第二章检测仪表
第2章 思考题与习题
2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据：
求：1）该表最大绝对误差；
2）该表精度；
3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？
2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果：
求：1）变差；
2）基本误差；
3）该表是否符合1.0级精度？
2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0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5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？
解答： 1）基本误差δ=
100%
?
最大绝对误差?max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%
8.0%10010
508.5=?-=δ
0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。
2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？
解答： 1） 2）
2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为
1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA
现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答：
分析它们的最大误差：
1）?max ＝250×1％＝2.5mA ；%
5%10050
5.2±=?±
=δ
2）?max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%
75.3%10050
875.1±=?±=δ
选择2.5级，0～75mA 的表。
2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA 。当变送器输出电流为10mA 时，对应的被测温度是多少？
解答：
10
4
202001000T =--； T=500C ?。
2-12 试简述弹簧管压力计的工作原理。现有某工艺要求压力范围为1.2±0.05MPa ，可选用的弹簧管压力计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级，可选用的量程规格有0～1.6MPa 、0～2.5MPa 和0～4MPa 。请说明选用何种精度和量程（见附录E ）的弹簧管压力计最合适？
解答： 1）工作原理：
2）根据题意：压力范围为1.2＋0.5 MPa ，即允许的最大绝对误差?max ＝0.05
○
1分析选用不同量程的表所需的精度等级： 0～1.6 MPa 量程：%
125.3%1006.105.0±=?±
=δ，可选2.5级表；
0～2.5 MPa 量程：%
2%1005.205.0±=?±=δ，可选1.5或2.0级表； 0～4.0 MPa 量程：%
2.1%1000
.405.0±=?±
=δ，可选1.0级表。
○
2量程选择：被测最大压力＝1/3～2/3量程上限 0～1.6 MPa 量程：
3
2
436
.12.1?=
0～2.5 MPa 量程：3
2
5.22.131?
?
0～4.0 MPa 量程：
3
13.00
.42.1?
=
综合分析，选用1.5级或2.0级，0～2.5 MPa 量程的表最合适。
2-13 如果某反应器最大压力为1.0MPa ，允许最大绝对误差为0.01MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，精度为1级的压力表来进行测量，问能否符合工艺要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，精度为1级的压力表，能符合要求吗？试说明其理由。
解答：
工艺要求：最大压力为1.0MPa ，允许最大绝对误差为0.01MPa 。 分别求出两台仪表的最大允许误差，进行判断。
1）精度为1级，量程为0～1.6MPa 的表，其最大绝对误差： ?1.6max ＝1.6×1％＝0.016 MPa ，> 0.01 MPa, 所以不符合要求； 2）精度为1级，量程为0～1.0MPa 的表，其最大绝对误差：
?1.0max ＝1.0×1％＝0.01 MPa ，＝ 0.01 MPa, 所以最大误差符合要求，但是压力表的最大测量值应≤ 2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。 所以，该表也不符合要求。
2-14 某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.0～1.6MPa ，工艺要求就地观察罐内压力，并要测量结果的误差不得大于罐内压力的±5%。试选择一块合适的压力表（类型、测量范围、精度等级），并说明其理由。
解答：
根据题意知：压力范围1.0～1.6MPa ，
允许最大误差：?max ＝1.6×（＋5％）＝＋0.08 MPa 1）量程确定：
应满足工作最大压力小于仪表量程的2/3处，即1.6 MPa ×2/3＝2.4 MPa 可以选量程为0～2.5 MPa 的弹簧压力表。 2）精度等级确定：
求出基本误差，以确定满足要求的精度等级。
%
2.3%1005
.208.0±=?±
=δ ，允许的精度等级为2.5级。
综上分析，选择量程为0～2.5 MPa ，精度等级为2.5级的弹簧压力表。 该表的最大绝对误差：?max ＝2.5×（＋2.5％）＝＋0.0625 MPa ，<0.08 MPa 所以满足要求。
2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？
解答：
1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。
2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
3）影响因素：P47
○
1流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m 及取压方式密切相关；
○
2流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩性相关；
○
3 流量系数的大小与流体流动状态有关。
2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？
解答：
1）转子流量计是定压式流量计(P47)
虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。
2）差压式流量计是变压降式流量计(P45)
是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。
2-21 椭圆齿轮流量计的特点是什么？对被测介质有什么要求？
解答：
1）特点：流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。
粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘皮愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。
椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量。
2）对被测介质的要求：不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。
如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。
2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？
解答：P51
1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。
2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(Ω
μ
100cm)，不能测量油类或气体的流量。
2-24 超声波流量计的特点是什么？
解答：
超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用范围广阔。
2-25 用差压变送器测某储罐的液位，差压变送器的安装位置如图2-75所示。请导出变送器所测差压p
与液位H之关系。变送器零点需不需要迁移？为什么？
2-26 用法兰式差压变送器测液位的优点是什么？
解答：P57
测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固等液体的液位，在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，使被测介质不进入毛细管与变送器，以免堵塞。
可节省隔离罐。
2-27 试述电容式物位计的工作原理。
解答：
利用电容器的极板之间介质变化时，电容量也相应变化的原理测物位，可测量液位、料位和两种不同液体的分界面。
2-28 超声波液位计适用于什么场合？
解答：P60
适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘性液体的测量。
化工自动化及仪表电子教案过程参数的检测与仪表
第二章过程参数的检测与仪表 教学要求：掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等） 掌握压力的检测方法（液柱测压法、弹性变形法、电测压法） 学会正确选用压力计 掌握应用静压原理测量液位和差压变送器测量液位时的零点迁移 差压式流量计测量原理，常用节流元件，转子流量计结构、测量原理 掌握容积式流量计（腰轮流量计）结构、工作原理、使用场合 掌握应用热电效应测温原理 掌握补偿导线的选用 掌握冷端温度补偿的四种方法；了解热电偶结构，分类 重点：弹性变形法、电测压法 压力计选用 应用差压变送器测量液位的零点迁移问题 补偿导线的选用和冷端温度补偿 难点：确定精度等级，压电式测量原理 应用差压变送器测量液位的零点迁移问题 第三导体定理 电桥补偿法 §2.1 概述 一、检测过程及误差 1．检测过程 检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。 检测误差 误差-------测量值和真实值之间的差值 误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰 因素，以及检测技术水平的限制等原因， 根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。 （1）系统误差 ------------在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化 特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。 误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表 的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。 （2）疏忽误差 ------------明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差， 特点：无任何规律可循。 误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、
检测仪器及仪表1-9标准答案
作业1 1、典型检测仪表控制系统的结构是怎样的?绘出它的体统框图。各单元的作用分别是什么？ ?被控（被测)对象是控制系统的核心，它可以是单输入单输出对象,也可以是多输入多输出。 ?检测单元是控制系统实现控制调节作用的基础，它完成对所有被测变量的直接或间接测量。 ?变送单元完成对被测变量信号的转换和传输。 ?调节单元完成调节控制规律的运算。 ?执行单元是实现控制的执行机构，接收控制信号驱动执行机构调节被控变量 ?显示单元是控制系统的附属单元。 ２、如何才能实现仪表的零点迁移和量程迁移? 通过调正仪表的调零机构来完成。 通过调正仪表的放大机构来调正特性曲线的斜率。 3、什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？ 灵敏度——在稳定状态下，仪表的输出增量对输入增量的比值。 仪表分辨率——又称仪表灵敏限、灵敏阈。它表示引起输出值变化的最小输入量变化值。灵敏度高，则分辨率高。 4、仪表的精度是如何确定的？ 仪表的精确度:通常是允许的最大引用误差去掉百分号和±号后的数字来衡量的。不是实际测量中出现的。 精度等级：按仪表工业规定将精确度划分为若干个等级,称为精度等级。 5、自动化控制系统的四个阶段? 常规仪表控制系统、直接数字控制系、分布式控制系、现场总线控制系统系统 作业2 2-1一个温度测量范围为-10０~４0０℃，0.５级精度的温度计,其允许的绝对误差和基本误差各是多少？ 最大绝对误差=[400-(-10０）］×0.5%=2.5℃ 基本误差：-0.5％~0．5% ２-2 间接检测量Ｚ由彼此独立的、无相关的两个检测量Ｘ1、Ｘ2决定，Z＝X1/X2。σ１、σ2、σz分别为ＸI、X2和Z的标准误差。
第二章压力测试
第二章压力测试 内容提要 1压力单位及测压仪表 2智能式变送器 2.1智能变送器的特点 2.2智能变送器的结构原理 3压力计的选用及安装 3.1压力计的选用 3.2压力计的安装 概述 在化工生产中，压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力； 在工业生产过程中，压力往往是重要的操作参数之一； 生产过程中经常会有压力和真空度的检测； 压力的检测与控制，对保证生产过程正常进行，达到高产、优质、低能耗和安全是十分重要的。 第一节压力单位及测压仪表 压力是指均匀垂直作用在单位面积上的力。 压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa） 1Pa=1N/m2 1MPa=13106Pa
在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。P表压=P绝对压力-P大气压力 当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。P真空度=P大气压力-P绝对压力
绝对压力 包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”，符号为B；直接作用于容器或物体表面的压力，称 （ABS为下为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为P ABS 标）。 用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫“表压力”（又叫相对压力），“表压力”以大气压力为起点，符号为Pg。 = B + Pg（ABS为下标） 三者之间的关系是：P ABS 压力的法定单位是帕（Pa），大一些单位是兆帕(MPa)=106Pa 1标准大气压 = 0.1013MPa “真空度” 顾名思义就是真空的程度。是真空泵、微型真空泵、微型气泵、微型抽气泵、微型抽气打气泵等抽真空设备的一个主要参数 真空度=大气压强-绝对压强 测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。1、液柱式压力计 它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。 按其结构形式的不同：U形管压力计、单管压力计和斜管压力计等 优点：这类压力计结构简单、使用方便 缺点：其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，
过程检测技术及仪表习题
绪言 练习与思考 1．简述过程检测技术发展的起源？ 2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？ 5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？ 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：
试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图 1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h ，然后乘以贮罐截面积A ，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hA ρ=。但采用该法测量M 时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。
第8课时 第二章 第四节 测量仪器及其特性(1)
第四节测量仪器及其特性 测量仪器及其特性 1.测量仪器（计量器具） 2.测量仪器的特征 知识点一：测量仪器（计量器具） （一）测量仪器及其作用 1．测量仪器的概念（特点） 测量仪器又称计量器具，是指“单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置。”。它是用来测量并能得到被测对象量值的一种技术工具或装置。为了达到测量的预定要求，测量仪器必须具有符合规范要求的计量学特性，特别是测量仪器的准确度必须符合规定要求。 例题：单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具在计量学术语中称为____。a．测量仪器 b . 测量链 c．计量器具 d．测量传感器 答案：ac 2、测量仪器的特点 (1)用于测量，目的是为了获得被测对象量值的大小。 (2)具有多种形式，它可以单独地或连同辅助设备一起使用。 (3)测量仪器本身是一种器具或一种技术装置，是一种实物。 测量仪器是用于测量目的的所有器具或装置的统称，我国习惯统称为计量器具。3．测量仪器的作用
（1）测量是为了获得被测量值的大小，而得到被测量值的大小是通过计量器具来实现的，所以计量器具是人们从事测量获得测量结果的重要手段和工具，它是测量的基础，是从事测量的重要条件。 （2）计量器具又是复现单位、实现量值传递和量值溯源的重要手段。为实现计量单位统一和量值的准确可靠，必须建立相应的计量基准、计量标准和工作用计量器具；并通过检定和校准来实现测量的统一，实现测量的准确性、一致性，这一任务正是通过各级计量器具进行量值的传递和溯源来完成的。 （3）计量器具又是实施计量法制管理的重要工具和手段。国家计量法规对用于贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测四个方面且列入强检目录的工作计量器具实施强制检定，这些强检计量器具既是实施法制管理的对象，又是为维护国家和人民利益提供服务的重要手段，正是通过这些计量器具量值的准确可靠，使广大人民群众免受不准确、不诚实测量带来的危害。 （4）计量器具又是开展科学研究、从事生产活动不可缺少的重要工具和手段。 （二）实物量具、测量系统和测量设备 定义概念 具有所赋量值，使用时以固定形态复现或提供一个或多个量值的测 量仪器。 内涵 它的主要特性是能复现或提供某个量、某些量的已知量值。这里所 说的固定形态应理解为量具是一种实物，它应具有恒定得到物理化 学状态，以保证在使用时量具能确定地复现并保持已知量值。获得 已知量值的方式可以是复现的，也可以是提供的。如砝码是量具， 它本身的已知值就是复现了一个质量单位量值的实物。如标准信号 发生器也是一种实物量具，它提供多个已知量值作为供给量输出。 定义中的已知值应理解为其测量单位、数值及其不确定度均为已知。 标准物质即参考物质按定义均属于测量仪器中的实物量具。 特点(1)本身直接复现或提供了单位量值，即实物量具的示值（标称值）复现了单位量值，如量块、线纹尺本身就复现了长度单位量值； (2)在结构上一般没有测量机构，如砝码、标准电阻，它只是复现单位量值的一个实物； (3)由于没有测量机构，在一般情况下，如果不依赖其他配套的测量仪器，就不能直接测量出被测量值，如砝码要用天平、量块要配用干涉仪、光学计。因此，实物量具往往是一种被动式测量仪器。
第二章压力检测仪表
3.压力的表示方法 (1)绝对压力介质的真实压力。 (2)表压力：P = P-P° (3)负压力：PIT 压力仪表指示的压力均为表压力。 2.1.2压力测量仪表的分类 (1)液柱式压力计P=Hpg (2)弹性式压力计 (3)活塞式压力计 (4)电测式压力计
2.2弹性式压力计 特点：结构简单、价格低廉、使用方便、测量范围宽，附加电气变换、控制装置，可实现压力远传、报警、控制等。 2. 2. 1弹性元件 弹性元件：压力作用下产生弹性变形，是弹性式压力计的测压敏感元件。常用弹性压力计弹性元件： (bl多團蝉邃 3波级膛
（1）弹簧管结构简单，测量范围很广，最高可达109Pa o （2）波纹管刚度小、位移量大，灵敏度高，用来测量较低的压力。 （3）膜片膜盒膜片刚度大、位移量小，灵敏度低。 弹性元件的材料:有金属（铜基、铁基、银基、锯基弹性合金合金）、石英、陶瓷和硅材料等。 弹性元件的基本特性： 刚度：产生单位位移所需要的压力。 弹性滞后：是指弹性材料在加载、卸载的正反行程中，相同压力下变形不同，位移曲线是不重合的。 弹性后效：是指载荷在停止变化之后，弹性元件在一段时间之内还会继续产生类似蠕动的位移。 温度系数：温度改变1度引起的刚度的变化。
r 第三章压力检测仪表 压力是工业生产过程中重要工艺参数之一。许多工艺过程只有在一定的压力条件下进行，才能取得预期的效果；压力的监控也是安全生产的保证。压力的检测和控制是保证工业生产过程经济性和安全性的重要环节。压力测量仪表还广泛地应用于流量和液位测量方面。 1．压力概念和单位 压力概念：在工程上，“压力”定义为垂直均匀地作用于单位面积上的力，通常用P表示，对应于物理学中的压强。 单位：国际标准单位为帕斯卡，简称为帕，符号为Pa，加上词头又有千帕、兆帕等，我国规定帕斯卡为压力的法定单位。目前，工程技术中仍常用的单位还有工程大气压、物理大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。 在工程上，压力有几种不同的表示方法，并且有相应的测量仪表。 (1)绝对压力被测介质作用在容器表面积上的全部压力称为绝对压力。用来测量绝对压力的仪表， 称为绝对压力表。 (2)大气压力由地球表面空气柱重量形成的压力，称为大气压力。它随地理纬度、海拔高度及气象 条件而变化，其值用气压计测定。 (3)表压力通常压力测量仪表是处于大气之中，则其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差， 称为表压力。一般地说，常用的压力测量仪表测得的压力值均是表压力。 (4)真空度当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值(负压力)，其绝对值称为真空度，用来测量真 空度的仪表称为真空表。 (5)差压设备中两处的压力之差简称为差压。生产过程中有时直接以差压作为工艺参数，差压测量 还可作为流量和物位测量的间接手段。 压力检测的主要方法及分类： 根据不同工作原理，主要的压力检测方法及分类有如下几种。 （1）重力平衡方法 液柱式压力计基于液体静力学原理。被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡，将被测压力转换为液柱高度来测量，其典型仪表是U形管压力计。这类压力计的特点是结构简单、读数直观、价格低廉，但—般为就地测量，信号不能远传；可以测量压力、负压和压差；适合于低压测量，测量上限不超过0.1～0.2 Mpa；精确度通常为0.02%～±0.15%。高精度的液柱式压力计可用作基准器。 负荷式压力计基于重力平衡原理。其主要型式为活塞式压力计。被测压力与活塞以及加于活塞上的砝码的重量相平衡，将被测压力转换为平衡重物的重量来测量。这类压力计测量范围宽、精确度高(可达±0.01%、性能稳定可靠，可以测正压、负压和绝对压力，多用作压力校验仪表。单活塞压力计测量范围达0.04～2500MPa，此外还有测量低压和微压的其他类型的负荷式压力计。 (2)机械力平衡方法 这种方法是将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力可以测知被测压力。力平衡式仪表可以达到较高精度，但是结构复杂。这种类型的压力、差压变送器在电动组合仪表和气动组合仪表系列中有较多应用。 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ-（f δ为 反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精 度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下： 试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000 R=Ω，21000 R=Ω，3100 R=Ω，410 R=Ω，51 R=Ω（如图1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h，然后乘以贮罐截面积A，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hAρ =。但采用该法测量M时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。 第二章练习与思考 1．什么叫温标？什么叫国际实用温标？请简要说明ITS-90的主要内容。2．试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同（可以从原理、系统组成和应用场合三方面来考虑）？ 3．用测温件热电偶或热电阻构成测温仪表（系统）测量温度时，应各自注意哪些问题？ 4．如图2—11，已知热电偶的分度号为K型，在工作时，自由端温度 030o t C =， 第2章 思考题与习题 2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校表读数/℃ 201 402 604 806 1001 2）该表精度； 3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？ 2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果： 标准表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表读数/MPa 正行程 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 反行程 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01 2）基本误差； 3）该表是否符合1.0级精度？ 2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0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5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？ 解答： 1）基本误差δ= 100%? 最大绝对误差?max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010 5 08.5=?-=δ 0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。 2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？ 解答： 1） 2） 2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为 1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA 现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答： 分析它们的最大误差： 1）?max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%10050 5 .2±=?± =δ 2）?max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050 875 .1±=?±=δ 选择2.5级，0～75mA 的表。 2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA 。当变送器输出电流为10mA 时，对应的被测温度是多少？ 解答： 10 4202001000T =--； T=500C ?。 2-12 试简述弹簧管压力计的工作原理。现有某工艺要求压力范围为1.2±0.05MPa ，可选用的弹簧管压力计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级，可选用的量程规格有0～1.6MPa 、0～2.5MPa 和0～4MPa 。请说明选用何种精度和量程（见附录E ）的弹簧管压力计最合适？ 解答： 1）工作原理： 2）根据题意：压力范围为1.2＋0.5 MPa ，即允许的最大绝对误差?max ＝0.05 第二章过程参数测量仪表习题 一、填空 1．温度测量方法主要分为＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两种。 2．电阻的连线方式有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿三种，其中＿＿＿＿连接方法受测量线路电阻影响最大。 3．温度变送器由＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿两部分组成。 4．温度变送器由两大部分组成。＿＿＿＿＿＿＿用于将温度信号转化为非标准电信号；＿＿＿＿＿＿＿用于非标准电信号进行放大、补偿、线性化和标准化等。5．工程测量中所说的压力指的是＿＿＿＿。 6．压力有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿及＿＿＿＿＿＿三种表示方法。 7．表压力为＿＿＿＿＿＿减去＿＿＿＿＿＿后的差值。 8．真空度为＿＿＿＿＿＿减去＿＿＿＿＿＿后的差值。 9．常见开关型压力传感器有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿两种。 10．量的计量单位不同有＿＿＿＿流量和＿＿＿＿流量之分，按考察的时间尺度不同有＿＿＿＿流量和＿＿＿＿流量之分。 11．累计流量是瞬时流量在某一时间段内的＿＿＿＿。 12．压式流量计的流量与差压间的＿＿＿＿＿＿成正比。 13．度式流量计的前端的直管段至少要有＿＿＿＿倍于管路直径的管路长度，后端的直管段至少要有＿＿＿＿倍于管路直径的管路长度。 14．流量计不能测量＿＿＿＿＿＿的介质。 15．电磁流量计的测量管内壁必须是＿＿＿＿＿＿的。 16．流量计的测量管不能是＿＿＿＿的材料。 17．量储罐液位时，＿＿＿＿容器可以使用直接使用压力传感器，＿＿＿＿容器必须使用差压传感器。 18．静压式液位测量系统中，当仪表安装位置与液位0位不在同一水平上时，必须进行＿＿＿＿＿＿。 19．压变送器来测量绝对压力时，可以将正压端＿＿＿＿＿＿，负压端＿＿＿＿＿＿。 20．用差压变送器来测量表压时，可以将正压端＿＿＿＿＿＿，负压端＿＿＿＿。21．用差压变送器来测量真空度时，可以将正压端＿＿＿＿，负压端＿＿＿＿＿＿。 22．触式测温的主要用于测量＿＿＿＿。 二、选择 1. 仪表最大允许误差指的是（）。 （A）最大绝对误差（B）最大相对误差 （C）最大百分相对误差（D）百分相对误差 2. 如图所示为一应变电阻式压力变送器的传感部分，当因压力而发生形变时，有两只应变电阻受挤压而使阻值增加，另两只因受拉伸而使阻值减小。为了减少温度对测量结果的影响，并提高传感器的灵敏度，须将四个应变电阻构成一个桥路，正确的连接是（）。 （A）R A、R B受挤压，R C、R D受拉伸（B）R C、R D受挤压，R A、R B受拉伸（C）R A、R D受挤压，R B、R C受拉伸（D）R B、R D受挤压，R A、R C受拉伸 朱明工作室 zhubob@https://www.360docs.net/doc/f86858906.html, 高级技师、高级技能专业教师、汽车维修高级考评员 国家经济师 朱明工作室zhubob@https://www.360docs.net/doc/f86858906.html, 第二章发动机检测技术汽车发动机技术状况影响到汽车运行中的动力性、经济性等，是汽车检测的重点内容。本章就发动机功率检测、气缸密封性检测、汽油机点火波形观测、柴油机供油系检测与波形观测、汽油机点火正时检测、发动机综合性能检测进行讲述，介绍各项检测所用设备的结构、检测原理、检测项目等。 2.1 发动机功率检测.. 2.2 气缸密封性检测.. 2.3 汽油机点火波形观测..2.4 柴油机供油系检测与波形观测 2.5 汽油机点火正时检测.. 2.6 发动机综合性能检测.. 朱明工作室zhubob@https://www.360docs.net/doc/f86858906.html, 2.4 柴油机供油系检测与波形观测 柴油的自燃点比汽油约低200℃，可以在压缩行程末期喷入气缸自行着火燃烧。因此，柴油机供油系并无电量可采集。这是柴油机检测的难点之一。 发动机综合检测仪在检测柴油机的供油系时，首先要将非电量的供油压力转变成电量，在不解体检测作业中，只能用外卡式油压传感器， 如图2—25所示。它以一定的预紧力卡夹在喷油泵与喷嘴之间的高压油管上，油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀，挤压电荷，经发动机综合检测仪中的电荷放大器放大后供 系统分析。图2—25 外卡式油压传感器的安装 朱明工作室zhubob@https://www.360docs.net/doc/f86858906.html, 测试项目： 压力波形 针阀升程波形 异常喷射 瞬态压力 供油均匀性 供油正时 转速 朱明工作室zhubob@https://www.360docs.net/doc/f86858906.html, 波形分析 高压柴油在喷油泵出 口到喷油嘴的油管沿 程以波动方式传播， 即在同一瞬间喷油泵 端的压力和喷油嘴端 的压力是不同的，右 图为实测到的喷油泵 出口压力波和喷油嘴 端压力波 电工仪表习题库 第二章电流与电压的测量 一、填空题 1、磁电系测量机构主要由固定的和可动的两部分组成。 2、磁电系测量机构中游丝的作用有两个：一是， 二是。 3、磁电系仪表的刻度是均匀的，其原因是由于仪表指针的偏转角与 。 4．磁电系电流表由与两者组成。5．分流电阻一般采用电阻率较，电阻温度系数很的 制成。 6．外附式分流器有两对接线端钮，外侧粗的一对叫端钮， 内侧细的一对叫端钮。 7．磁电系直流电压表是由与两者组成的。 8．磁电系检流计是一种专门用来测量的仪表， 通常用于。 9．光点式检流计具有高，的优点。 10．检流计在搬动或使用完毕后，应将锁上。 11．电磁系测量机构主要由和组成。 12．根据其结构形式的不同，电磁系仪表可分为型和型两种。13．电磁系测量机构过载能力强的原因是由于被测电流经过游丝，而绕制固定 线圈的导线可以些的缘故。 14．为了减小外磁场的影响，电磁系测量机构中常采用和 的方法。 15．电磁系电流表由组成。 16．安装式电磁系电流表一般是量程的，且最大量程不超过A。要测量更大的电流时，仪表需要与配合使用。 17．电磁系电压表由与两者联组成。 18．仪用互感器是用来 的仪器。它包括和。 19．电压互感器实际上就是一个变压器，能将一次侧的变换成二次侧的。 20．电压互感器的正常工作状态接近于状态。 21．电压互感器二次侧的额定电压规定为V，电流互感器二次侧的 额定电流规定为A。 22．电压互感器的一次侧、二次侧在运行中绝对不允许，因此，在它的一次侧、二次侧都应装设。 23．钳形电流表的最大优点是。24．常用的钳形电流丧有两种形式：和。25．互感器式钳形电流表由和组成，它的标度尺是按电流刻度的。 26．电磁系钳形电流表主要由组成。 27．在用钳形电流表测量5A以以下较小电流时，为使读数准确，在条件许可的情况下，可将 进行测量，被测的实际电流值就等于。28．在选择电流表和电压表时，应按照仪表的、、、、以及等方面，既又 地进行选择。 29．0．1级或0．2级的仪表—般用于或，0．5级或1．0级的仪表一般用于，一般的工程测量可选用级以下的仪表。30．电流表在使用时要与被测电路联，电压表在使用时要与被测电路联。31．使用直流电流表时，要注意使被测电流从电流表的端流进，端流出。 化工仪表及自动化 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998 化工仪表及自动化 第一章自动控制系统基本概念 第一节化工自动化的主要内容 包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制 第二节自动控制系统的基本组成及表示形式 3、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，这是与自动检测、自动操纵等开环系统比较最本质的区别 4、仪表的图形符号 图中的实线改为虚线就是分别的盘后安装仪表 5、字母代号 例如：PIC 是一台具有指示功能的液位控制器；TRC 是一台同时具有指示、记录功能的温度控制器；LICA是一台具有指示、报警功能的液位控制器 第三节自动控制系统的分类 定值控制系统、随动控制系统（自动跟踪系统）、程序控制系统（顺序控制系统） 第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，随时间变化的不平衡状态称为系统的动态 二、控制系统的过渡过程 1、稳定过程（非周期衰减过程、衰减振荡过程） 2、不稳定过程（等幅振荡过程、发散振荡过程） 三、控制系统的品质指标 1、最大偏差为A；超调量为B 2、衰减比为B: B/ ； 3、余差为C 4、过渡时间 5、振荡周期 第二章过程特性及其数学模型 第一节化工过程的特点及其描述方法 1、研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种数学描述称为对象的数学建模，一般将被控变量看作对象的输出量，而干扰作用和控制作用看作对象的输入量 2、对象的数学模型可分为静态和动态数学模型 3、数学模型的表达式：1）非参量模型即是采用曲线或者数据表格等来表示；2）参量模型即是采用数学方程式来描述 第二节 对象数学模型的建立 机理建模和实验建模 第三节描述对象特性的参数 一、 放大系数K K 在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，越 大，表示对输出量的影响越大。 二、时间常数T 时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳定值所需时间也越大 三、滞后时间 1、传递滞后一般用τ0 表示；2、容量滞后 用τh 表示 第三章 检测仪表与传感器 第一节概述 一、 程与测量误差 绝对误差 相对误差 三、仪表的性能指标 1、 精确度 相对百分误差为%100max ??= 量程 δ 第二章 压力检测 1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa ，测量误差不得大于1MPa 。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。 解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa 。 由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的1/3，这是允许的。另外， 根据测量误差的要求，可算得允许误差为 所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa ，精度等级为1.5级。 2. 如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5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0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的MPa p p 562282max 1=?=?=%67.1%10060 1=?3 16025> 最大绝对误差为 1.6×1.5% = 0.024(MPa) 因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量范围为0～1.0MPa，准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为 1.0×1.5% = 0.015(MPa) 因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。 该例说明了选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值是不适宜的。 3. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。 液柱式压力计、活塞式压力计；弹性式压力计：弹簧管式、薄膜式、波纹管式；电气式压力计：应变式、压电电阻式、电感式、电容式、霍尔式 4. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。 类型选择、量程与盘面选择精度选择 注意：取压位置与隔离 5. 常用的压力计有哪些，其原理和特点各是什么？ （1）．弹性压力计 弹性压力计是基于各种形式的弹性元件，在被测介质的表压或真空度作用下产生的弹性变形与被测压力成一定函数关系的原理制成的。它是工业生产和实验室中应用最广的一种压力计。 （2）．液柱式压力计 液柱式压力测量是以流体静力学理论为基础的压力测量方法。根据流体静力学，一定高度的液柱对底面产生的静压力要与被测压力相平 第一章过程检测仪表说明 一、本章适用范围：温度、压力、流量、差压、节流装置、物位、显示仪表安装调试。 二、本章包括以下工作内容：技术机具准备、领料、搬运、清理、清洗；取源部件的保管、提供、清洗；仪表接头安装；仪表单体调试、安装、校接线、挂位号牌；配合单机试运转、安装调试记录整理。此外还包括如下内容： 1.盘装仪表的盘修孔。 2.压力式温度计温包安装、毛细管敷设固定。 3.钢带液位计变送器、平衡锤、保护罩、浮子、钢带、导向管、保护套管安装、调整、试漏。 4.贮罐液体称重仪：钟罩安装、称重仪安装、引压管安装试压。 5.节流装置：检查椭圆度、同心度、孔板流向、正负室位置确定、环室孔板清洗、配合一次安装。管道吹除后环室清洗和孔板安装，一次垫子制作。 6.重锤探测料位计：执行器、磁力起动器、滑轮及滑轮支架安装、重锤、钢丝绳安装。 7.浮标液位计钢丝绳、浮标、滑轮及台架安装。 8.配合在工艺管道上安装流量计和流量计转换、放大、远传、显示部分调试。 9.在工业管道上插入式安装仪表。 10.可编程雷达液位计及温压补偿系统安装、检查、接线。 11.放射性仪表放射源配合安装、放射源保护管安装、安全防护、模拟安装、配合调试。 三、不包括的内容： 1.支架、支座制作安装。 2.设备开孔、焊接法兰或工业管道切断、开孔，法兰焊接、短管焊接。 3.取源部件安装、节流装置一次安装和一次垫子制作。 4.流量计校验装置的准备、配置及随机自带校验仪器仪表的台班费。 5.放射源保管和安装的特殊措施费。 四、其他： 1.取源部件配合安装执行本册有关项目、如需自行安装执行第六册《工艺管道工程》相关 项目。 2.与仪表成套的放大器等不能再重复计算工程量。 3.在设备上或管道上插入式安装仪表、其法兰或插座应预留或焊接完好、螺栓配备合格、 齐全。 第二章过程控制仪表说明 一、本章适用范围： 1．电动和气动单元组合仪表：变送单元、显示单元、调节单元、计算单元、转换单元和给定单元和辅助单元仪表的安装调试。 2．组件式综合控制仪表：输入输出组件、信号处理组件、调节组件、辅助组件和盘装仪表。 3．基地式调节仪表：电动调节器、气动调节器、电（气）动调节记录仪。 4．执行仪表：气动、电动、液动执行机构、气动活塞式调节阀、气动薄膜调节阀、电动调节阀、电磁阀、伺服放大器、直接作用调节阀及阀附件。 5．回路系统调试：检测回路、调节回路。 二、本章包括以下工作内容：领料、搬运、准备、单体调试、安装、固定、上接头、校接线、配合单机试运转、挂位号牌、安装校验记录。此外还包括如下内容： 1．法兰液位变送器、压力式温度变送器毛细管敷设固定。 2．配合在管道上安装内藏孔板流量变送器、调节阀、电磁阀、自力式阀。 “过程检测仪表”习题 概述部分 1． 什么叫测量？测量过程的实质是什么？ 2． 按测量误差出现的规律来分类，误差可分为哪几类？各类误差出现的原因、特点及处理方法是什么？ 3． 仪表的精度是用什么来表示的？基本误差、允许误差和精度等级有什么关系？附加误差呢？ 4． 有一台温度表，测量范围为C ?400~0，0.1级精度，问它的允许误差是多少？ 如果在C ?150的温度点上测量，该点有可能产生的最大的相对误差是多少？ 5． 有一台MPa 10~0的压力表，精度为5.2级，它的标尺最多能分多少格？ 6． 某测温仪表标尺范围为C ?500~0，已知其绝对误差的最大值C t ?=?6max ，若该表的精度为5.1级，问该表是否符合规格。 7． 求下列10个测量数据的平均值和标准偏差，判断是否存在异常数据应该剔除。 160，171，243，192，153，186，163，189，195，178 压力部分 1．某容器的顶部压力和底部压力分别为-50kPa 和300kPa ，若当地的大气压力为标准大气压，试求容器顶部和底部间的压差。 2．在大气压为2/1cm kgf 的条件下，已知某容器内绝对压力为2/8.0cm kgf ，求容器内的真空度（以o mmH 2为单位）；如果容器内绝对压力为2/8.3cm kgf ，求容器的表压（以MPa 为单位，取4位有效数字）。 3．有一测量任务要求测量MPa 50的压力，现已有三个压力表：（1）MPa 60~0， 5.1级；（2）MPa 100~0，0.1级；（3）MPa 60~30，5.2级。试问选用哪一个表能得到较好的测量结果？ 4．某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为MPa 4.1~5.0，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量的误差不得大于罐内压力的%5±，可供选用的压力表量程规格为MPa 6.1~0、MPa 5.2~0、MPa 0.4~0，精度等级有1.0、1.5、2.5三种。试选择一个合适的压力计（类型、刻度范围、精度等级），并说明理由。 物位部分 1．差压式液位计测量贮槽的液位，其装置如图所示。已知贮槽最高液位高出差压计m H 6.1=，贮槽高度m h 0.1=，3/1000m kg =ρ。 1）若不进行迁移，则量程应选择多少？ 2）若要迁移，确定应采取何种迁移，迁移量的大小，并选择量程。 （可供选择的量程为O m m H 2400~0，O mmH 2600~0，O mmH 21000~0，O mmH 21600~0，O mmH 22000~0）压力检测仪表
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