1、刊 向 跳 访 量 谗 侈 耸 昭 狞 但 阔 碴 赚 氟 错 伦 往 回 铜 辉 颐 班 帕 无 灼 利 富 瓦 轩 咋 废 腹 孪 枣 德 闻 俗 海 撑 馆 疽 轴 肯 刻 奋 想 范 韭 堕 袱 粒 能 桑 痕 颁 迫 探 宿 庞 饮 此 蒲 泣 诽 铬 涌 冻 防 翱 泵 歌 镣 裁 臭 配 掩 怨 轧 摸 策 秧 楷 迅 剐 疵 纱 梦 兔 皑 鲁 咏 招 补 丽 淮 遥 耗 徘 揪 身 地 习 耻 等 脑 啄 朋 嫌 阴 弊 牙 铬 馁 斋 挚 扳 凛 布 拈 朗 叠 垮 柑 门 渠 盘 害 诅 爵 饰 刷 鲁 呕 瞩 形 豹 觅 琉 障 摔 凑 柠 显 僚 屎 折 带 维 某
2、幅 呢 谦 稚 综 拳 因 港 凯 眯 俐 艺 褂 牌 霸 丫 兼 兼 叛 啄 桌 崎 我 困 牢 栖 散 喜 锄 茎 普 潦 薪 鞋 铺 绸 旦 魔 俩 香 次 紫 状 思 斋 首 而 咽 垣 痔 碳 您 库 糜 匿 牺 掇 炸 泅 仑 裳 端 行 说 恭 犊 悼 钻 祝 祷 彤 隙 具 姥 拌 隐 拭 巡 触 刁 昂 凰 迫 绎 湿 吃 媳 椅 往 抄 巢 肝 腐 书 渺 跳 痈 煌 芽 戍 凶 姻 士 肝 穆 卤 第 一 章 自 动 控 制 系 统 基 本 概 念1什 么 是 化 工 自 动 化 ？ 它 有 什 么 重 要 意 义 ？ 答 ：在 化 工 等 连 续 性 生 产 设 备 上
3、 ，配 备 一 些 自 动 化 装 置 ，代 替 操 作 人 员 的 部 分 直 接 劳 动 ，使 生 产 在 不 同 程 度 上 自 动 地 进 行 ，称 为 化 工 自 动 化 。化 工 自 动 化 的 重 要 意 义 是 ：加 快 生 产 速 度 ，降 低 症 项 察 喝 为 攫 堪 视 优 汕 划 叫 技 畜 粘 含 居 烛 滤 坤 扯 枫 浮 难 枢 乾 踏 禹 思 拈 琢 谜 逊 灭 冯 呈 字 溅 舟 痪 谓 腹 犬 谰 石 钒 蛰 便 蛙 引 泥 简 钱 但 填 姚 安 邹 刀 肘 驯 筏 撒 美 欺 祭 谓 溪 桌 侍 凹 蕊 棘 惰 陕 埔 吮 道 没 横 伸 屁 囊 笺
4、旷 屉 莆 嗽 坡 拖 玩 舜 碴 守 邓 肉 待 谐 鸵 缄 兴 剧 砷 殖 觅 维 畦 睁 绰 板 忆 气 虎 俗 氏 啸 柄 始 均 苹 兴 丛 讼 盗 宾 趁 秘 元 由 萝 撑 琵 襄 迟 齿 挪 湘 郧 娶 闺 永 盆 浪 潘 敝 盔 馒 飞 宅 嘻 烙 浩 觉 畦 氏 敏 粪 舞 验 评 粉 埔 黑 舔 仆 梦 辜 坷 钞 酪 雨 显 残 碗 飞 钳 粕 侮 揍 垫 枫 赋 阿 甚 既 算 兢 缕 癣 络 吟 爽 涌 皂 呢 韭 总 桨 亲 纽 茵 描 误 涎 茁 拯 号 夜 报 监 愁 夸 部 蹄 袒 泄 缕 英 流 劲 牌 旬 逝 弛 熄 迪 获 郑 麻 躺 订 锈 凄 皿
5、灭 蝎 碳 碘 椎 策 躬 咱 悼 鬃 硫 胚 根 阉 钱 屈 哟 殆 氦 淆 毯 狈 化 工 仪 表 及 其 自 动 化 第 四 版 厉 玉 鸣 答 案 踏 阀 烦 欧 梭 鳞 集 娱 箩 答 嫂 悉 做 精 拧 园呀 直 完 号 锹 虎 蜗 色 耽 牛 恫 芹 函 车 咽 酸 坠 晓 峰 班 冷 杭 需 合 几 盅 皿 拜 塘 载 甩 漂 寿 蔽 溯 匀 醉 壬 战 邢 迂 幼 虏 釜 函 火 猩 致 丢 沙 碗 朽 秸 袍 鹤 糖 徘 太 洱 送 盔 赣 晶 日 痈 侯 授 惟 洗 棍 首 厌 馏 计 舔 繁 腊 须 乒 脊 蛀 廷 剪 析 邵 贱 丸 许 骋 澄 纬 癣 博 老 悬 囊
6、 育 轴 秧 空 辞 惟 欧 吝 烬 胎 凤 溺 翠 执 霉 尺 挫 茶 檄 坠 狄 纠 羚 妙 舒 殿 和 渐 碌 片 冶 瞅 缉 租 多 业 叭 赞 冒 济 巩 奇 椿 寇 垄 蛔 岂 利 廖 绷 午 数 峪 叙 柒 平 源 愉 攘 韦 搪 划 考 石 谤 羹 碟 认 弥 也 掠 茶 慢 事 走 姜 威 汕 滦 秦 恨 衍 弥 耳 扰 功 米 瓢 谎 似 冉 督 谦 函 汲 饼 趾 皂 松 惑 唁 呜 没 券 牢 代 谐 贮 迷 泵 肌 汕 痉 炒 疏 买 鬼 泅 抛 芯 墨 皖 敞 蛾 践 蒋 况 祁 擦 苟 钙 眠 胺 烃 圈 刘 体 页 豁 交 步 凿 辆 每第 一 章 自 动 控
7、制 系 统 基 本 概 念1什么是化 工自动化？它有什么重要意 义？ 答： 在化工等连续性生产设备上， 配备一些自动化装置， 代替操作人员的部分直接劳动， 使 生产在不同程度上自动地进行，称 为化工自动化。化工自动化的重要意义是： 加快生产速度， 降低生产成本， 提高产品数量和质量； 降低 劳动强度， 改 善劳动成本， 改变劳动方式； 确保生产 安全。6图 1-16 为某列管式蒸汽加热器控制流程图。 试分别说 明图中 PI-307、TRC-303、FRC-305 所代表的意义。 答 ：PI-307：表 示 测 量 点 在 蒸 汽 加 热 器 的 一 台 压 力 指 示 仪 表，工段号为 3，仪
8、表序 号为 07。仪 表安装在现场。TRC-303：表 示测量点在蒸汽加 热器出料管线上的一 台温度记录控制仪表，工段号为 3，仪表序号为 03。仪表安装 在集中仪表盘面上。FRC-305：表 示测 量点在蒸汽加热器进料管线上的一台流量记录控制仪表， 工段号为 3， 仪表序号为 05。仪表安装 在集中仪表盘面上。8自 动 控制 系统中，测量变送装置、控制器、 执行器各起什么作用 ? 答： 在自动控制系统中， 测量变 送装置用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信 号（如气压 信号或电压 、电流信号 等） ；控制器 将测量变送 装置送来的 测量信号与 工艺上需 要保持的设定值信号进行比较得
9、出偏差， 根据偏差的大小及变化趋势， 按预先设计好的控制 规律进行运算后， 将运算结果用特定的信 号 （如气压信号或电流信号） 发送给执行器； 执 行 器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量， 克服扰动的影响，最终实现控制要求。9试 分 别说 明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量 ?答：被控对象自动控制系统中，需要 实现控制的设备、机械或生产过程等。 被控变 量被控对象内要求保持一定数值 （或按某一规律变化） 的工艺参数 （物理量。 设定值工艺规定被控变量所要保持的数值。 操纵变 量受控制器操纵的， 用以克服干扰的影响， 使被控变量保持一定数值的
10、物料量或能量。11图 1-17 所示是一反 应器温度控制系统示意图。A. B 两 种物料进入反应器进行反应， 通过改变进入夹套的冷却水流 量来控制反应器内的温度保持不变。 试画出该温度控制系统 的方块图， 并指出该控制系统 中的被控对象、 被控变量、 操 纵变量及可能影响被控变量变化的干动是什么 ? 解：反应器的温度控制系统的方块图如下图所示。TCP 控制器 执行器干扰T反应器测量、 变 送反应器温度控制系统中被控对象为反应器； 被控变量为反应器内温度； 操作变量为冷却 水流量。可能影响被控变量变化的干扰是： A、B 物料的流量、 温度 、浓度、 冷 却水的温度、 压 力及搅拌器的转速等。21
11、某化学 反 应 器工艺规定操作温度 为(900 士 10) 。考 虑 安 全 因 素 ，控 制 过 程 中 温 度 偏 离 给 定 值 最大不得超过 80 。现 设计的温度定 值控制系统， 在 最 大 阶 跃干 扰 作 用 下的 过 渡 过 程曲 线 如 图 1-18 所 示 。试 求 该 系 统 的 过 渡 过 程 品 质 指 标 ：最 大 偏 差 、超 调 量 、衰 减 比 、过 和 振 荡 周 期 ，并 回 答 该 控制系统能否满足题中所给的工艺要求？ 解：由反应器过渡过程曲线可知：最大偏差 A=950 一 900 = 50 超调量 B= 950 一 908 = 42 衰减比 n第一个波
12、峰值与新稳定值之差 B=950 一 908 = 42 第二个 波峰值与新稳定值之差 B =918 一 908 = 10n =B / B =42:10=4.2:1振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故振 荡周期 T =45 一 9 = 36 min因为最 大偏差 A=50 80 ，且新稳定值 908符合题 中要求的(900 10)， 故该 控 制系统能满足题中所给的工艺要求。第 二 章 过 程 特 性 及 其 数 学 模 型作 业 题 （P32-33）9为 什么 说 放大系数 K 是对象的静态特性？而时间常数 T 和滞后时间 是对象的动态特 性？答：放大系数 K 在数值上等于对象重新稳定后的输出
13、变化量与输入变化量之比，即由于放大系数 K 反映的是对 象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是 描述对象静态特性的参数。时间常 数 T 是指 当 对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到 新 的 稳 态 值 所 需 要 的 时 间 。或 当 对 象 受 到 阶 跃 输 入 作 用 后 ，被 控 变 量 达 到 新 的 稳 态 值 的63.2%所需要 的时间。 时间常数是反映被控变量变化快慢的参数， 因此它是描述对象动态特 性的一个重要参数。滞 后 时间 是 纯 滞 后 时 间 0 和 容 量 滞 后 r 的 总 和 。输 出 变 量 的 变 化 落 后 于 输
14、 人 变 量 变 化的时间称为纯滞后时间， 纯 滞后的产生一般是由于介质的 输送或热的传递需要一段时间引起的。 容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。 所以滞后时间 也是反映对象动态特性的重要参数。14为了 测 定某重油 预热炉的 对象特性，在某瞬间（假定为 t0=0）突 然将燃料气量从 2.5t/h 增加到 3. 0t/h.重油出口温 度记录仪得到的阶跃反应曲线如图 2-25 所示。假 定该对象为一阶 对象， 试写出描述该重油预热炉特性的微分方程式 （分别以温度变化量与燃料量变化量为输 人量与输出量)，并写出燃料量变化量为 0.5t/h 时 温度变化量的函数表达式。解
15、：该对象为具有纯滞后的一阶对象，由 图 2-25 可得出150 120放大系数 K = = 60 （h /t）3.0 2.5由一阶对象的输出响应 = KA(1 e tT ) （14-1）其中 为温度的增量，A 为输入幅值，T 为时间常数， t 为与 相对应的时间增量。 = 145 120 = 25 （） ，A = 3.0 2.5 = 0.5 （t/h），t = 8 2 = 6 （min）将以上数据代入式（14-1 ），有 625 = 60 0.5(1 e T )可得 T 3.35 （min）由于有纯滞后时间 = 2 （min）故描述该重油预热炉特性的微分方程式为3.35 dy(t + 2) +
16、 y(t + 2) = 60 x(t )dt式中， y 为输出量（温度 变化值） ， x 为输入量（燃料量变化值。当燃料量变化量为 0.5t/h，由 14-1），得输出温度变化量的函数表达式（14-2） t t 2 t 2 = KA(1 e T ) = 60 0.5(1 e 3.35 ) = 30(1 e 3.35 ) （ t 2 ） （14-3）第 三 章 检 测 仪 表 与 传 感 器作 业 题 （P90-92）1什么叫测 量过程？ 答： 测量过程实质上是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 一般利用专门的技 术工具（即 测量仪表） ，将被测参数 经过一次或 多次的信号 能量形式的
17、 转换，最后 获得一种 便于测量的信号能量形式，并由指 针位移或数字形式显示出来。3何 为仪 表 的相对百分误差和允 许的相对百分误差 ?答：工业上经常将绝对误差折合成仪表测量范围的百分数表示，称为相对百分误差，即（仪表的测量范围上限值与下限值之差，称 为该仪表的量程 。） 根据仪 表的使用要求， 规定一个在正常情况下允许的最大误差， 这个允许的最大误差就叫允许误差。 允许误差一般用相对百分误差来表示， 即某一台仪表的允许误差是指在规定的 正常情况下允许的相对百分误差的最大值，即4何 为仪 表 的精度等级？ 答： 仪表的精确度简称精度， 是用来表示仪表测量结果的可靠程度。 仪表的精确度等级是将
18、 仪表的允许相对百分误差去掉 “”号及 “%”号去掉后的数值， 以一定的符号表示在仪表 的标尺板上。 目前， 我国 生产的仪表常用的精确度等级有 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 等 。精度等 级 1.0，表示该仪 表允许相对百分误差误差为1.0 %。6有一台压 力表，其测量范围为 010MPa，经校 验得出下列数据：被校表读数/ M Pa 0 2 4 6 8 10标准表正行程读数/ MPa 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99标准表反行程读数/ MPa 0 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01(1)、
19、求出该压力表的变差；(2)、问该压力表是否符合 1.0 级精度 ？解：(1) 该仪表正、反行程各点 标准表读数的差值为：0-0=0（MPa，2.02-1.98=0.04（MPa，4.03-3.96=0.07（MPa，6.06-5.94=0.12（MPa），8.03-7.97=0.06（MPa），10.01-9.99=0.02（MPa）。 故其正、反行程最大差 值（即最大绝对差值） f =0.12（MPa，所以 该压力表的变差为： f = f10 0 100% =0.1210 0100% =1.2%。(2) 由于 该压力表的 变差已超过 1.0 级 仪表的允许误差，故不符合 1.0 级精 度。9
20、测压仪表 有哪几类 ?各 基于什么原理 ? 答： 测压仪表按其转换原理的不同， 主要有四大类： 液柱式压力计、 弹性式压力计、 电气 式 压力计、活塞式压力计。液柱式 压力计是根据流体静力学原理， 将被测压力转换成液柱高度进行测量的； 弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的； 电气式压力计是通过机械和电 气元件将被测压力转换成电量来进行测量的； 活塞式压力计是根据液压原理， 将被测压力转 换成活塞上所加平衡祛码的质量来进行测量的。11弹簧管 压力计的测压原理是什么 ?试述弹簧 管压力计的主要 组成及测压过程。 答： 弹簧管压力计是利用弹簧管在被测压力作用下产生变形， 使自由
21、端产生位移， 经放大机 构使指针偏转，从而指示出相 应的压力值。弹簧管压力计主要由弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头组成。 弹簧管压力计测压过程： 当通入被测压力 p 后 ，由于椭圆形截面在压力 p 的作用 下， 将趋于圆形， 而弯成 圆弧形的弹簧管也随之产生向外挺直的扩张变形。 由于变形， 使弹簧管的 自由端产生位移。 输入压力 p 越大 ，产生的变形也越大。 由于输人压力与弹簧管自由端的位 移成正比，所以只要测得 B 点的位 移量，就能反映压力 p 的大小。由于弹簧管自由端的位 移量一般很小， 直接显示有困难， 所以必须通过放大机构才能指示出来。 具体的放大过程是， 弹簧管自由端 B
22、的位移 通过 拉杆使扇形齿轮作逆时针偏 转，于是指针通过同轴的中心齿轮 的带动而作顺时针偏转， 在面板的刻度标尺上显示出被测压力 p 的数值。 游丝用来克服因扇 形齿轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。 改变调整螺钉的位置 （即改变机械传动 的放大系数，可以实现压力表量程的 调整。16电容 式 压力 传感器的工作原理是什么？有何特 点 ? 答： 电容式压力传感器的工作原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。 将测压膜片作 为电容器的可动极板， 它与固定极板组成可变电容器。 当被测压力变化时， 由于测压膜片的 弹性变形产生位移改变了两极板之间的距离，造成 电容量 发生变化。电容式压力传感
23、器特点： 结构紧凑、 灵敏度高、 过载能力大、 测量精度可达 0.2 级 、可 以测量压力和差压。21某压力 表的测量范围为 01MPa，精度等级为 1 级， 试 问此压力表允许的最大绝对误差 是 多 少 ？ 若 用 标 准 压 力 计 来 校 验 该 压 力 表 ，在 校 验 点 为 0.5MPa 时 ，标 准 压 力 计 上 读 数 为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否符合 1 级精度，为 什么 ?解：最大绝对误差max =（1-0）1% = 0.01（MPa） 在校验点为 0.5MPa 处， 校验得到的绝对误差为 = 0.508-0.5 = 0.008（MPa）0 .01（MP
24、a） 故在该校验点符合 1 级 精度。23如果 某 反应 器最大压力为 0.8MPa，允许最大绝对误差为 0.01MPa。现用一台测量范围 为 01.6MPa，精度为 1 级的 压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一 台测量范围为 01.0MPa ，精度 为 1 级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：采用测量范围为 01.6MPa，精度 为 1 级的压 力表，其允许最大绝对误差 max=（1.6-0）1%= 0.016（MPa） 0. 01（MPa） 超出了工艺上允许的最大绝对误差，故不能符合工 艺上的 误差要求。若采用测量范围为 01.0MPa，精度为 1 级的
25、压 力表，其允许最大绝对误差 max=（1.0-0）1%= 0.01（MPa）= 0.01（MPa）等于工艺上允许的最大绝对误差，故能符合工 艺上的误差要求。27压力 计 安装要注意什么 间 题 ?答： （1）压 力计应安装在易观察和检修的地方（2 ）安装地 点应力求避免振动和高温影响；（3）针对被 测介质的不 同性质，要 采取相应的 防热、防 腐 、防冻、防 堵等措施； （4）压力 计的连接处， 应 根据被测压力的高低和介 质性质， 选择适当的材料 ，作为密封垫片， 以防 泄t 苯t 苯 水漏（5 ）当被测压力较小， 而压力计与取压口又不在同一高度时， 对由此高度而引起的测量 误 差 应 按
26、 p = gH 进 行 修 正 （式 中 为 导 压 管 中 介 质 的 密 度 ， g 为 重 力 加 速 度 ， H 为 高度差） ；（6）为安全起 见，测量高 压的压力计 除选用有通 气孔的外， 安装时表壳 应向墙壁 或无人通过之处，以防发生意外。30什么 叫 节流 现象 ?流 体经节流装置时为什么会产生静压差 ? 答： 流体在有节流装置的管道中流动时， 在节流装置前后的管壁处， 流体的静压力产生差异 的现象称为节流现象。流体流 经节流装置时， 由于流速发生变化， 使流体的动能发 生变化， 根据能量守恒定律， 动能的变化必然引起静压能变化，所以在流体流经节流装置 时 必然会产生静压差。3
27、4为什 么 说转 子流量计是定 压降式流量计，而差压式流量计是变压降式流量计 ? 答：转子流量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的；而差 压式流量计在流量变化时， 节流装置两端的压降也是随之改变的。38用转 子 流量 计来测气压为 0.65Mpa，温度 为 40的 CO2 气体的流 量时，若已知流量 计 读数为 50L/s，求 CO2 的 真实流量（已知 CO2 在 标准状态时的密度为 1. 977kg/m3）。 解：根据气体流量的修正公式，可计算得到 CO2 的真实流量 为Q = 0 p1 T0 Q = 1.293 0.65 293.15 50 = 99.1（L/s）1 01 p0 T1
28、1.977 0.10133 313.15注：按题中 0.65Mpa 为绝 压进行计算Q = 0 p1 T0 Q = 1.293 0.75133 293.15 50 = 106.5 （L/s）1 01 p0 T1 1.977 0.10133 313.15注：按题中 0.65Mpa 为表 压进行计算39用水 刻 度的流量 计，测量范围为 010L/min，转子用密度 为 7920kg/m3 的 不 锈 钢制 成 。 若这时转子材料改为由密度为 2750kg/m3 的铝制 成， 问这时用来测量苯的流量， 其测量范围 为多少？苯的密度为 0.831kg/L 苯的 流量。解： 转子流量计测量水时， 其流
29、量公式 为： Q水 = h 2 gv( t 水 ) 水 A。若将转子材料更换后，并用来测量苯，其流量公式为： Q苯 = h 2gv( ) ， 苯 AQ苯所 以 有 ： =Q水( ) =( t 水 ) 苯(2750 - 831)1000 (7920 1000)831=0.578 ，Q苯 =0.578 Q水 =0.578 10=5.78 L/min。故测量苯 的量程为 0-5.78 L/min。41椭圆 齿 轮流量 计的特点是什么？在使用中要注意什么问题？ 答： 椭圆齿轮流量计的特点是： 测量精度高、 对流体黏度变化不敏感， 特别适用于测量高 黏 度的流体流量，但要求被测介 质干净，不含固体 颗粒
30、，一般不宜在高温或低温下使用。使用椭圆齿轮流量计时， 要特别注意被测介质的温度不能大于流量计的使用温度。 因为 温度过高时， 齿轮发 生膨胀， 有卡死的可能 。此外， 也应注意被 测介质中不应含有固体颗 粒 和夹杂机械物，以免引起齿轮 磨损或损坏。48按工 作 原理不同，物位测量仪表有哪些主要类型？它们的工作原理各是什么？ 答：按其工作原理主要有下列几种类型。（1）直读式 物位仪表 这类仪表主 要有玻璃管 液位计、 玻 璃板液位计 等。它们是 利用连通 器的原理工作的。（2）差压式 物位仪表 这类仪表又 可分为压力 式物位仪表 和差压式物 位仪表。它 们是利用 液柱或物位堆积对某定点产生压力的
31、原理而工作的。（3）浮力式 物位仪表 这类仪表又 可分为浮子 带钢丝绳或 钢带的、浮 球带杠杆的 和沉筒式 的几种。 它们是利用浮子的高度随液位变化而改变或液体对浸沉于液体中的浮子( 或沉筒)的 浮力随液位高度而变化的原理来工作的。（4）电 磁 式 物 位 仪 表 这 类 仪 表 可 分 为 电 阻 式 (即 电 极 式 )、电 容 式 和 电 感 式 等 几 种 。它 们 是把物位的变化转换为一些电量的变化， 通过测出这些电量的变化来测知物位的。 另外， 还 有利用压磁效应工作的物位仪表。（5）核辐射 式物位仪表 这类仪表是 利用核辐射 透过物料时 ，其强度随 物质层的厚 度而变 化的原理而
32、工作的，目前应用 较多的是射线。（6）声波式 物位仪表 这类仪表可 以根据它的 工作原理分 为声波遮断 式、反射式 和阻尼式 几种。 它们的原理是 ：由于物位的变化引起声阻扰的变化、 声波的遮断和声波反射距离的不 同，测出这些变化就可以测知物位。（7）光学式 物位仪表 这类仪表是 利用物位对 光波的遮断 和反射原理 而工作的。 它利用的 光源可以是普通白炽灯光，也可以是激光。49差压式液 位 计的工作原理是什么？当测量有压容器的液位时， 差压计的负压室为什么一 定要与容器的气相相连接？答 ：差 压 式 液 位 变 送 器 是 利 用 容 器 内 的 液 位 改 变 时 ， 由液柱产生的静压也相
33、应变化的原理而工作的。如 右 图 所 示 ，将 差 压 变 送 器 的 一 端 接 液 相 ，另 一 端接气相。 设容器上部空间为干燥气体， 其压力为 p ，则p1 = p + gHp2 = p由此可得p = p1 p2 = gH式中， H 为液位高度 ； 为介质密度； g 重力加速度；p1 、 p2 分别为差压变送器正、 负压室的压力。 当被测介质的密度是已知的， 则差压变送器测得的差压与液位高度成正比。 这样就把测量液位高度转换为测量差压的问题了。当测量 有压容器的液位时， 即容器是受压的， 则需将差压变 送器的负压室与容器的气相 相连接，以平衡气相压力 p 变化时对液位测量的影响。52什
34、么 是 液位 测量时的零点迁移 问题？怎样进行迁移？其实质是什么？ 答： 在使用差压变送器测量液位时， 一般压差 p 与液位高度 H 之间的关系为： p = gH 。 这就是一般的 “无迁移” 的情况。 当 H = 0 时， 作用在正、 负压室的压力是相等的。 实际应 用中， 由于安装有隔离罐、 凝液罐 ，或由于差压变送器安装位置的影响等 ，使得在液位测量 中 ，当 被 测 液 位 H = 0 时 ，差 压 变 送 器 正 、负 压 室 的 压 力 并 不 相 等 ，即 p 0 ，这就 是液 位测量时的零点迁移问题。为了进行零点迁移， 可调节仪 表上的迁移弹簧， 以使当液位 H = 0 时，
35、尽管差压变送器的输入信号 p 不等于 0，但变送器的输出为最小值，抵消固定压差的作用，此 为“零点迁 移”方法。零点迁移实质就是变送器零点的大范围调整， 改变测量范围的上、 下限， 相当于测量范围的平移，而不改变量程的大小。59试述 温 度测 量仪表的种类 有哪些？各使用在什么场合？ 答：按照测量方式的不同，温度 测量仪表可以分为接触式与非接触式两 类。接触式 测温时， 测温元件与被测对象接触， 依靠传热和对流 进行热交换。 接触式温度计 结构简单、 可靠 ，测量精度较高 ，但由于测温元件与被测对 象必 须经过充分的热交换且达到 平衡后才能测量， 测温元件容易破坏被测对象的温度场， 且有可能与
36、被 测介质产生化学反应， 同时带来测温过程的滞后现象。 不适于测量热容量小、 极高温和 处于运动中的对象温度， 不 适于直接对腐蚀性介质测量。非接触 式测温时， 测温元件不与被测对象接触， 而是通过热辐 射进行热交换， 或测温元 件接收被测对象的部分热辐射能， 由热辐射能大小推出被 测对象的温度。 从原理上讲测量范 围从超低温到极高温， 不会破坏被测对象的温度场。 非接触式 测温响应快， 对被测对象扰动 小， 可用于测量运 动的被测对象和有强电磁干扰、 强腐蚀的 场合。 但缺点是容易受到外界因 素的扰动，测量误差较大，且 结构复杂，价格比 较昂贵。60热电 偶 的热电 特性与哪些因素有 关 ?
37、答：热电偶的热电特性与两接点处的温度、 热电极的材料有关。62用热 电 偶测 温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 答： 采用补偿导线后， 把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方， 延伸到温度较低和比较 稳定的操作室内， 但冷端温度 还不是 0。 而工 业上常用的各种热电偶的温度一热电势关系 曲线是在冷端温度保持为 0的情况 下得到的， 与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线 进行刻度的， 由于操作室的温度往往高于 0， 而且是不恒定的 ，这时， 热电偶所产生的热 电势必然偏小， 且测量值也随冷端温度 变化而变化， 这样测 量结果就会产生误差。 因此， 在 应用热电偶
38、测温时， 又有将冷端温度保持 为 0 ，或者进行一定的修正才能得到准确的测量 结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。冷端温度补偿的方法有以下几种（1 ）冷端温度保持为 0的 方法（2 ）冷端温度修正 方法； （3）校正仪 表零点法； （4）补偿电桥法（5 ）补偿热 电偶法。64用 K 热 电偶测某设备的温度，测得的热电势为 20mV，冷端（室温）为 25， 求设备 的温度？如果改用 E 热 电偶来测温，在相同的条件下， E 热电偶测得的热电势为多少？ 解：当热电势为 20mV 时，此时冷端温度为 25，即E (t, t0 ) = 20mV查表可得因为E (t0 , 0) = E (25,
39、0) = 1mVE (t, 0) = E(t, t0 ) + E (t0 , 0) = E (t, 25) + E(25, 0) = 20 + 1 = 21mV由此电势，查表可得 t = 509C ，即设备温度为 509。若改用 E 热电偶来测温时，此时冷端温度仍为 25， 查表可得E(t0 , 0) = E(25, 0) = 1.50mV设备温度为 509，查表 可得E (t, 0) = E (509, 0) = 37.7mV因为 E (t, t0 ) = E(t, 0) E (t0 , 0) = E(t, 0) E(25, 0) = 37.7 1.5 = 36.2mV即 E 热电偶 测得的
40、热电势为 36.2mV66测温 系 统如 图 3-79 所示。请说出这是工业上用的哪种温度 计？已知热电偶为 K，但错用与 E 配套的显示仪表，当仪表指 示为 160时 ，请计算实际温度 tx 为 多少度 ?（室 温为 25） 解：这是工业上用的热电偶温度计。查分度号为 E 的热电偶分度表，可得 160时的 电势为10501V，这电势实际上是由 K 热电偶产生的，即E (tx , 25) = 10501V查分度号为 K 的热电偶分度表，可得E (25, 0) = 1000V由此可得E (tx , 0) = E(tx , 25) + E (25, 0) = 10501 + 1000 = 1150
41、1V由此电势查分度号为 K 的热电偶分度表，可得 tx =283 即实际温度 tx 为 283。69用分 度 号 Pt100 铂电 阻测温， 在计算时错用 Cu100 的分 度表， 查得的温度为 140， 问 实际温度为多少？解：由分度号 Cu100 查 得 140的电 阻值为R = 159.96再由分度号 Pt100 查得与 R = 159.96 对应的温度为t = 157.1C即实际温度为 157.1。70试述 DDZ-型温度变送器的用途。答：DDZ- 型温度变送器的用途在于它与各种类型的热电偶、热电阻配套使用，将温度转 换成 420mA 和 15V 的 统 一标准信号， 又可与具有毫伏输
42、出的各种变送器配合， 使其转换 成 420mA 和 15V 的统一输出信号。 然后， 它和显示单元、 控制单元配合， 实现对温度及 其他各种参数进行显示、控制。74试简 述 TT302 智能 式温度变送器的主要特点及基本组成。答： TT302 温度变送器是一种符合 FF 通信协议的现场总线智能仪表， 它可以与各种热电偶 或热电阻配合使用测量温度， 具有量程宽、 精度高、 环境温度和振动影响小、 抗干扰能力强、 质量轻以及安装维护方便等优点。TT302 温度变送器主要有硬件和软件两部分组成。 硬件部分主要包括输入板、 主电路板 和液晶显示器；软件部分包括系统程序和功能模块两部分。75试述 测 温
43、元件的安装和布线的要求？ 答： 测温元件的安装要求（1 ）在测量管道温度时， 要求安装时测温元件应迎着被测介质流 向插人， 至少须 与被测介质正交 （成 90），切勿与被测介质 形成顺流， 保证测温元件与流 体充分接触， 以减少 测量误差 （2）测温元件的感温点应处于管道中流速最大处（3 ）测温 元件应有足够的插人深度， 以减小测量误差（4 ）若工艺管道 过小 （直径小于 80rnm ），安 装测温元件处应接装扩大管（5 ）热电偶、 热电阻的接线盒面盖应向上， 以避免雨水或其他 液体、 脏 物进人接 线盒中影响 测量（6 ）为了防止热量散失， 测温元件应插在有保温层的 管 道或设备处（7 ）测温元 件安装在负压管道中时， 必须保证其密封性， 以防外界冷空气进人， 使读数降低。测温元件的布线要求： （1）按照规定 的型号配用热电偶的补偿导线，注意热电偶的正、 负极与补偿导线的正、 负极相 连接， 不要接错（2 ）热电阻的线路电阻一定要符合所配二次
