ |-Gb(s)-|答：復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖如下, X -Gc(s)-Gv(s)-Go(s)-Y |-|：由圖可知：要實(shí)現(xiàn)不變性,即：F(s)0 則： ，y（t）0即：，使：由上式可知，在復(fù)合調(diào)節(jié)系