2023年检测与自动化仪表题库答案.pdf

《2023年检测与自动化仪表题库答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年检测与自动化仪表题库答案.pdf（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、检测与自动化仪表试题答案第一章绪论1.典型检测仪表控制系统：一一通常泛指石油、化工、热工行业生产过程的工业四大参数：温度、压力、流量、物位的控制系统（T C、PC、F C、L C）,2.无特殊条件规定，常规工业检测仪表控制系统的结构图基本相同，而与具体选用的仪表无关!3.常规工 也检测仪表控制系统的基本构成涉及被控对象、检测敏感元件-变送器、显示仪表、调节器、给定器和执行器等。4.误差公理：”一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有的科学实验过程中”；采用何种仪表测得的值都有误差5.绝对误差=示值-“真值”；绝对误差必须有土号、数值、单 位（量纲）！6 .实际相对误差：/A（%）=x l O

2、O%；标称相对误差：r/%）=-x l 0 0%oA）%7.川I误差又称作满度相对误差：/（%）=x 10 0%；最大引用 误 差 一 最 大满度相对误S FS差:加 小（）=以 沁 1x io o%、FS8.仪 及 的 精 度（等级）一般以。表达，是最大引用误差去掉土号和（）号后的数字，并且必须取相应的标准系列值；校验仪表时取偏大值，选择仪表时取偏小值：不同仪表的精度等级的系列标准值是不同的！绘制控制系统结构图1 0.典型检测仪表控制系统结构图如下，简朴说明各个环节的名称和功能。检测单元一 一“一次仪表”：变送单元：非电量一电量；电量一“统一信号”显示、记录单元一一“二次仪表”调节、控制单元

3、一一“三次仪表”执行单元安全栅11.用测量范围为-50150kPa的压力传感器测量140kPa压 力 时，传感器测得值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。解：绝对误差：=142-140 =+2女 P。A g实际相对误差：yA=x 10 0%=x 10 0%=+L 4286%4 4 140标称相对误差：yr=-x l 0 0%=x l 0 0%=l o 40 85%x x 142引用误差：=x l 0 0%=x l 0 0%=+l%,SFS 150-(-50)12.某测温仪表的测量范围为TOO 700,校验该仪表时测得全量程内最大绝对误差为+5,试拟定该仪表

4、的等级精度。解:该仪表的最大引用误差1|Amin.a,xJ|x 10 0%=-+-5-x 10 0%=+0 o 6 25%SFS 70 0+10 0仪表的精度等级：去掉+”号、号，取标准系列值:这台仪表的精度等级为.0 级13.某测压仪表的测量范围为0 8M Pa,根据工艺规定，测量示值的误差不允许超过 0。05Mpa,试问应如何选择仪表的精度等级才干满足工艺规定。解：九=1 蜀 x 1 0 0%=x 1 0 0%=0.6 2 5%，nPm s 8应选择0。5 级的仪表14.某测压仪表的测量范围为0 lOMPa,精度等级为1。0级。试问：该仪表允许的最大绝对误差 是 多 少？若用标准压力计校验

5、该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计的读数为5.08MPa,试问该被校验仪表在这一点是否符合1.0级精度？为甚麽?解:ax.SF.1 x 1 0 八，-空=-=0.1 M Pa1 0 01 0 0被校验仪表在校验点为5MPa时的引用误差:-x l 0 0%=5-508 x l 0 0%=-0.8%SFS I。被校验仪表在校验点为5MPa时的绝对误差:=x 4 =5-5.08=-0.0815.16.仪表的量程可以用来表达测量范围的大小，是其测量上限值和下限值的代数差。17.灵敏度是仪衣对被测参数变化感知的灵敏限度,常以在被测参数变化时,通过足够时间待仪表指示值达成稳定后，仪表输出变化量与引

6、起此变化的输入变化量之比；例如：18.仪表的分辨率.：它是仪表输出 以 响应和分辨的最小输入量.第二章误差及测量不拟定度1.系统误差：在一定的测量条件下，测量值中具有的固定不变的、或按一定规律变化的误差2.随机误差：在同一测量条件下对同一被测量进行多次反复、等精度测量所产生的误差，它们的绝对值和符号以不可预定方式变化的误差；随机误差就某一单次测量而言是无规律的，但测量次数足够多时，随机误差的总体服从记录规律；3.等精度测量的随机误差：就某单次测量而言是无规律的，但测量次数足够多时,随机误差的总体服从记录规律；根据记录学原理，随机误差的记录规律：一 一“四特性”有界性：单峰性：对称性：抵偿性：l

7、imYx,.=0-普4.置信区间：定义为随机变量的取值范围，通常用正态分布的标准误差b的倍数表达，即土 Z。，其中Z 为置信系数。5.置信概率：随机变量在置信区间土 Z b 内取值的概率。6.置信水平：表达随机变量在置信区间Z b 以外取值的概率。7.不等精度测量的加权及其误差：使用不同的方法对同一个未知量进行m组等精度测量,得到m组等精度测量数据；各组测量结果及误差不能同等对待：一一可靠限度不同样；用“权”或“权重”区分各组测量结果的可靠性和可信赖限度，以符号“”表达。8.粗大误差的检查与剔除：前提是设立一定的置信概率，查看可疑值是否在置信区间内：简朴检查法：先将可疑值除外，计算算术平均值文

8、、算术平均误差=闻/，计算可疑值的残余误差也 如 果 可 疑 值“仞，则这个可疑值应剔除格罗布斯检查方法(格罗布斯准则)：X匕计算H根据所要求的置信概貌和测量次数九查找格罗布斯系数3次1 勺测量可疑值应剔除3cr准则：|匕|3b肖维勒准则：闻 Z cb,Z c 3；Z 0 为肖维勒系数，查表9.求测量误差的绝对值在或然误差/的3.5倍以内的概率。解：P 冏4 3.5打=呻 3.5 x0.6745b=PZ 2.36=0.97855+0.6(0.98360-0.97855)=0.9815810.求测量误差的绝对值在或然误差了的2.5倍以内的概率。解：啡|42.5力=P 同 4 2.5 x0.674

9、5b=PZ 1.68625=0.89040+0.8625(0.91087-0.89040)=0.89040+0.00040=0.8908011.求测量误差的绝对值在或然误差了的2.9倍以内的概 2.9/=P 冏 2.9 x 0.6 7 4 5。=P Z 1.9 5 6=0.9 51 2 .求测量误差的绝对值在或然误差/的 3 倍以内的概率。解：P 同 3/=P 冏 3 x 0.6 7 4 5 b=PZ 2.0 2 3=0.9 5 4 51 3 .铜电阻值与温度的关系为R,=R2 0i+a2 0(t-2 0),现在通过直接测量，已知2 0 c 时的电阻值&。=6.0 Q 0.3%、电阻温度系数a

10、2。=0.0 0 4 /t?1%,求 铜 电 阻 在 3 0 c 纥 时的电阻值R,及其标准误差。置信概率皆为6 8.2 8%解：(1)电阻值/?,=/?2 0l +a2 0(r-2 0)=6 1 +0.0 0 4(3 0-2 0)=6.2 4 Q电阻值的标准误差各个直接测量量的偏导数二 1 +a2 0(/-2 0)=1 +0.0 0 4 x (3 0 -2 0)=1.0 0 4=/?2 00 +(/-2 0)=6.0(3 0 -2 0)=6 0.0/?2 0f0 +a2 0 =6.0 x 0.0 0 4 =0.0 2 4 0各个直接测量量的标准误差外、=f?2 0 X (0.3%)=0.0

11、1 8 0=a2 Ox(l%)=0.0 0(X M l/r(Tr +1 1 S8R,3/?2 08R,dR,dt(*F+(普)F+噜”=V1,0 42 X 0.0 1 82+6 02 X 0.0 0 0 0 42+0.0 2 42 x I2=0.0 3。测量结果R,=6.2 4 QPu=6 8.2 7%1 4.有一组反复测量数据，用格罗布斯检查法剔除坏值。数据：160、171、243、192、153、186、163、189、195、178序号测量值匕残差匕残差方V.2残差vi残差方V.21160-23529-16.33266.672171-12144-5.3328.41324360360041

12、9298115.67245.445153-30900-23.23544.296186399.6793.517163-20400-13.33177.69818963612.67160.5391951214418.67348.5710178-5251.672.79_ 10元=X 玉/鹿=1 8 3/=!a =0.0 5、H=1 0：4(a)=2.1 8A4,(a)x b=5 5.6 5 5匕/l“(a)x b重新计算_ 9x=/=1 7 6.3 3i=la =-1 5.2 8hi-1a=0.0 5、=9：/l“（a）=2.1 12“（a）x（T=32.24a 1 5.2 8 =ccc =7 =5.

13、0 9 3X AM V 9x-X3 0 0 7 8 7 8-第七项剔除_ 1 nd2=1 2 0.4 1 1n/=,匕 及 匕2并填入表中用贝塞 =1 4；置信概率P a=0 0 9 5；表1-4：格拉布斯系数G=2O3 7G J?=2。3 7 x 0.0 1 6 1 1 =0。0 3 8 1 8无剔除项(TXbe 0.0 1 6 1 1比 V 1 4=0.0 0 4 3一般用力 准 则 置信概率P a=9 9。7 3%1 =不3”=1 2 0 o 4 1 1 3 x 0 o 0 0 4 3 =(1 2 0 o 4 1 1 O o O 1 3)m m1 8-2.对某恒温箱温度进行10次测量，求

14、测量结果解:测量序号测量值巧残差匕残差方匕2残差匕残差方匕2120.06-0o 060.0036220.07-0o 050.0025320.06-0o 060.0036420.08-0o 040.0016520.10-0o 020.0004620.120.00.0720.140.020.0004820.180.060.0036920.180.060.00361020.210.090.0081_ 1 0尤=Z 匕/=2 0.1 2；=1a=0.0 5、n =1 0：4(a)=2.1 84,(a)x cr=0.1 1 9 9b 0.055 cr-=j=y=-=0.0173x G MX=X+3|x

15、l.4 =2.1 选择压力表量程规格为0 2.5Mpa规定测量误差不大于压力示值的5%各种量程在不同精度等级时的最大绝对误差Amax=当max10Q各种量程、不同精度等级仪表在示值为0.5Mpa时的最大相对误差为:rxmAa x 1 x l0 0%=-x xlOO%xmmiinn 100 0.5a x SFS0.5所以，压力表量程规格为0 2.5M pa,应选择1.0级仪表。aSFS0 1.60 2.50-4.01.03.2581.54.87.5122.5812.5207.某工艺规定压力测量范围为1.2土0.05Mpa,可供选用的压力表量程规格为0 1.6Mpa、02.5Mpa、0 4.0M

16、pa,精度等级有1.0、1.5、2.0、2.5和 4.0五种，试选择合适的量程和精度的仪表。解：3S z -x l.2 =1.8FS 24,SFS x 1.2=1.6F S 3各种量程在不同精度等级时的最大绝对误差Amax=SFS a1.01.52.02.54.01.60.0160.0240.0320 40.642.50.0250.03750 50.06250.1所以，压力表量程规格为02.5M pa,应选择2.0级仪表。或选压力表量程规格为0 16M pa,应选择2.5级仪表。再具体的选择要看上述两款仪表的综合成本了。8.某空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.0 1.6M pa,工艺规定测量

17、结果的误差不大于压力示值的5%,试选择合适的量程和精度的仪表。可供选用的压力表量程规格为0 1.6Mpa、0 2.5Mpa、0 4.0M pa,精度等级有1.0、1.5、2.0、2.5和 4.0五种，试选择合适的量程和精度的仪表。解：量程选择：最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的2/33S-s N x 1.6=2.4 一一选择压力表量程规格为0 2.5Mpa3 SFS 丁 x 1.0=3-选择压力表量程规格为02.5Mpay=-xlOO%P cQv)(7.92-0.79)云 (7.92-1)x0.79=1142.034.某涡轮流量计的仪表系（常）数g=150.4次/L,当它测量流量时的输出频

18、率为/=400H z时,其相应的瞬时流量是多少？Qv400150.4=2.66 L/so5.检查一台涡轮流量计，流 过 16。05m3流体时，测得频率为/=41701H z,则仪表系（常）数?f _ 41701力-16.05x1000=2.598 次/升5.6.用标准孔板节流装置配DDZ-I I I 型电动差压变送器（不带开方器）测量某管道流量，差压变送器最大的差压相应的流量为32m3/h,试求当变送器输出电流为16mA时，实际流过管道的流量。解：标准孔板节流装置配DDZ-I I I 型电动差压变送器（不带开方器）测量流量：=Kv 3 2=K 1 j2 0-4=0 x 4；%=8qv=8 j

19、x-4=8J16-4=16 耳=27。717.标准孔板节流装置配D D ZJI 型电动差压变送器测量某管道流量，差压变送器的量程为16kPa,相应的流量为050t/h,工艺规定在40t/h时报警，试问：差压变送器不带开方器时，报警值设定在多少毫安处？差压变送器带开方器时，报警值设定在多少毫安处？差压变送器不带开方器时qv=Kv J 九一4；50=K yj20-4=Ky 4；Kv=12.540=12.57%-4差压变送器带开方器时qv=Kv(x-4)；50=跖(20 4)=跖 xl6；K”一 =3.12540=12.5Vx-48.日流现象：流体在有竹流装置的管道中流动时，在犷流装置前、后的管臂处

20、，流体的静压力产生差异的现象9.节流式流量计的特点是结构简朴，节流装置已有标准化型式。其重要缺陷是安装规定严格；流量计的前后规定较长的直管段；对于较小直径（D 0 时,进行零点正迂移,9=0时 bp VO时,进任零点负迁移；迁移量为旦=0时的bp值。2.一台差压变送器测量某储罐的液位,差压变送器安装如图所示。已知被测液位的变化量为03m,被测介质的密度8=900 k g/n?,隔离罐内的隔离液的密度=950 k g/n?,变送器的安装尺寸=lm,%=4m,求：规定变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量。当变送器的安装位置升高或减少对测量有无影响？解：规定变送器的测量范围亿皿=ggHm

21、ax=2 话 他-)=900 x 9.81 X(4-1)=26487 kPaP+=Po+PigH +Pzg%，一 =Po+P iSh2p=p+-p _ =p、gH +p 2 g si-h)=P ig H-p 2 g(h 一%)负迁移迁移量PQ=2 2g(九 2 一%)=950 x9.81 x(4-l)=27958.5 kPa3.一台双法兰液位变送器测量某储罐的液位，变送器安装如图所示。己知被测液位的变化量为0 3 m,被 测 介 质 的 密 度=9 0 0 k g/m 3,毛细管内的工作液的密度0=9 5 0 k g/n?,变送器的安装尺寸=l m,h2=4m,求：规定变送器的测量范围，并判断

22、零点迁移方向，计算迁移量。当变送器的安装位置升高或减少对测量有无影响？规定变送器的测量范围 m ax=g g H m a x =P i g(%一 用)ek Pa=9 0 0 x 9.8 1 x(4-1)=2 6 4 8 7 +=o +PgH+Pigh=%+Pig%P=+-.=PgH+p 2 g(4 一 力2)=PgH p 2 g(厄一%)负迁移；迁移量PQ=p2g(h2-/?,)=9 5 0 x 9.8 1 x(4-l)=2 7 9 5 8 .5 k P a4.p2=9 5 0解:规定变送器的测量范围P m a x =0 g m a x =0 g电+%）=9 0 0 X 9.8 1 X（3 +

23、1）=3 5 3 1 6P+=Po+PigH-Pe g%，一 =Po+P2 gh 2 =+.=Pl gH-0 2 g（4 +h2）负迁移迁移量PQ=p2 g（力2+%i）=9 5 0 x 9.8 1 x 4 =3 7 2 7 85.一台双法兰液位变送器测量某储罐的液位，变送器安装如图所示。已知被测液位的变化量为0 3 m,被测介质的密度0=9 0 0 k g/m 3,毛细管内的工作液的密度夕？=9 5 0 k g/n?,变送器的安装尺寸%=l m,%=4m,求：规定变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量。当变送器的安装位置升高或减少对测量有无影响？解：规定变送器的测量范围P m a

24、x =q g m a x =9 0 0 X 9.8 1 X 3 =2 6 4 8 7 k P a +=P o+P i g H -Pag%p.=P o +P 2 g(b-%)p=P+-p _=Pl gH-P2 gh2负迁移迁移量PQ=p2gh2 x 9.81 x 4=37278 kPa6.一台双法兰液位变送器测量闭U容器的液位，被测介质的密度q =1.4g/cn?,毛细管内的工作液硅油的密度夕2=0-95 g/cn?,变送器安装如图所示。变送器的安装尺寸 =50cm,Hm;lx=2m,力3=40cm,/z2=I Ocm,求：规定变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量。当变送器的安装位置

25、升高或减少对测量有无影响？解：，max=8 g m a x =1 4 0 0、9.81*2=27468 kPaM+=Po+PigH+p、%+p2gh2P-=Po+0 2 g(匕 +m a x +九3 +九2)P=P+-P-=0 g +8 g&-。2 g(4 +m a x +九3)负迁移；迁移量PQ=Pg网一夕2 g(4 +m a x +3)=1400 x9.81x0.1-950 x9.81x(0.5+2+0.6)kPa=1373.4-28890.45=-27517.057.浮子式液位计是一种恒浮力式液位计。c1 浮子；2一清轮；3平 衡 重 锤 1 一导管,2一条形绝缘板，3舌簧管,4一电阻；

26、5 浮子：6-磁环4 5 6 7 8 91-浮子；2-测 量 钢 丝；3 一鼓轮；4 一磁耦合外轮；5 磁耦合内轮；6传动轴；7 蜗轮；8 磁束感应传感器;9 一张力检测磁铁；1 0 同步皮带；1 1 一步进电机；1 2 一显示器；1 3 电路板；1 4 一蜗杆；1 5 一平衡弹簧1 浮筒；2一弹簧；3一差动变压器第九章机械量检测1.基于平行平面型电容式传感器基本公式：C =e,因此电容传感器的工作方式有：变极距d式、变面积式、变介质型三种。2.以差动方式工作的微位移传感器，其前提是必须由两个完全对称且性能相同的敏感元件组成。当被测参数对象引起位移时，一个敏感元件的特性增长，另一个敏感元件的特

27、性减小，且特性增长的量与减小的量相同、而方向相反。差动方式工作的传感器可以提供线性特性的输入输出关系，提高传感器的灵敏度。3.电感式传感器种类很多，重要有自感式、互感式和电涡流式三利1自感式电感传感器又称作一变磁阻式传感器，差动变压器位移传感器是互感式位移传感器。4.电阻应变片的粘贴方法：一般使用两组受拉伸力和压缩力电阻应变片，将其接入电桥的四个桥臂，以提高测量的灵密度和稳定性，以及适当的温度补偿。5.电阻应变片的灵密度系数为2。1,电阻为1 2 0 Q,在发生应变为150X10-6时，求电阻的变化量。解：A/?=/?K-=120（2.1X150X10-6）=0.0378 Q6.莫尔条纹标尺：

28、两块栅距相等的光栅叠合在一起，并使它们的刻线之间的夹角为。时，这时光栅上就会出现若干条明暗相间的条纹，这就是莫尔条纹。动光栅移动一个栅距W 时，莫尔条纹上w下 移 动 一 个 条 纹 间 距 莫 尔 条 纹 间 距 3.与光栅的栅距W 之间的关系为8 =万。0=1。时，-=57,Q=0.1 时，-=573,e o7.半 导体材料的A =巧C T =E ,式中再为材料的纵向压阻系数，b为作用应力，E 为半导P体材料的弹性模量。由此可知，应力值b 正比于应变&而试件应变 正比于电阻值的变化，所以应力b正比丁电阻值的变化，这就是运用半导体应变片测量应变的基本原理。第十章仪表系统及其理论分析1.将测量

29、、显示、记录和调节（控制）组合在一起（同一个机壳内）的仪表，称为基地式仪表。2.单元组合仪表：仪表以功能划分，形成相对独立的、能完毕一定职能的标准单元，各单元之间以规定的标准、统一信号联系。根据实际工作的需要，选择相应的某些单元仪表，积木式地组合起来，构成各种复杂限度不同的自动化仪表控制系统。3.DDZ-I H型电动单元组合仪表是以线性集成电路为重要元器件，各单元之间采用国际统一信号制的420mA直流电流进行远传，并保存了室内15V 直流电压的联络信号，电源采用直流24V单电源供电。4.DDZ-I I I 型电动单元组合仪表采用国际统一信号制的420mA直流电流进行远传，通 过 250。的电阻

30、即可将420mA直流电流转换为l5V的直流电压，以实现室内各单元之间的并联方式的信号传递。5.DDZ-I H型电动单元组合仪表采用直流24V供电模式，使得单电源集中供电得以实现。同时，正由于仪采用直流24V低电压供电，并辅以安全栅等措施，才使DDZ-HI 型电动单元组合仪表具有了“安全火花”防爆能力。第十一章变送单元1.一 台 DDZ-I I I 型电动单元组合仪表的温度变送器，量程为400600,当温度从500变化到550时，输出将如何变化？解:变化率:2 0-4-6 0 0-4 0 01 62 0 00.0 8 m A/500时输出/=K x(5 0 0 4 0 0)+4 =0.0 8 x

31、 1 0 0 +4 =1 2 m A,550时输出/=K x(5 5 0 4 0 0)+4 =0.0 8 x l 5 0 +4 =1 6 m A,第十二章显示单元1.显示仪表重要工作在开环或闭环两种模式下。在传统的常规显示仪表中，前者以动圈式指示仪表为代表，后者重要应用于电子自动平衡显示仪表中。2.我国统一设计的X W 系列自动电子电位差计的测量桥路如下图所示。测量桥路由高稳定度、精密度的I V 直流电源E 供电;测量桥路的上支路电流为=4mA,测量桥路的上支路电流为人=2mA。B测量桥路中各个电阻的作用、功能:1“或标注为R 2,它是用铜丝绕制的，装在仪表的接线板：，以使其和热电偶处在同一温

32、度；配置得当，可以起到热电偶自由（冷）端温度自动补偿作用。R,“在2 5 时的电阻值:热电偶银铭一银硅银铭一考铜钳钱30的RCI I的阻值。5.3 38.9 20.7 4R p：滑线电阻，约 为1 80 Q,两端设定不能工作的死区，占滑线电阻总长度的比值2=0.3 0.5,以：工艺电阻，心 与&并联后，应有：RP=RP/RI!=900A QRM：量程调节电阻，它与R P=R/RB再并联后为R”，最终决定了仪表的量程Rni,：量程电阻RG：仪表下限（起始）值电阻：下支路电流限流电阻R4：上支路电流限流电阻3.XW系列自动电子电位差计的测量桥路如下图所示，其中测量桥路的计算公式B量程A E,”,：

33、设定或根据工艺规定设计、查分度表量程电阻/?,“,：E“p/.(1-2A)量程调节电阻R”：_ RP R叩-RPR“P热电偶自由（冷）端温度自动补偿的热电势用：E,=七.（，2 5），查表或估算，注意：是负值仪表 下 限（起始）值电阻A。：R 耳+h&U-局 R/,G 二 h下支路电流限流电阻/?3：/2上支路电流限流电阻尺 4：E4=%_ 勺4.图示为自动电子电位差计的测量桥路，与 为温度补偿电阻，在 2 5时的电阻值为5 Q。假定热电偶的热电势为每1 0 0 是 4m V,并设温度与热电势是线性关系，求：室温在2 5时桥路中各个解：解:AL 600,AE=-x 4=24 mVp 100K=

34、-：-=-=o$p 7,(1-2 A)4(1-2 x 0.0 3),RP Rnp 9 0 x 6.3 9 3K,4=-=-=o.o oR P-R 9 0-6.3 9 3Et+I2RC U-MCR-1 +2 x 5-0.0 3 x 4x 6.3 9 3凡=-A-=-4-=幽-5=49 53 I2 cu 2p1 A nnRA=-RG-Rnp=-2.0 582 -6.3 9 3 =2 41.551 84-1.图示为一台配银锦-康铜热电偶的自动电子电位差计。设E=1 V,L=4 m A、/】=2 m A,大滑线4=0.0 3、RPHRK=9 0 Q,&为 温度补偿电阻，测量范围为0 3 0 0,计算桥

35、路中各个电阻的阻值。银铭-康铜热电偶 E (3 0 0,0)=2 1。0 3 6 m V；E(2 5,0)=1。5m V；&=Rcu(2 5V)=8。9 2 Q21.036 Ue/-=5.5946ZJ1-22)4(1-2x0.03)RP9 0 x 9 =5%R P R“p 9 0-5.59E,+I2RCU-R-1.5+2 x 8.9 2-0.0 3 x 4 x 5.59 5凡=-=-4-R：=-8.9 2 =49 1.0 83 I,cu 21 fYVA&=y-凡 -RnP=-3.9 2 -5.59 =2 40.494-2.图示为一台配银锦-康铜热电偶的自动电子电位差计。设E =1 V,A=4

36、m A、/1=2 m A,大滑线；1 =0.0 3、R./R,=9 0 Q,%为 温度补偿电阻，测量范围为0 6 0 0,计算桥路中各个电阻的阻值。V”=&,()解：银铭-康铜热电偶E (6 0 0 ,0)-45o 0 9 3 m V；E(2 5,0)=1。5m V；R?=火。(2/)=8。9 2 QR 一 叫45.0 9 3 ;u ggP/i(1-2/1)4(1-2 x 0.0 3)-人=反=迎1 1.9 9 7 3.8R P R“p 9 0-1 1.9 9口 _ E,+，2 4-圈叩L X_ -.5+2 8.9 2-0.0 3 x 4x l L9 9 一4?,=-Rcu=3功-8.9 2

37、=49 1.0 83/2 c u 2pRR-RG-R叩=1 2 2 9 3.73 -1 1.9 9 =2 3 4.2 8第十三章调节控制单元1.工业自动化仪表的调节器规定：偏差e=被控变量的测量值x-系统给定值一。调节器的正作用：偏差e 0、调节器输出为正值，测量值x 增大、调节器输出y 随之增大；调节器的反作用：偏差e 0、调节器输出为正值，测量值x 增大、调节器输出y 随之减小！2.比 例控制的放大倍数（或比例增益）K p是一个乖要:参数；在实际应用的工业调节器的比例控制器中，使用比例度b 而不用放大倍数（或比例增益）Kp!比例度6 的定义式：X X8 m M-mi nx l 0 0%yy

38、 m ax y m in3.比例控制规律：调节器的输出与输入偏差信号始终保持比例关系，系统稳定后，被控变量的测量值不能等于统给定值，必然存在一定的残余偏差一一残差！4.积分控制规律：只要有偏差e 存在，调节器的输出就不断的变化，偏差e 存在时间越长，输出信号变化量Ay也越大，直到调节器的输出达成极限值为止；只有在偏差信号等于零时，输出信号才干相对稳定，且可以稳定在某一个拟定数值上！因此，希望消除残差和最终消除残差是积分调节作用的重要特性。5.抱 负微分作用：在阶跃输入偏差信号T现瞬时，理论上偏差信号的变化速改为无穷大、因而理论上调节器的输出也达成无穷大；之后，输入信号变化等于零，于是微分作用的

39、输出即刻回到零！事实上，这种抱负微分作用是无法实现的、并且不也许获得好的调节效果。6.实际抱负微分控制规律：当阶跃输入偏差信号出现瞬时，输出忽然跳跃到一个较大的有限值,然后按照某，一个时间常数的指数函数曲线衰减直至到零！跳跃值越大或衰减得越慢，表达微分作用越强。单位阶跃输入时，实际抱负微分控制规律输出增量：=l +(K o-l)e7.某台DDZ-m型调节器，其比例度b=5 0%,积分时间T,=0.2m in,微分时间7；=2m in,微分放大 倍 数=10。假定输出初始值为4mA。在f=0+时施加0.5mA的阶跃输入信号，试分别写出在该阶跃输入信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算f=

40、12s时该调节器输出信号值。解：比例作用：MP=K A/,=/；=1-x 0.5 =1mAP,8 1 0.5K,12/60积分作用：A/,=-f M：dt=O.5 Mi=1.2 5X(1 0-1 I 0X0-4/2-4 x 0.4 =4.5 e T 6 7 =0.8 4 6?At-1 2 s时：/。=I。+A/p+A/,+/=7.8 4 6?A9.某台DDZ-I H型温度比例控制调节器，测温范围为2001200,当温度从800变化到850时，其输出由12mA变化到16mA。试求该调节器的比例度和放大系数。该放大器是属于正作用还是反作用？解：X X.4 =5 _1X 100%yy max y m

41、in8 5 0 8 0 0 S=吵,）x l 0 0%=1 0 0 0 x l 0 0%=2 0%1 6-1 2 4/1 62 0-4”Z-0温度控制器输入-输出都是，统一 信号:.KP=-=5P 8 给定信号增加时输出信号增加，所以调节器属于反作用9-1.某比例积分控制器输入、输出范围都是420mA,若将比例度设为100%、积分时间设为2min、稳态输出调为5m A,某时刻，输入阶跃增长0。2m A,通过5min钟后，输出将由5mA变化到多少？解：比例作用：A/,.=x 0.2 =0.2 泊 P,3（1.0K f 5积分作用：M.=fM：dt=0.2%=0.5 x 0.2 x 5 =0.5

42、女1 T,）。1 1x2 +f =5 m i n时：/0-/0+A/p+A/,=5.7mA1 0.某 台 DDZ-H型液位比例控制调节器，测量液位范围为0.5-1.2 m,比例度b =40%.当液位为0.9m时,调节器输出为5mA，问：当液位变化到1.0m时，调节器输出为多少？解：eY-Y.芍=_2 _ 2 im _xl 00%A y =“ax-W in X e XL=1 00 X (1.0 -0.9)X=3.6 2 AXmaxfiN 1.2-0.5 4 0调 节 器 属 于 反 作 用 时：液 位 增 加 调 节 器 输 出 减 J、：y=.4mA调 节 器 属 于 正 作 用 时：液 位

43、增 加 调 节 器 输 出 增 加：8.6 抗11.调节器的软手动：控制器的输出是随时间按一定的速度增长或减小的；调节器的硬手动：控制器的输出的数值完全是由硬手动操作杆的位置决定的一一阶跃信号！12.某 台 DDZ-I I 型比例积分控制调节器，其比例度5=80%。积分时间T/=1.0niin。稳态时调节器输出为6mA。问：当某瞬时输入忽然增长了 0.3m A,比例输出为多少？通过3min调节器的输出为多少？解：Kp=工P 30 3y =%+/=6+归=6.315mA-P 0.8经过3分钟y =%+降 A/(l+，)=6 +0.3 7 5(1 +3)=7.5mATi1 3.模拟PI D调节器的

44、数字PL D 控制算法：模拟PI D调节器的传递函数：模拟PI D调节器的时域函数表达式:数字PL D 控制算法:增量式：u(k)=Kpe k)-e(k-1)+-e()+(e(A:)-2 e(k-1)+e k-2)T,T=an-e(k)+at-e(k-1)+2-e(k-2)%=K p(l+蔡);6=一降(1 +2字)；&=K户蔡位置式：u(左)=(A：1)+AM(左)14.微分控制规律的特点：在偏差开始剧烈变化的时刻，就能立即自动产生一个强大的调节作用，及时克制偏差的继续增长，故有超前调节的作用。但是，由于微分控制规律的输出的大小只与偏差变化的速度有关，当偏差固定不变时，微分控制规律的输出为零

45、一一不能消除偏差！因此微分控制规律不能单独使用！第十四章执行单元1.执行单元的作用是根据控制器送来的控制信号直接控制被控参数(例如温度)所相应的某些物理量(例如电加热的电压、蒸汽加热的蒸汽量或冷却水量)的大小，将被控参数维持在所规定的数值上。2.3.气动执行机构有正作用和反作用两种形式：当输入气压信号增长时阀杆向下移动时称正作用；当输入气压信号增长时阀杆向上移动时称反作用。在工业生产中口径较大的调节阀通常采用正作用方4.调节阀的结构及分类：调节阀的品种很多，有普通型、散热型、长颈型、纹波管密封型；直通双座、直通单座，角型阀，隔阂阀；高压阀，蝶阀，球阀，三通阀，.；小流量调节阀。直通双座、直通单

46、座：一一有正作用(正装)与反作用(反装)两种：正作用：阀杆向下移动时，阀芯与阀座之间的流通面积减小反作用：阀杆向下移动时，阀芯与阀座之间的流通面积增大5.流量特性的定义：流过阀门的相对流量与阀门相对开度的关系调节阀的流量特性不仅与阀门的结构和开度有关，还与阀前后的压差有关，必须分开讨论。6.调节阀的固有（抱负）流量特性：在将控制阀前后压差固定期得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。四种典型的抱负流量特性：直线特性、等比例特性、快开特性、抛物线特性7 .可 调 比 R为调节阀所能控制的最大流量与最小流量的比值。R =Q max/Q min,其 中Q min不是指阀门全关时的泄漏量，

47、而是阀门能平稳控制的最小流量，约为最大流量的2 蜴一般阀门的可调比R=30 o8 .调节阀的工作流量特性：实际使用时，调节阀装在具有阻力的管道系统中。管道对流体的阻力随流量而变化，阀前后压差也是变化的，这时流量特性不同于抱负流量特性而会发生畸变。9 .调节阀的流通能力用流量系数C值表达。流量系数C 的定义：在阀两端压差l O O k P a （O.I M P a）,流体为水（l O，K g/n?l g/c m3）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（n?/h 或 t/h）例如，某一阀门全开、阀两端压差为l O O k P a 时，流经阀的水流量为2 0 m 3/h,则该调节阀的流量

48、系数为：C=2 0：某一阀门全开、阀两端压差为O.I M P a 时，流经阀的水流量为4 0 1/h,则该调节阀的流量系数为：C=4 0在调节阀技术手册上，给出了各种阀门的口径和流通能力C,供用户查阅。实际应用中阀门两端压差不一定是l O O k P a,流经阀门的流体也不一定是水，因此必须换算。1 0 .电/气转换器：为了使气动调节阀可以接受电动调节器的输出信号，必须把标准电流信号转换为标准气压信号。1 1 .气动调节阀中，阀杆的位移是由薄膜上气压推力与弹簧反作用力平衡拟定的。为了防止阀杆处的泄漏要压紧填料，使阀杆摩擦力增大，且个体差异较大，这会影响输入信号P的执行精度。解决措施：在调节阀上

49、加装阀门定位器，引入阀杆位移负反馈。使阀杆能按输入信号精确地拟定自己的开度。实际应用中，常把电/气转换器和阀门定位器结合成一体，组成电/气阀门定位器。1 2.薄膜式执行机构它由膜片、阀杆和平衡弹簧等组成，是执行器的推动装置。它接受气动调节器或电/气转换器输出的气压信号，经膜片转换成推力并克服弹簧力后，使阀杆产生位移，带动阀芯动作。副文：加深理解、奠定基础 拓展思维、实践创新综合练习题1.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰 动（干扰）量、设 定（给定）量和偏差的含义！答：被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。被控变量：被控对象内规定保持设定（给定）数值的工艺参数。

50、操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定（给定）数值的物料量或能量。扰 动（干扰）量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的遗失因素。设 定（给定）量：被控变量的预定值。偏差：被控变量的设定值与实际值之差。1-1.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？1-2.什么是干扰作用？什么是控制作用？试说明两者的关系。2.自动控制系统按其基本结构形式可分几类？其中闭环控制系统按设定（给定）值的不同形式又可分几种？答：自动控制系统按其基本结构形式可为闭环控制系统和开环控制系统两大类。闭环控制系统按设定（给定）值的不同形式又可分为：定值控制系统随动