化工儀表及自動(dòng)化_課后_答案_第5版_厲玉鳴_本) - 副本

1、P161. 化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。􀂄 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化的意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。（3）能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的。（4）能改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。2、化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？一般要包括自動(dòng)

2、檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。4、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。1-5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。題1-5圖 加熱器控制流程圖解 PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03；FR

3、C-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03；FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。 1-7 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？解 測(cè)量變送裝置的功能是測(cè)量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的

4、輸出信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器；控制器接受測(cè)量變送器送來的信號(hào)，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變量的大小。7.方塊圖是用來表示控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間作用關(guān)系的一種圖形，由于各個(gè)環(huán)節(jié)在圖中都用一個(gè)方塊表示，故稱之為方塊圖。1-8試分別說明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？解：被控對(duì)象（對(duì)象）自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)

5、?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱來稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或期望值）人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)節(jié)變量）對(duì)被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。操縱介質(zhì)(操縱劑)用來實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。8.測(cè)量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)（如氣壓信號(hào)、電壓、電流信號(hào)等）；控制器：將測(cè)量元件與變送器送來的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的給定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)送住執(zhí)行器。

6、執(zhí)行器：能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控對(duì)象的物料量或能量，從而克服擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。Ex9.被控對(duì)象：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做。被控變量：被控對(duì)象內(nèi)要求保持給定值的工藝參數(shù)。給定值：被控變量的預(yù)定值。操縱變量：受控制閥操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。11、圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？ 反應(yīng)器溫度控

7、制系統(tǒng)該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。1-11 題l-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。題1-11圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)解 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖題解1-11圖 反

8、應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測(cè)量值與給定值比較，獲得偏差信號(hào)，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12 題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾作用對(duì)被控

9、變量影響的？解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值（即升高）時(shí)，溫度測(cè)量元件測(cè)出溫度值與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過控制運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來，這樣克服干擾作用對(duì)被控變量影響。1-13 按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為以下三類：·定值控制系統(tǒng)給定值恒定的控制系統(tǒng)。·隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。·程序控制系統(tǒng)給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。 15. 定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。16. 在自動(dòng)化領(lǐng)域中，把被控變量不

10、隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，把被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。干擾是客觀存在的，是不可避免的。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。這就需要通過自動(dòng)化裝置不斷施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝所要求的技術(shù)指標(biāo)上。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動(dòng)態(tài)過程中。了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更為重要。17. 階躍作用：在某一瞬間t0，干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個(gè)幅度。采用階躍干擾的原因：階躍干擾比較突然，比較危險(xiǎn)，對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效克服階躍干擾，對(duì)其他比較

11、緩和的干擾也一定很好地克服。階躍干擾形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。19. 等幅振蕩過程和發(fā)散振蕩過程是不穩(wěn)定過程，生產(chǎn)上不能采用；非周期衰減過程雖是穩(wěn)定過程，但該過程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)定值的進(jìn)程過于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離給定值，所以一般也不采用；衰減振蕩過程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且最終的穩(wěn)態(tài)值必然在兩峰值之間，決不會(huì)出現(xiàn)太高或太低的現(xiàn)象，更不會(huì)遠(yuǎn)離給定值以致造成事故。所以1-19 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80。現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19

12、圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%（即900´（±1%）=±9）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B¢=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B¢=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50<80，C=8<10，所

13、以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。1-20 題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81）。題1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制解 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量?？赡艽?/p>

14、在的干擾主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）；由于B=81.5-80.7=0.8（），B¢=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B¢=0.8:0.2=4；余差C=80.7-81= -0.3（）。21、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差

15、、振蕩周期和過渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%（即900´（±1%）=±9）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B¢=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B¢=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50<80，C=8<10，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。22、題l-20(a) 圖是

16、蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81）。題1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制解 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量。可能存在的干擾主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；

17、環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）；由于B=81.5-80.7=0.8（），B¢=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B¢=0.8:0.2=4；余差C=80.7-81= -0.3（）。第2章 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型P33 Ex1.對(duì)象特性指對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。􀂋 各種對(duì)象千差萬別，有的操作很穩(wěn)定，操作很容易；有的稍不小心可能就會(huì)超越正常工藝條件，甚至造成事故。有經(jīng)驗(yàn)的操作人員需要很熟悉這些對(duì)象，才能使生產(chǎn)操作得心應(yīng)手；設(shè)計(jì)自動(dòng)化裝置時(shí)，也必須深入了解對(duì)象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)

18、工藝對(duì)控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測(cè)量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對(duì)象特性選擇合適的控制器參數(shù)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。2-1什么是對(duì)象特性？為什么要研究對(duì)象特性？解 對(duì)象特性就是的對(duì)象的輸出-輸入關(guān)系。研究對(duì)象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采用自動(dòng)化裝置組成自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，首先也必須深入了解對(duì)象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對(duì)控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測(cè)量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對(duì)象特性選擇合適的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工

19、程整定)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。被控對(duì)象的特性對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必須對(duì)其深入研究。Ex2.對(duì)象的數(shù)學(xué)模型指對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描述。􀂄 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對(duì)象在靜態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對(duì)象在輸入量改變以后輸出量的變化情況。2-2 何為對(duì)象的數(shù)學(xué)模型？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？解 對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描述（方程、曲線、表格等）稱為對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在輸入量改變以后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)是事物特性的兩個(gè)側(cè)面，可以這樣說，動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)

20、數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對(duì)象在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的一個(gè)特例。4.機(jī)理建模法、實(shí)驗(yàn)建模法。5.對(duì)象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)理。7.階躍反應(yīng)曲線法：特點(diǎn)是簡(jiǎn)易但精度較差。如果輸入量是流量，只要將閥門的開度作突然的改變，便可認(rèn)為施加了一個(gè)階躍干擾，同時(shí)還可以利用原設(shè)備上的儀表把輸出量的變化記錄下來，既不需要增加儀器設(shè)備，測(cè)試工作量也大。但由于對(duì)象在階躍信號(hào)作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需時(shí)間一般較長(zhǎng)，這期間干擾因素較多，因而測(cè)試精度受到限制。為提高測(cè)試精度就必須加大輸入量的幅度，這往往又是工藝上不允許的。 矩形脈沖法：特點(diǎn)是提高了精度，對(duì)工藝影響較小。采用時(shí)，由于加在對(duì)象上的干擾經(jīng)過一段時(shí)

21、間后即被除去，因此干擾的幅值可以取得較大，提高了實(shí)驗(yàn)精度。同時(shí)，對(duì)象的輸出量又不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間偏離給定值，故對(duì)工藝生產(chǎn)影響較小。8、反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象（重新）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即對(duì)象的放大系數(shù)K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越大，或被控變量對(duì)這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對(duì)象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(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；或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)

22、態(tài)值的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間t表示。對(duì)象的滯后時(shí)間t，使對(duì)象的被控變量對(duì)輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。2-8 反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象（重新）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即對(duì)象的放大系數(shù)K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越大，或被控變量對(duì)這個(gè)量的變化就越靈敏，所以

23、，K實(shí)質(zhì)上是對(duì)象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(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；或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間t表示。對(duì)象的滯后時(shí)間t，使對(duì)象的被控變量對(duì)輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。10.純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間而引起的，而測(cè)量點(diǎn)選擇不當(dāng)，測(cè)量元件安裝不合適等原因也會(huì)造成純滯

24、后。容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的?？刂仆ǖ廊舸嬖诩儨?，會(huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低；干擾通道若存在純滯后，相當(dāng)于將干擾推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。􀂄 容量滯后增加，會(huì)使對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T增大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低；T減小，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來得快，系統(tǒng)控制質(zhì)量提高。但T不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在干擾通道，如果容量滯后增加，干擾作用對(duì)被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般有利于控制。2-11

25、 已知一個(gè)對(duì)象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5min，放大系數(shù)為10，純滯后時(shí)間為2min，試寫出描述該對(duì)象特性的一階微分方程式。解 該對(duì)象特性的一階微分方程為12. 2-12 如題2-12圖所示的RC電路中，已知R5kW，C2000mF。試畫出ei突然由0階躍變化到5V時(shí)的eo變化曲線，并計(jì)算出tT、t2T、t3T時(shí)的eo值。題2-12圖 RC電路解 RC電路的微分方程為當(dāng)ei=5V時(shí)，微分方程的解為eo=5(1-e-t/T) = 5(1-e-t/10) (V)（該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T=RC=5´103´2000´10-6=10s）當(dāng)t=T時(shí)， eo=5(

26、1-e-T/T)= 5(1-e-1)=3.16V；當(dāng)t=2T時(shí)，eo=5(1-e-2T/T)= 5(1-e-2)=4.32V；當(dāng)t=3T時(shí)，eo=5(1-e-3T/T)= 5(1-e-3)=4.75V。題解2-12圖 RC電路的階躍響應(yīng)曲線2-13 已知一個(gè)簡(jiǎn)單水槽，其截面積為0.5m2，水槽中的液體由正位移泵抽出，即流出流量是恒定的。如果在穩(wěn)定的情況下，輸入流量突然在原來的基礎(chǔ)上增加了0.1m3/h，試畫出水槽液位Dh的變化曲線。解 這是一個(gè)積分對(duì)象，則(m)題解2-13圖 水槽液位Dh的變化曲線14.2-14 為了測(cè)定某重油預(yù)熱爐的對(duì)象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料氣流量從2.

27、5t/h增加到3.0t/h，重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如題2-14圖所示。假定該對(duì)象為一階對(duì)象，試寫出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并解出燃料量變化量為單位階躍變化量時(shí)溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。題2-14圖 重油預(yù)熱爐的解 （輸入）燃料變化量由題圖知,該系統(tǒng)屬于一階系統(tǒng)，輸出量(溫度)的變化量y(t)相對(duì)于輸入(燃料)變化量x(t)的關(guān)系(方程)為 當(dāng)x(t)=A=50/6(kg/min)=const.時(shí)，方程的解為y(t)=KA(1-e-t/T)由題圖知，y(¥)=KA=150-120=30,則K=30/A=30/(50

28、/6)=3.6(/(kg/min)首先不考慮延遲，y(t)的變化從t0=2min開始，到t1=8min時(shí)，實(shí)際變化時(shí)間t=6min，由題圖知y(t)=y(6)=30(1-e-6/T)=145-120=25（）由此解出 T=3.35(min)所以y(t)=30(1-e-t/3.35)若考慮滯后時(shí)間 t=2min，則微分方程為系統(tǒng)的特性參數(shù)是系統(tǒng)的固有特性，不會(huì)隨輸入信號(hào)的變化而變化，因此，前面求解過程中所確定的K和T的值是不變的。所以，當(dāng)燃料變化量x(t)=A=1時(shí)，溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式為yt(t)=y(t-t)=3.6(1-e-(t-2)/3.35)第3章 檢測(cè)儀表與傳感器P1011. 測(cè)量

29、過程在實(shí)質(zhì)上是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程。一般它都是利用專門的技術(shù)工具，將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過一次或多次的信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測(cè)量的信號(hào)能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。3-1 什么叫測(cè)量過程？ 解 測(cè)量過程就是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程2.由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間會(huì)存在一定的差距，這一差距稱為。􀂄 表示方法有：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。􀂄 絕對(duì)誤差：= xx0 相對(duì)誤差：3.4.儀表的精確度等級(jí)是將儀表允許的相對(duì)百分誤差的“±”號(hào)及“%”去掉后的數(shù)值，以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上。精確度等

30、級(jí)目前是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級(jí)的。5、某一標(biāo)尺為01000的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001(1)求出該溫度儀表的最大絕對(duì)誤差值；(2)確定該溫度儀表的精度等級(jí)；(1) 校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001絕對(duì)誤差/0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對(duì)誤差：+6；(2)儀表誤差：，儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.0級(jí)；3-5 某

31、一標(biāo)尺為01000的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001(1)求出該溫度儀表的最大絕對(duì)誤差值；(2)確定該溫度儀表的精度等級(jí)；(3)如果工藝上允許的最大絕對(duì)誤差為±8C，問該溫度儀表是否符合要求？解 (1) 校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001絕對(duì)誤差/0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對(duì)誤差：+6；(2)儀表誤差：，儀表的精度等級(jí)應(yīng)定

32、為1.0級(jí)；(3)儀表的基本誤差：Dm=1000´(±1.0%)=±10, 該溫度儀表不符合工藝上的誤差要求。6、如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810 被校表正行程讀數(shù)/MPa0L 983.965.947.979.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合10級(jí)精度？解 （1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01 983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024

33、.036.068.0310.01壓力表的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa02.003.9956.008.0010.00儀表絕對(duì)誤差/ MPa00.00-0.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；但是，由于儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。3-6 如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810 被校表正行程讀數(shù)/MPa0L 983.965.947.979.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0

34、310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合10級(jí)精度？解 （1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01 983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01壓力表的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa02.003.9956.008.0010.00儀表絕對(duì)誤差/ MPa00.00-0.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；但是，由于儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。

35、7.壓力指垂直均勻地作用于單位面積上的力。􀂄 關(guān)系： p表壓=p絕對(duì)壓力p大氣壓力p真空度= p大氣壓力 p絕對(duì)壓力3-7什么叫壓力？表壓力、絕對(duì)壓力、負(fù)壓力(真空度)之間有何關(guān)系？解 （1）工程上的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即P=F/S（壓強(qiáng)）。（2）絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力=絕對(duì)壓力-大氣壓力； 負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力-絕對(duì)壓力8.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢測(cè)儀表本身就處于大氣壓力之下，因此工程上常采用表壓和真空度來表示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓或真空度。9.測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類：液柱式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來進(jìn)行

36、測(cè)量的；彈性式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移來進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)：它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測(cè)量的；活塞式壓力計(jì)：它是根據(jù)液壓原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量的。10.主要的彈性元件有：􀂄 彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測(cè)壓范圍較寬，最高可測(cè)量高達(dá)1000MPa的壓力；􀂄 膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測(cè)壓范圍較彈簧管式的為低，通?？膳c其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來，組成相應(yīng)的變送器；􀂄 波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測(cè)量。3-10作為感受壓力的彈

37、性元件有哪幾種？解 彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、波紋管式彈性元件。11.測(cè)壓原理：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來進(jìn)行測(cè)量的。􀂄 主要組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。􀂄 測(cè)壓過程：當(dāng)被測(cè)壓力通入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。3-11彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測(cè)壓過程。解：（1）彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測(cè)出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測(cè)壓力

38、p的大小。 （2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管（測(cè)量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤。 （3）彈簧管壓力計(jì)測(cè)壓過程為：用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大從而帶動(dòng)指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力值。12.13.將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例，利用這一電勢(shì)就可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。14.應(yīng)變片式壓力傳感器：測(cè)壓元件是電阻應(yīng)變片。利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。壓阻式壓力傳感器：測(cè)壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制

39、成的。3-14 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？解 見教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動(dòng)電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。其特點(diǎn)：輸出信號(hào)與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的測(cè)量。15.工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。􀂄 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、靈

40、敏度高、過載能力大、測(cè)量精度可達(dá)0.2級(jí)、可以測(cè)量壓力和差壓。3-15 某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，試問此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解 壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為Dmax=1.0MPa´1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。3-16為什么測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍要根據(jù)測(cè)量大小來選??？選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量

41、很小的參數(shù)值有何問題？解 （1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測(cè)量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本誤差Dm由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測(cè)量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量誤差。3-17 如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa，精度為1.0級(jí)的壓力表，問

42、能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解 用01.6MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D1max=1.6MPa´1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D2max=1.0MPa´1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-18 某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測(cè)量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí))，并說

43、明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為Dmax£1.1´5%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。3-19 某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度等級(jí))。解 合成塔控

44、制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。20、某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，試問此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解：壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為Dmax=1.0MPa´1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為D=0.5-0.

45、508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。3-20 現(xiàn)有一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為1.5級(jí)的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后，其結(jié)果為：被校表讀數(shù)/MPa00 04 08 12 16標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0000 0385 0790 1210 1595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0000 0405 0810 1215 1595試問這臺(tái)表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測(cè)量（該貯罐工作壓力為0.81.0MPa，測(cè)量的絕對(duì)誤差不允許大于0.05MPa）？解 壓力表的校驗(yàn)表3-1 壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.0 0.4 0.8 1.2

46、 1.6最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.000 0.385 0.790 1.210 1.595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0.000 0.405 0.810 1.215 1.595升降變差/MPa0.000 0.020 0.020 0.005 0.0000.020標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595絕對(duì)誤差D/MPa0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005-0.013儀表的最大引用誤差（從絕對(duì)誤差和升降變差中選取絕對(duì)值最大者做為Dm，求儀表的最大引用誤差）所以，這臺(tái)儀表1.5級(jí)的精度等級(jí)合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力

47、，且pmax=1.0MPa<1.6´2/3MPa；pmin=0.8MPa>1.6´1/3MPa；最大誤差Dmax=1.6´1.5%=0.024MPa<0.05MPa。所以這臺(tái)儀表能用于該空氣貯罐的壓力測(cè)量。21、為什么測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍要根據(jù)測(cè)量大小來選?。窟x一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量很小的參數(shù)值有何問題？解 ：（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測(cè)量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本誤差Dm由其精度等級(jí)和量程決定

48、，在整個(gè)儀表測(cè)量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量誤差。22、如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa。現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa，精度為1.0級(jí)的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解 用01.6MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D1max=1.6MPa´1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量

49、的基本誤差D2max=1.0MPa´1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-22常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：（3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場(chǎng)變化的影響并與測(cè)量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對(duì)的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。23、某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓

50、力，并要求測(cè)量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí))，并說明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為Dmax£1.1´5%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。24、某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為1

51、4MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度等級(jí))。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。3-24什么叫節(jié)流現(xiàn)象？ 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3

52、-28 為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差Dp為一常數(shù)，即=const.（恒量）29.流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為。􀂄 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化。根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能的變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。30.流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓差與流量之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過測(cè)量壓差的大小，即可得知流量的大小。􀂄 由于流量基本方程式是在一定的條件下推導(dǎo)出的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸

53、、取壓方式以及流體的工藝條件（密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測(cè)量。3-32 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測(cè)氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則33.因?yàn)檗D(zhuǎn)子流量計(jì)在流量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端的壓降是恒定的；而差壓式流量計(jì)在流量變化時(shí)

54、，節(jié)流裝置兩端的壓差也是隨之改變的。3-33 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測(cè)量密度為0.831kgL苯的流量，問測(cè)量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時(shí)用來測(cè)量水的流量及苯的流量，其測(cè)量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qr=Q0/KQ=10/0.9»11.1(L/min)所以，苯的流量測(cè)量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，rr=2750kgm3，此時(shí)

55、測(cè)水的流量的修正系數(shù)為Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時(shí)測(cè)水的流量的測(cè)量范圍為05L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量范圍為05.75L/min。3-36 渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動(dòng)時(shí)使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。 （2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測(cè)量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。37、用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測(cè)氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則 3-37 電磁流量計(jì)的工作原理