仪表自动化第三章习题：流量检测
化工仪表及自动化第3章-习题
其量程会（ ） A变大 B变小 C不变 D与流量有关 涡街流量计是（ ） A容积式 B电磁式 C质量式 D速度式
差压法测液位，当压差为零时液位是1m，则（ ）
A无迁移 B有正迁移 C有负迁移 D不确定 E、S、K三种热电偶在单位温度变化下热电势的变 化量分别为a、b、c，则（ ） A a>b>c B b>c>a C a>c>b D c>b>a
热电偶测温中，补偿导线不配套则仪表指示（ ）
A偏大 B偏小 C正常 D偏大或偏小 测管道温度时测温元件最好的安装方式时（ ） A逆流 B正交 C顺流 D都可以
判断题
节流装置安装时，不存在安装方向问题。
液位差计只可能出现负迁移，不可能出现正迁移。
热电阻温度计中的连接导线称为补偿导线。 测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限
在应用热电偶测温时，将冷端温度保持（ ）oC，
或者是进行一定的修正，称为热电偶的冷端温度补 偿，应用热电阻温度计时（ ）（需要或不需要） 冷端温度补偿。
两种不同金属的两端焊接构成回路，当两端的温度
不同时会产生电流的现象称为 （ ）现象。
简答题
• 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？
化工仪表及自动化第三章检测仪表与传感器习题选择题?测温范围4001000的仪表精度等级05最大允许绝对误差是a3b2c7d5?孔板入口边缘磨损变钝流量计的指示值会a变大b变小c不变d与流量有关?转子流量计测流量时若只将转子由不锈钢变为铝则其量程会a变大b变小c不变d与流量有关?涡街流量计是a容积式b电磁式c质量式d速度式?差压法测液位当压差为零时液位是1m则a无迁移b有正迁移c有负迁移d不确定?esk三种热电偶在单位温度变化下热电势的变化量分别为abc则aabcbbcacacbdcba?热电偶测温中补偿导线不配套则仪表指示a偏大b偏小c正常d偏大或偏小?测管道温度时测温元件最好的安装方式时a逆流b正交c顺流d都可以判断题?节流装置安装时不存在安装方向问题
化工仪表及自动化答案
第一章自动掌握系统基本概念4.自动掌握系统主要由哪些环节组成？答：主要由测量与变送器、自动掌握器、执行器、被控对象组成。
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：在自动掌握系统中，将需要掌握其工艺参数的生产设施或机器叫被控对象。
生产过程中所要保持恒定的变量，在自动掌握系统中称为被控变量。
工艺上盼望保持的被控变量即给定值。
详细实现掌握作用的变量叫做操纵变量。
12.什么是负反馈？负反馈在自动掌握系统中有什么重要意义？答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
负反馈在自动掌握系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而提升时，只有负反馈才能使反馈信号提升，经过比较到掌握器去的偏差信号将降低，此时掌握器将发出信号而使掌握阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了掌握的目的。
n.图1-18所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被被控对象：反应器被控变量：反应温度操纵变量：冷却水流量：干扰变量A、B的流量、温度。
13.结合11题，说明该温度掌握系统是一个具有负反馈的闭环系统。
当被控变量反应温度提升后，反馈信号提升，经过比较使掌握器的偏差信号e降低。
此时，掌握器将发出信号而使掌握阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到S.P。
所以该温度掌握系统是一个具有反馈的闭环系统。
14.图1-18所示的温度掌握系统中，假如由于进料温度提升使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该掌握系统的工作状况，此时系统是如何通过掌握作用来克服干扰作用对被掌握变量影响的？当反应器的温度超过给定值时，温度掌握器将比较的偏差经过掌握运算后，输出掌握信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。
这样便可以通过掌握作用克服干扰作用对被控变量的影响。
仪表及自动化-3、常用仪表
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表以及连接 导线所组成。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进 行温度的测量较为适宜。
热电阻温度计示意图
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
测温原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度 效应）来进行温度测量的。 热电阻温度计适用于测量200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。
温度检测及仪表 温度检测常用几类
二、压力式温度计 压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体 的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。 当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸汽产生相应的 压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再 由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体 积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点。
化工仪表及自动化
常用仪表
常用现场仪表
温度检测及仪表 压力检测及仪表 流量检测及仪表 物位检测及仪表 调节阀 开关阀
温度检测及仪表
定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体 分子热运动的剧烈程度。 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两 大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度 较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故 需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象， 同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限 的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比 较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界 因素的影响，其测量误差较大。
化工仪表及自动化总复习题目及答案
10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1.化工自动化的主要内容：化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。
4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。
5.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值的物料量或能量。
6.干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。
7.设定值：被控变量的设定值。
8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。
9.闭环系统：指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
10.开环系统：指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。
11.控制系统的过渡过程：一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。
12.反馈：把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。
13.负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。
14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。
三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
化工仪表与自动化第五版第三章作业及答案
第三章1．什么是真值?什么是约定真值?相对真值？答：真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念，一般是无法得到的。
所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值.2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。
仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。
规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。
使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确.这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差.所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值（真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。
通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。
如电源波动附加误差，温度附加误差等。
3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示？答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标.反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
反应时间的表示方法有两种。
（1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值.仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间.（2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间.4．什么是压力?它的法定计量单位是什么？答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。
化工仪表及自动化答案--8---流量检测及仪表
三、转子流量计
• 定差压、变节流面积的方法（即节流面积随流量的变 化而变化，但压差却不随流量的变化而变化）
• 适于测量小流量，管径50mm以下 • 速度式流量计 • 有压力损失
【引】~是利用流体通过转子与锥形管壁之间的空隙（节流 面积）时产生的压差Δp所产生的作用力来平衡转子的 重量。当流量增加时，通过节流面积的流体的流速也 增加，只有增大节流面积，减低流速，以维持压差不 变。
1.原理
截面Ⅰ：流速初始值v1 静压力初始值p1'
截面Ⅱ：流速达最大值v2 静压力达最小值p2'
截面Ⅲ：流速v3 = v1 静压力p3' < p1'
1.原理
• 节流装置前流体压力 较高，称为正压，记 “+”；
• 节流装置后流体压力 较低，称为负压，记 “－”。
• 节流装置前后的压差 大小与流量有关。
ρ1g 2g
ρ2g 2g 2g
(截面Ⅰ所具有的能量）（截面Ⅱ所具有的能量）
p1 '− −孔板前面截面Ⅰ上的流体压力 v1 − −孔板前面截面Ⅰ上的流体平均流速 p2 '− −流束收缩到最小截面的Ⅱ处的压力 v2 − −流束收缩到最小截面的Ⅱ处的流体平均流速 ξ − −流体在截面Ⅰ和Ⅱ间的动能损失系数
转子原来平衡在某位置h1处，当流量Q ↑ 或流速v ↑⇒ 冲力 ↑ ⇒ 转子位置 ↑ ，节流面积 ↑ ，流速逐渐 ↓⇒ 冲力逐渐 ↓⇒ 当 满足 冲力 + 浮力 = 重力时，转子平衡在新位置h2处。
2. 原理
原理：转子在锥形管中的平衡位置 的高低与被测介质的流量大小 相对应，若在锥形管外沿其高 度刻上对应的流量值，则根据 转子平衡位置的高低就可直接 读出流量的大小。
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 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。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
化工仪表及自动化课后答案
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，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物料量或能量。
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第三章流量检测
1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差压上限2500Pa。
当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)?
解：由流量基本方程式可知
流量是与差压的平方根成正比的。
当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F0、ρ1均为不变的数。
如果假定上题中的 Q1 = 320m3/h ;Δp1 = 2500Pa ; Q2 = 160m3/h ;所求的差压为Δp2 ,则存在下述关系
代入上述数据,得
该例说明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,则是均匀的,但以流量刻度时,如果不加开方器,则流量标尺刻度是不均匀的。
当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。
2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么?
解：这可以从它们的工作原理上来分析。
差压式流量计在工作过程中，只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。
当流量变化时，在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的，因此是属于变压降式的。
转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的，由于锥形管上部的直径较下部的大，所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的，即流体流通面积是变化的，因此它是属于变节流面积的。
由于转子在工作过程中截面积不变，重力也不变，而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力，转子才能平衡在一定的高度上，所以在工作过程中，尽管转子随着流量的变化上下移动，但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的，所以它是属于定压降式流量计。
3.流量检测方法有哪些？有哪些常用的流量检测仪表？
（1）节流差压法
在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。
由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。
常用的节流元件有：孔板、喷嘴等。
（2）容积法
按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。
记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。
容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表
等。
（3）速度法
测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。
按对流速测量的办法不同，能构成多种多样的流量仪表和检测系统，如常用的有：标志式、动压管式、热量式、磁电式、超声式等。
（4）流体阻力法
利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用力大小和流量大小有关。
如常用的靶式流量计，其阻力体是靶，由力平衡式传感器把靶的受力转换为电量。
（5）流体振动法
在管道的特定条件下，使流体流过后产生振动，如涡街流量计、卡门流量计等。
（6）质量流量检测
质量流量检测分为间接式和直接式两种。
间接式质量流量测量是在直接测出体积流量的同时，直接再测出被测介质的密度，或测出压力、温度等参数求出介质密度。
因此检测系统的构成将由测体积流量的流量计(如节流差压式、涡轮式等)和密度计或带有温度、压力等补偿环节来组成，其中还有相应的计算环节。
直接式质量流量测量是直接利用热、差压或动量来检测。
常用的流量检测仪表：流式差压流量计、容积式流量计、速度式流量计、质量流量计、涡街流量计。