检测与自动化仪表题库答案

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：——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（TC 、PC 、FC 、LC ）。

2．无特殊条件要求，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．常规工业检测仪表控制系统的基本构成包括被控对象、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±号、数值、单位（量纲）！ 6．实际相对误差：%100(%)0

??=

A A γ；标称相对误差：%100(%)??=

x

x γ。

7．引用误差又称作满度相对误差：%100(%)??=

FS

FS S γ；最大引用误差——最大满度相对误

差：%100||(%)max max ??±=

FS

FS S γ

8．仪表的精度（等级）一般以a 表示，是最大引用误差去掉±号和（%）号后的数字，而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！

9．已知控制流程图

绘制控制系统结构图

10

．典型检测仪表控制系统结构图如下，简单说明各个环节的名称和功能。

被控对象：

检测单元——“一次仪表”：

变送单元：非电量→电量；电量→“统一信号” 显示、记录单元——“二次仪表” 调节、控制单元——“三次仪表”

执行单元 ★安全栅 ※

11．用测量范围为-50～15OkPa 的压力传感器测量 14OkPa 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：

%

1%100501502

%100%

40851%100142

2%100%

42861%100140

2%10021401420+=?--+=

??=

=?+=

??=

+=?+=

??=+=-=?）

（引用误差：

。标称相对误差：。实际相对误差：绝对误差：

FS

m x

A

S x

A kPa

γγ

γ

12．某测温仪表的测量范围为-100～70O ℃，校验该仪表时测得全量程内最大绝对误差为+5℃，试确定该仪表的等级精度。

解：

级

这台仪表的精度等级为

”号，取标准系列值：”号、““仪表的精度等级：去掉。：

该仪表的最大引用误差

0.1%%

6250%100100

7005%100max

++=?++=

??±=

FS

npm S γ

13．某测压仪表的测量范围为0～8MPa ，根据工艺要求，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能满足工艺要求。

★解：

级的仪表

。应选择50%

625.0%1008

05.0%100max =?±=

??±=

FS

npm S

γ

14．某测压仪表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1。0级。试问：该仪表允许的最大绝对误差m ?是多少？若用标准压力计校验该压力表，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： 1.0100

101100

=?=?=

?FS m S a MPa

被校验仪表在校验点为5MPa 时的引用误差：

%8.0%10010

08.55%100-=?-=

??=

FS

np S

γ

被校验仪表在校验点为5MPa 时的绝对误差：

08.008.550-=-=-=?A x

15.每个用于测量的仪表都用测量范围，它是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量范围的最小值和最大值分别为测量的下限值和上限值，简称仪表的下限和上限。

16.仪表的量程可以用来表示测量范围的大小，是其测量上限值和下限值的代数差。

17.灵敏度是仪表对被测参数变化感知的灵敏程度，常以在被测参数变化时，经过足够时间待仪表指示值达到稳定后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比；例如：U

Y S ??=

。

18.仪表的分辨率：它是仪表输出能够响应和分辨的最小输入量。

第二章 误差及测量不确定度

1．系统误差：在一定的测量条件下，测量值中含有的固定不变的、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重复、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统计规律；

3．等精度测量的随机误差：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统计规律；根据统计学原理，◆随机误差的统计规律：——“四特性”

有界性： 单峰性： 对称性：

抵偿性： lim

1

=∑=∞

→n

i i

n x

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σ的倍数表示，即σZ ±，其中Z 为置信系数。

5．置信概率：随机变量在置信区间σZ ±内取值的概率。

6．置信水平：表示随机变量在置信区间σZ ±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：——可靠程度不一样；用“权”或“权重”区分各组测量结果的可靠性和可信赖程度，以符号“p ”表示。

8．粗大误差的检验与剔除：前提是设置一定的置信概率，查看可疑值是否在置信区间内； 简单检验法：先将可疑值除外，计算算术平均值X 、算术平均误差n v i /=η，计算可疑值的残余误差η4?v v ，如果可疑值

，则这个可疑值应剔除

格罗布斯检验方法（格罗布斯准则）：

的测量可疑值应剔除，查找格罗布斯系数

和测量次数

根据所要求的置信概率

计算：σσG v G n P n v

v v X x a i

i

i

?-=

∑1

2

2

σ3准则：σ3?i v

肖维勒准则：C C C i Z Z Z v ；3,??σ为肖维勒系数，查表 9．求测量误差的绝对值在或然误差γ的3.5倍以内的概率。 解：

98158

.0)97855.098360.0(6.097855.0}

36.2{}6745.05.3{}

5.3{=-+=≤=?≤=≤Z P P P σδγδ

10．求测量误差的绝对值在或然误差γ的2.5倍以内的概率。 解：

89080

.000040.089040.0)89040.091087.0(8625.089040.0}

68625.1{}6745.05.2{}

5.2{=+=-+=≤=?≤=≤Z P P P σδγδ

11．求测量误差的绝对值在或然误差γ的2.9倍以内的概率。

95

.0}

956.1{}6745.09.2{}

9.2{=≤=?≤=≤Z P P P σδγδ

12. 求测量误差的绝对值在或然误差γ的3倍以内的概率。

解： 9545

.0}023.2{}6745.03{}

3{=≤=?≤=≤Z P P P σδγδ

13.铜电阻值与温度的关系为)]20(1[2020-+=t R R t α,现在通过直接测量,已知20℃时的电阻值%3.00.620±Ω=R 、电阻温度系数%1/004.020±=℃α，求铜电阻在℃℃t 1

30±=时的电阻值t R 及其标准误差。置信概率皆为68.28%

解：

⑴ 电阻值

Ω

=-+=-+=24.6)]2030(004.01[6)]20(1[2020t R R t α ⑵ 电阻值的标准误差

① 各个直接测量量的偏导数

0240

.0004.00.6]0[0.60)2030(0.6)]20(0[004.1)2030(004.01)]20(1[202020202020=?=+=??=-=-+=??=-?+=-+=??αααR t

R t R R t R R t t t

② 各个直接测量量的标准误差 ℃

℃R t R 1]/1[00004.0%)1(018.0%)3.0(202020

20

±=±=±?=Ω±=±?=σασσ

α

③ Ω

=?+?+?=

???+???+???=03.01024.000004.060018.004.12

2

2

2

2

2

2

22

220

2

2

20

2020

t

t t R t R t

R R R R t

σσασ

σ

α）（

）（

）（

⑶ 测量结果

%

27.6824.6=Ω=a t P R

14．有一组重复测量数据，用格罗布斯检验法剔除坏值。

数据：160、171、243、192、153、186、163、189、195、178 序号

测量值

i x

残差

i v

残差方

2

i v

残差

i v

残差方

2

i v

1 160 -23 529 -16.33 266.67

2 171 -12 144 -5.3

3 28.41 3 243 60 3600 ---------------- --------------

4 192 9 81 15.67 245.44

5 153 -30 900 -23.23 544.29

6 186 3 9 9.6

7 93.51 7 163 -20 400 -13.33 177.69

8 18

9 6 36 12.67 160.53 9 195 12 144 18.67 348.57 10

178

-5

25

1.67

2.79

∧

∧

=∧

=??=?===≈-=

==

∑∑σ

αλσαλαλασ)(655

.55)(18.21005.053

.251

183

/310

1

210

1

n n n i i

i i

v n n v

n x

x ）（：、 重新计算

24

.32)(11.2905.028

.151

33

.176/9

1

2

9

1

=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑∑σαλαλασn n i i

i i

n n v

n x

x ）（：、

%

73.9928.1533.1763093

.59

28.15=±=±===

=

∧

∧

Pa x x n

x

X

σ

σσ

15．有一组重复测量数据，用格罗布斯检验法剔除坏值。 测量

序号 测量值

i x

残差

i v

残差方

2

i v

残差

i v

残差方

2

i v

1 38．91 -0.71 -0.65

2 39．27 -0.35 -0.29

3 39．35 -0.27 -0.21

4 39．39 -0.23 -0.17

5 39．44 -0.18 -0.12

6 39．44 -0.18 -0.12

7 39．46 -0.16 -0.1

8 39．48 -0.14 -0.08

9 39．68 0.06 0.12 10 39．69 0.07 0.13 11 39．71 0.09 0.15 12 39．76 0.14 0.2 13 39．78 0.16 0.22 14 39．94 0.32 0.38 15 40．12 0.50 0.56 16 40．56 0.94

∧

∧

=∧

=??=?===≈-=

==

∑∑σ

αλσαλαλασ)(928

.0)(443.21605.038

.01

62

.39/1616

1

216

1

n n n i i

i i

v n n v

n x

x ）（：、 重新计算

7227

.0)(409.21505.030

.01

56

.39/15

1

21

=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑∑σαλαλασn n i i

i i

n n v

n x

x ）（：、

16．对某温度进行10次等精度测量测量结果：

t =85.71, 85.63, 85.65, 85.71, 85.69, 85.69, 86.70, 85.68, 85.66, 85.68 [℃]，求测量结果

测量

序号

测量值

i x

残差

i v

残差方

2

i v

残差

i v

残差方

2

i v

1 85．71 0．03 0．0009

2 85．6

3 -0。05 0．0025 3 85．65 -0。03 0．0009

4 85．71 0．03 0．0009

5 85．69 0．01 0．0001

6 85．69 0．01 0．0001

7 85．70 0．02 0．0004

8 85．68 0

0．0000 9 85．66 -0。02 0．0004 10 85．68

0．0000

解：

05668

.0)(18.21005.0026

.01

68

.85/10

1

2

10

1

=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑

∑σαλαλασn n i i

i i

n n v n x

x ）（：、

%

73.99)03.068.85(301

.0008.010

026.0=±=±=≈==

=

∧

∧

∧

Pa ℃x x n

x

X

σ

σσ

17．对某电压12等精度测量测量结果： 测量

序号

测量值 mV

x i

残差

i v

残差方

4

2

10

-?i v

残差

i v

残差方

4

2

10

-?i v

1 20．4

2 -0.019 3.61 0.011 1.21 2 20．4

3 0.029 8.41 0.021 4.41 3 20．40 -0.001 0.01 -0.009 0.81

4 20．39 -0.011 1.21 -0.019 3.61

5 20．41 0.009 0.81 0.001 0.01

6 20．31 -0.091 82.81 ------- --------

7 20．42 0.019 3.61 0.011 1.21

8 20．3

9 -0.011 0.01 -0.019 3.61 9 20．41 0.019 0.01 0.001 0.01 10 20．40 -0.001 8.41 -0.009 0.81 11 20．40 -0.001 0.01 -0.009 0.81 12 20．43

0.029

0.01

0.021

4.41

解：

第六项剔除

）（：、612

1

212

1

073.0)(28.21205.0032

.01

401

.20/v n n v

n U

U n n i i

i i

?=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑∑σαλαλασ 重新计算

032

.0)(23.21105.0015

.01

409

20/11

1

2

11

1

=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑

∑σαλαλασn n i i

i i

n n v n U

U ）（：、。

%

73.99)012.0409.20(3004

.011

015.0=±=±===

=

∧

∧

∧

Pa mV U U n

U U σσσ

18．某节流元件(孔板)开孔直径d 20的尺寸进行了15 次测量 , 测量数据如下 ( 单位 :mm): 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40

试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差 , 并写出其测量结果。 解

求算术平均值404.12011

1==

∑=n

i i

d

n

d

计算残余误差并填入表中及2i i v v

序号 测量值

U i /mm

1i v

4

2110

-?i v

2i v

4

2210

-?i v

1 120．4

2 0．016 2．56 0．009 0．81 2 120．4

3 0．026 6．76 0．019 3．61 3 120．40 -0。00

4 0．16 -0。011 1．21 4 120．42 0．016 2．56 0．009 0．81

5 120．43 0．02

6 6．6

7 0．019 3．61 6 120．39 -0。014 1．96 -0。021 4．41 7 120．30 -0。104 108．16 ———— ————

8 120．40 -0。004 0．16 -0。011 1．21

9 120．43 0．026 6．76 0．019 3．61 10 120．41 0．006 0．36 -0。001 0．01 11 120．43 0．026 6．76 0．019 3．61 12 120．42 0．016 2．56 0．009 0．81 13 120．39 -0。014 1．96 -0。021 4．41 14 120．39 -0。014 1．96 -0。021 4．41 15 120．40 -0。004

0．16

-0。011

1．21

015

1

1

∑==i i v

6.14915

1

21

=∑=i i v

∑==14

1

2

6i i v

74.3314

1

22

=∑=i i v

用贝塞尔公式计算标准差的估算值：

2

4

15

1

21

110

268.310

14

6.1491

1

--=?=?=

-=

∑i i s v n σmm

第一次判断有无粗大误差——格拉布斯准则：

—第七项剔除

—。。。。。。：格拉布斯系数

；表。；置信概率078780104007878

010

2683412412419501572

1

?==??==-==-v G G Pa n s σ

计算剔除粗大项后的算术平均值

411.1201

1

2

==

∑=n

i i

d n

d

计算残余误差并填入表中

及2i i v v

用贝塞尔公式计算标准差的估算值：

01611.010

13

74.331

1

4

14

1

2

12=?=

-=

-=∑i i s v n σ

第二次判断有无粗大误差——格拉布斯准则：

无剔除项

。。。：格拉布斯系数

；表。；置信概率03818

001611.037237241950142

=?==-==s G G Pa n σ

计算算术平均值标准差的估算值：

0043.014

01611

.02

2==

=

∧

n s x

σσ

测量结果：

mm

d d Pa d ）。。（。。。—置信概率

—准则一般用01304111200043034111203%

739932±=?±=±==∧

σσ

18-2．对某恒温箱温度进行10次测量，求测量结果 测量

序号

测量值

i x

残差

i v

残差方

2

i v

残差

i v

残差方

2

i v

1 20．06 -0。06 0．0036

2 20．07 -0。05 0．0025

3 20．06 -0。06 0．0036

4 20．08 -0。04 0．0016

5 20．10 -0。02 0．0004

6 20．12 0．0 0．0

7 20．14 0．02 0．0004

8 20．18 0．06 0．0036

9 20．18 0．06 0．0036 10 20．21

0．09

0．0081

解：

1199

.0)(18.21005.0055

.01

12

.20/10

1

21

=?===≈-=

==

∧

=∧

=∑∑σαλαλασn n i i

i i

n n v

n x

x ）（：、

%

73.99)05.012.20(30173

.010

055.0=±=±===

=

∧

∧

∧

Pa ℃x x n

x

X

σ

σσ

19． 对光速进行测量 , 得到如下四组测量结果 : C 1=(2.98000 土 0.01000)×108m/s C 2=(2.98500 土 0.01000)×108m/s

C 3=(2.99990 士 0.00200)×108m/s C 4=(2.99930 士 0.00100)×108m/s

求光速的加权算术平均值及其标准差。 解： “权”之比 100

2511001

00100002

0010011001

01

0020101001010011111

2

2

2222242322214321：：：）。。：（

）。。：（

：。：。：。：。：：：：：：====σσσσp p p p

加权算术平均值：

]

/[10

99915.210

127

8925.38010

100

2511100

9993.2259999.2985.298.28

8

8

1

1s m p p C

C m

i i i i

i

p ---==?=?=

?+++?+?++=

=

∑

∑

加权算术平均值标准差的估算值

8

8

2

2221

1

2

10

00120.0127

3000002

.0000014.00002.0000366.010

127

3)

99915.29993.2(100)99915.29999.2(25)99915.2985.2()99915.298.2()1(--==∧

?=?+++=??-+-+-+-=

-?=

∑∑

m

i i

m

i i

i x p m v p p

σ

测量结果——莱以达准则8

10

)00360.099915.2(3-∧

?±=±=p

C p C C σ

※

20．测量结果应包括比值和测量单位；测量结果仅仅是被测量的最佳估计值；测量结果的可信程度用测量不确定度表示！

因此：测量结果的完整表述应包括测量估计值、测量单位和测量不确定度（误差“界线”）。

第三章 检测技术与方法分析

1．传感器：国家标准GB7665—87中的严格定义：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”；在某些科学领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。

2．在使用仪表或传感器进行测量时，被测量量直接与同类标准（或基准）量进行比较，不需要经过运算，就能得到测量量的数值，这种测量方法称为直接测量。

3．在使用仪表或传感器进行测量时，首先对与被测量量有确定函数关系的几个量进行直接测量，然后将直接测量所得的数值代入函数关系式，经过计算得到所需的测量结果，这种测量方法称为间接测量。

第四章 温度检测

1．为了客观地计量物体的温度，必须建立一个衡量温度的标准，简称温标。国际温标是国家协议性温标，目前实行的是1990年的国际温标（ITS-90）；它定义国际热力学温度用符号90T 表示，单位为开尔文、符号为K ；国际摄氏温度用符号90t 表示，单位为开尔文、符号为℃。

2．将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，当两个触点温度T 和T 0不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，又称为贝塞克效应，相应的电动势称为热电势。这两种不同材料的导体（或半导体）组和称为热电偶。

3．热电偶的热电势由两部分组成：温差电势和接触电势。总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可以忽略不计，则热电偶的热电势可以表示为)()(),(00T e T e T T E AB AB AB -=。

4．热电偶的基本定律——★热电偶的应用定则：均质导体定律（定则）；中间导体定律（定则）；中间温度定律（定则）。 5．国际电工委员会（IEC ）向世界各国推荐八种标准化热电偶作为工业热电偶在不同场合中使用。所谓标准化热电偶，就是它们已列入工业标准化文件中，具有统一的分度号、分度表；所以同一型号（分度号）的标准化热电偶具有良好的互换性。

6．我国工业上常用的4种标准化热电偶的材料——型号（分度号）是：※铂铑30-铂铑6（B 型）、铂铑10-铂（S 型）、镍铬-镍硅（K 型）和镍铬-铜镍（我国通常称为镍铬-康铜）（E 型）。 7．工业上常用的标准化热电偶的长度有限，在实际测温时，热电偶的冷端一般离热源较近、冷端温度波动较大，需要将冷端延伸到温度变化较小的地方；另外，热电偶的输出热电势信号也需要传输到远离现场的控制室内的显示仪表或控制仪表；工程应用中采用的是补偿导线！

8．补偿导线通常由两种不同性质的导线制成，也有正极和负极，而且在0～100℃温度范围内，要求补偿导线与所配用的热电偶具有相同的热电特性。

9．目前我国规定工业用铂热电阻有R 0=10Ω和R 0=100Ω两种，它们的分度号分别为Pt10和Pt100。（其中以Pt100为常用）。热电阻不同分度号对应有相应分度表，即R t ?t 的关系表，这样在实际测量中，只要测得热电阻的阻值R t ，便可从分度表上查出对应的温度值。或相反……

10．目前我国规定工业用铜热电阻有R 0=50Ω和R 0=100Ω两种，它们的分度号分别为Cu50和Cu100。

11．热敏电阻是利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。 12．热敏电阻器件按温度系数可分为：负温度系数热敏电阻（NTC ）、正温度系数热敏电阻（PTC ）和临界温度系数热敏电阻（CTR ）三大类。温度检测用热敏电阻主要是负温度系数热敏电阻。

13．NTC 热敏电阻以MF 为其型号，PTC 热敏电阻以MZ 为其型号。 14．辐射仪表的表观温度是指在仪表工作波长范围内，温度为T 的辐射体的辐射情况与温度为T A 的黑体的辐射情况相等，则T A 即为该辐射体的表观温度。由表观温度可以求得被测物体的实际温度。表观温度可以是：亮度温度、辐射温度、比色温度

15．用分度号为S 的标准热电偶测温 , 其参比端温度为 20 ℃ , 测得的热电势)20,(t E =11.3OmV, 试求被测温度t =？

解：

)20,(t E =11.3OmV

查表：)0,20(E =0.113mV

413.11)0,20()20,()0,(=+=E t E t E mV

查表：

)0,1150(E =11.351 mV

查表：

)0,1160(E =11.471 mV t =116.115510351

.11471.11351.11413.111150=?--+

℃

16．用分度号为 K 的热电偶测温 , 己知其参比端温度为 25 ℃ , 热端温度为 750 ℃ , 其产生的热电势是多少 ?

解： 查表：

E （750，0）=31.214mV

E （25，0）=0。798+（1。203-0。798）/2=1。0005mV

E （750，25）= E （750，0）－ E （25，0）=30。2135mV ※

17．用分度号为 K 的热电偶测温 ,在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示为500℃，而这时冷端温度为60℃，试问：时间温度为多少℃？如果热电偶的热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表指示为？℃？

解： ⑴

查表：E （t ，t 0）→E （500，0）=20.64mV E （t 0，0）=E （60，0）=2.436mV

E （t ，0）= E （t ，t 0）+ E （t 0，0）=23.076mV 查表：t =557℃

⑵ 热端温度t =557℃，冷端温度保持在20℃， 查表：E （t 0，0）=E （20，0）=0.798mV

E （t ，t 0）= E （t ，0）—E （t 0，0）=22.278mV

由此电势，查表：t =538。4℃

18．用分度号为 K 的热电偶测某设备的温度 , 测得到的热电势为20mV ，己知其参比端温度（室温）为 25 ℃ ,求设备的温度？如果改用分度号为 E 的热电偶来测温, 在相同的条件下，分度号为 E 的热电偶测得到的热电势是多少 ?

★解： ⑴

已知：E （t ，t 0）=20mV

查表：E （t 0，0）=E （25，0）=1mV

E （t ，0）= E （t ，t 0）+ E （t 0，0）=21mV 查表：t =509℃

⑵ 改用分度号为 E 的热电偶来测温 查表：E （t 0，0）=E （25，0）=1。5mV E （t ，0）=E （509，0）=37。7mV 则：E （t ，t 0）= E （t ，0）—E （t 0，0）=36.2mV

19．某单色辐射温度计的有效波长=e λ0.9μm,被测物体发射率T λε=0.6,测得亮度温度L T = 1100 ℃ , 求被测物体实际温度。

解：

表观温度为亮度温度时

℃

K c T T c T T L

L 85.116214366

.01ln

10

4388.110

9.015

.27311001

11

ln

11

1

ln

112

62

2==??-

+=

-

=

=

---λ

λ

ελ

ελ

20．工业热电阻的引线方式有二线制、三线制和四线制三种。三线制引线方式是在热电阻的一端引出两根导线，其中连接电源；热电阻的另一端引出一根导线；当热电阻与测量电桥配用时，分别将两端引线接入相邻的两个桥臂。

第五章 压力检测

1．国际单位制（代号为SI ）：1帕=2

11m

N Pa =

；1帕表示的压力很小，工程上常常使用兆帕MPa

2．压力的几种表示方法：绝对压力、大气压力、表压力、负压力——真空度、差压——压力差。 3．选择压力测量仪表的量程要留有余地：在测量稳定压力时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的2/3；在测量脉动压力时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的1/2；在测量高压时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的3/5；一般被测压力的最小值不低于测量仪表上限值的1/3。

4．常用的压力校验仪器有液柱式压力计、活塞式压力计，或配有高精度标准压力表的压力校验泵。 5．用弹簧管压力计测量蒸汽管道内压力,仪表低于管道安装,二者所处标高为1.6m 和6m,若仪表指

示值为0.7MPa 。已知蒸汽冷凝水的密度为 ρ=966kg/m 3，重力加速度 g =9.8m/s 2

,试求蒸汽管道内的实际压力值。

解：

蒸汽冷凝水的附加等效压力04165.010

4.48.9966)6.16(6

2=???=-=-g p O

H ρ

管道内压力65835.004165.07.02=-=-=O

H

BIAO p p p MPa

6．被测压力变化范围为0.5～1.4Mpa,要求测量误差不大于压力示值的±5%,可供选用的压力表量程规格为0～1.6Mpa 、0～2.5Mpa 、0～4.0Mpa ，精度等级有1.0、1.5和2.5三种，试选择合适的量程和精度的仪表。

解：

根据：选择压力测量仪表的量程要留有余地：在测量稳定压力时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的2/3；在测量脉动压力时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的1/2；在测量高压时，最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的3/5；一般被测压力的最小值不低于测量仪表上限值的1/3。

量程选择：最大被测工作压力不超过测量仪表上限值的2/3

1.24.12

3=?≥

FS S ——选择压力表量程规格为0～2.5Mpa

要求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100

max FS S a ?=

?

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：

5

.0%1005

.01100

%100min

max FS

FS xm S a S a x ?=

??

?=

??=

γ

a S FS 0～１.6 0~2.5 0~4.0 1．0 3.2 5 8 1．5 4.8 7.5 12 2．5

8

12.5

20

所以，压力表量程规格为0～2.5Mpa ，应选择1.0级仪表。

7．某工艺要求压力测量范围为1.2±0.05Mpa, 可供选用的压力表量程规格为0～1.6Mpa 、0～2.5Mpa 、0～4.0Mpa ，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：

6

.12.13

48

.12.123=?≥

=?≥FS FS S S

各种量程在不同精度等级时的最大绝对误差100

max FS S a ?=? S FS a 1.0 1.5 2.0

2.5 4.0 1.6 0.016 0.024 0.032 0.04 0.64 2.5

0.025

0.0375

0.05

0.0625

0.1

所以，压力表量程规格为0～2.5Mpa ，应选择2.0级仪表。或选压力表量程规格为0～16Mpa ，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1.0～1.6Mpa ，工艺要求测量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 、0～4.0Mpa ，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2/3

4.26.123=?≥FS S ——选择压力表量程规格为0～2.5Mpa 30.11

3=?≤

FS S ——选择压力表量程规格为0～2.5Mpa

.25

.255100

%5%1000

.1max max =≤

≤??=

?±≤??=

a S a S a FS FS xm

；；γ

或

.21005

.205.010005

.00.1%5max max =?=

??=

=?±=?FS

S a

所以，压力表量程规格为0～2.5Mpa ，应选择2.0级仪表。

第六章 流量检测

1．用标准孔板测量气体流量，给定设计参数8.0=p kPa ，t =20℃，

现在实际工作压力4.0=p kPa ，t =30℃，现场仪表指示为3800m 3

/h ，求实际流量。

解：

对于气体，一般计算在标准状态下的体积——“标准立方米”…… T T p p 00

?=ρρ

标准孔板流量计标定时流量 380020

0=?=ρp

K q V

V m 3/h

实际流量： 85976

.3871038.1380015

.2732015

.27330101325400)101325800(38002220

000

00

00

0=?=++?++?

=???

=???

?=????=?=T p T p q T p T p p

K T

p T p p

K p

K q V V

V

V

V ρρρ

2．用转子流量计测量16.0=p MPa ，t =27℃的空气流量，现场仪表指示为38Nm 3/h ，求实际流量。

解：

转子流量计测量气体流量时，制造厂是在工业基准状态（293K ，0.10133Mpa ）下用空气进行标定的，实际应用时，要换算！

309

.60587.13827

29329310133

.010133

.016.03800

0=?=+?

+?

=?

?

=T

T p p q q

3．水进行标定的浮子流量计，其满刻度值为1000dm 3

/h 不锈钢浮子密度为7。92g/cm 3

，现在用来测量密度为0.79g/cm 3的乙醇流量, 浮子流量计的测量上限值是多少 ?

解 : 03.114279

.0)192.7(1)79.092.7(1000

)()(0

=?-?-=?-?-=C

S F S C F V V q q ρρρρρρ

4．某涡轮流量计的仪表系（常）数ξ=150.4次/L ，当它测量流量时的输出频率为f =400Hz 时，

其相应的瞬时流量是多少？66.24

.150400===

ξ

f

q V L/s 。

5．检验一台涡轮流量计，流过16。05m 3流体时，测得频率为f =41701Hz ，则仪表系（常）数ξ=？

598.21000

05.1641701=?==V

q f ξ次/升

5．质量流量测量仪表通常可以分为两大类：间接式质量流量计和直接式质量流量计。

6．用标准孔板节流装置配DDZ-Ⅲ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对应的流量为32m 3/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-Ⅲ型电动差压变送器（不带开方器）测量流量：

71

273164168488

4420324。；；

==-=-==?=-=-=x q K K K x K q V V V V

V V

7．标准孔板节流装置配DDZ-Ⅲ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 ，对应的流量为0~50t/h ，工艺要求在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？ 解：

差压变送器不带开方器时 24

.124)5

.1240(

45.12405

.1245044205042

=+=-===

?=-=-=X x K K K x K q V V V

V V ；；

差压变送器带开方器时

8

.164125

.34045.1240125

.316

5016)420(50)4(=+=

-===?=-=-=X x K K K x K q V V V V V ；；

8．节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前、后的管臂处，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单，节流装置已有标准化型式。其主要缺点是安装要求严格；流量计的前后要求较长的直管段；对于较小直径（D ＜50mm ）的管道测量比较困难。

10．节流式流量计的三种标准化节流件是：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。

11．节流式流量计的测量直管段通常取节流件前10D ，节流件后5D 的长度，以保证节流件的正确安装和使用。

12．浮子流量计也是利用节流原理测量流体的流量，但是它的差压值基本保持不变：是通过节流面积的变化反映流量的大小；故又称为恒压降变面积流量计，也有称作转子流量计。

13．浮子流量计是一种非标准化仪表，仪表出厂前需要在工业基准状态（20℃，0．10133Mpa ）下用水或空气标定。气体流量计量时，一般用标准立方米计量，而不是实际工作状态下的容积数。

第七章 物位检测

1．在使用差压（或液位）变送器测量液位时，一般说来要求差压值p ?与液位高度H 应该有直接正比关系，即：gH p ρ=?！但是，在实际应用时，由于使用的具体设施、安装条件等等的影响，使得gh gH p m ρρ+=?，则有H =0时p ?≠0！这样就要进行变送器的零点迁移，使得H =0时p ?=0。

H =0时p ?＞0时，进行零点正迁移，H =0时p ?＜0时，进行零点负迁移；迁移量为H =0时的p

?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0~3m ，被测介质的密度9001=ρkg/m 3，隔离罐内的隔离液的密度9502=ρkg/m 3，变送器的安装尺寸1h =1m ，2h =4m ，求：要求变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量。当变送器的安装

位置升高或降低对测量有无影响？