1、精選優質文檔-傾情為你奉上四、簡答1.熱電偶測溫時，使用補償導線的目的是什么？它能否進行冷端補償？如不能應如何處理？答：由熱電偶測溫原理知道，只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度的單值函數。但實際應用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導線稱為“償導線”。補償導線不能進行冷端補償，因為把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩定的地方，延伸到溫度較低和比較穩定的操

2、作室內，冷端溫度還不是0攝氏度。進行冷端溫度補償的方法有以下幾種：(1)冷端溫度保持為0的方法；(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點法；(4)補償電橋法；(5)補償熱電偶法。2.熱電偶溫度計為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成？各部分有何作用？答：熱電偶溫度計是通過熱電現象實現溫度的測量的，即兩根不同材料的金屬導線焊接在一起后，當閉合回路兩端溫度不一致時，由于電子效應從而使閉合回路中產生熱電勢，而熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢是被測溫度的單值函數，因此可以用來測量溫度。熱電偶溫度計是由三部分組成的：1）熱電偶：直接測量溫度的感溫元件；2）測量儀表：即毫伏計或電位差計，將測量的溫度通

3、過表觀顯示出來；3）連接熱電偶和測量儀表的導線：將熱電偶的冷端延伸出來，即補償導線，同時傳輸測量信號。3.試述雙金屬溫度計的原理，如何使用雙金屬溫度計自動控制電冰箱的溫度？答：雙金屬溫度計中的感溫元件使用兩片線膨脹系數不同的金屬片疊焊在一起而制成的。雙金屬片受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產生彎曲，溫度越高產生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。在溫度計中用雙金屬金屬片制成螺旋形感溫元件，外加金屬保護套管，當溫度變化時，螺旋的自由端便圍著中心軸旋轉，同時帶動指針在刻度盤上指示出相應的溫度數值，這就是雙金屬溫度計的測溫原理。如圖將雙金屬信號器的信號燈換成降溫裝置，當溫度升高時，雙

4、金屬片1產生彎曲，與2接觸使電路接通，冰箱降溫裝置開啟，即可使冰箱溫度相對穩定地控制在設定值。4. 測壓儀表有哪幾類？各基于什么原理？答：測壓儀表按其轉換原理不同，主要有四大類：液柱式壓力計，它是將被測壓力轉換成液柱高度來進行測量的；彈性式壓力計，它是將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移來進行測量的；電氣式壓力計，它是通過機械和電氣元件將被測壓力轉換成電量來進行測量的；活塞式壓力計，它是根據液壓原理，將被測壓力轉換成活塞上所加平衡祛碼的質量來進行測量的。5. 作為感測壓力的彈性元件有哪幾種？各有何特點？答：主要的彈性元件有：彈簧管式彈性元件，可分單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可

5、測量高達1000MPa的壓力；薄膜式彈性元件，可分平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測壓范圍較彈簧管式的為低，通?？膳c其他轉換環節結合起來，組成相應的變送器；波紋管式彈性元件，這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。6.噴嘴擋板機構由哪幾部分組成？它的作用是什么？答：噴嘴擋板機構即由一個恒氣阻、氣容和噴嘴擋板型變氣阻串聯而成的節流通室。它的作用是把輸入的微小位移（即擋板相對于噴嘴的距離）轉換成相應的氣壓信號作為它的輸出。7.差壓變送器由哪幾個部分組成？它是根據什么原理工作的？比較氣動差壓變送器與電動差壓變送器的異同。答：差壓變送器主要有氣阻、氣容、節流盲室、節流通室 、噴嘴擋板機構、功率放大器幾

6、個部分。差壓變送器的主要原理是將壓差信號通過膜片或膜盒等感受元件轉換成力的形式，再利用力矩平衡原理送往調節器或顯示器或顯示儀表進行調節、指示和記錄，從而實現測量。氣動和電動差壓變送器的比較：1)兩種變送器都是根據力矩平衡原理工作；2)都采用了 “負反饋”；3)只是使用部件不同，即前者采用噴嘴擋板機構和氣動放大器，而后者采用位移檢測片平面檢測線圈和電子高頻震蕩放大器。8.簡述橢圓齒輪流量計、渦輪流量計及電磁流量計的工作原理和使用特點。答：橢圓齒輪流量計工作原理：當流體流過橢圓齒輪流量計是，由于要克服阻力將會引起阻力損失，從而使進口側壓力大于出口側壓力，在此壓力差的作用下，產生作用力矩使橢圓齒輪連

7、續轉動。由于橢圓齒輪每轉動一周所排出的被測介質質量為半月形容積的4倍，因此可以用來檢測流量。使用特點：橢圓齒輪流量計對被測流體的粘度變化不敏感，特別適合于測量高粘度的流體（聚乙烯醇、樹脂、重油），甚至糊狀物的流量。且測量精度較高，壓力損失較小。但被測介質不能含有固體顆粒，更不能夾雜有機械物，否則會引起齒輪磨損以至損壞。渦輪流量計工作原理：流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪旋轉，再將流量信號轉變為葉輪的轉速或轉數，最后轉變為交變的電信號的頻率，從而實現測量流量。使用特點：安裝方便，磁電感應轉換器與葉片間沒有密封和齒輪傳動機構，測量精度高，可耐高壓，靜壓可達50MPa。同時由于基于磁電感應轉換原理，

8、其反應快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠傳，不受干擾。但被測介質不能帶機械雜質，因此須安過濾器。電磁流量計工作原理：當被測介質的流量經變送器變換成感應電勢后，再經轉換器把電勢信號轉換成統一的010mA的直流信號輸出，以便進行指示、記錄或與電動單元組合儀表配套使用，從而實現流量測量。使用特點：用來測具有導電性的液體介質（導電率不小于水的），如酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（如泥漿）或纖維液體的流量。但由于液體中所感應的電勢很小，要引入放大倍數的放大器。且安裝時要遠離一切磁源，不能有振動。9.差壓式液位計的工作原理是什么？當測量有壓容器的液位時，差壓計的負壓室為什么一 定要與容器的氣相

9、相連接？答：差壓式液位變送器是利用容器內的液位改變時， 由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的。即將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。設容器上部空間為干燥氣體，其壓力為 p ，則p1 = p + gH ， p2 = p由此可得p = p1 p2 = gH式中，H為液位高度；為介質密度；g為重力加速度；p1 、 p2分別為差壓變送器正、負壓室的壓力。 當被測介質的密度是已知的，則差壓變送器測得的差壓與液位高度成正比。這樣就把測量液位高度轉換為測量差壓的問題了。當測量有壓容器的液位時，即容器是受壓的，則需將差壓變送器的負壓室與容器的氣相相連接，以平衡氣相壓力p變化時對液位測量的影響。10.

10、生產中欲連續測量液體的密度，根據已學的測量壓力及液位的原理，試考慮一種利用差壓變送器來連續測量液體密度的方案。答：如圖所示，設計一開口溢流容器，且負壓室加一密度為0的標準液柱。（1）負壓室不加標準液柱時，容器壓差的變化范圍為：pHgp0p0HgpmaxHmax g；pminHmin gpmaxminHmax g Hmin gH（maxmin）g被測液體密度最小時的壓差為：pminHmin g0，為正遷移，遷移量為Hmin g。（2）負壓室加標準液柱時，容器壓差的變化范圍為：pHgp0（h0 gp0）Hgh0 gpmaxHmax gh0g；pminHmin gh0 gpmaxminHmax gh

11、0 g （Hmin gh0 g）H（maxmin）g被測液體密度最小時的壓差為：pminHmin gh0 g，遷移量為Hmin gh0 g。11.試述電容式物位計和核輻射物位計工作原理與使用場合。答：電容式物位計：在平行電容器之間，充以不同介質時，電容量的大小也有不同，可通過測量電容量的變化來測量液位、料位和兩種不同液體的分界面。電容式物位計的應用：主要應用于液位的測量，如導電介質的液位測量、密封罐內的酸、堿、鹽等溶液的貯存量的測量，同時適用于非導電介質的液位測量和料位的測量。核輻射物位計：放射性同位素的輻射線射入一定厚度的介質時，部分粒子因克服阻力與碰撞,動能消耗,被吸收，另一部分粒子則透過

12、介質。射線的透射強度I隨通過介質層厚度的增加而減弱。入射強度為I的放射源，隨介質厚度而呈指數規律衰減。當放射源已定，被測的介質不變時，I只與介質層厚度有關。核輻射物位計的應用：能透過鋼板等各種固體，因而能夠完全不接觸被測物質，適于高溫、高壓容器、強腐蝕、劇毒、有爆炸性、粘滯性、易結晶或沸騰狀態的介質的測量，還和測量高溫熔融金屬液位。由于核輻射線的特性不受溫度、濕度、壓力、電磁場的影響，可在高溫、煙霧、塵埃、強光及強電磁場等環境下工作。但由于放射線對人體有害，劑量要嚴加控制。12.自動控制系統主要由哪些環節組成？各部分作用是什么？答：自動控制系統主要由：1）測量元件及變送器的測量與信號輸送；2）

13、自動控制器的運算及命令的傳出；3）執行器的執行三個環節組成。各部分作用：1）作用是測量被控變量并將其轉化為一種特定的、統一的輸出信號；2）作用是接受變送器送來的信號，與工藝需要保持的被控變量的值進行比較得出偏差，并按某種運算規律算出結果，然后將此結果用特定信號發送出去；3）作用是自動地根據控制器送來的信號值來改變閥門（執行器通常是控制閥）的開啟度。13.什么是自動控制系統的過渡過程？在階躍擾動作用下，其過渡過程有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？答：系統由一個平衡狀態過渡到另一個平衡狀態的過程稱為系統的過渡過程。在階躍作用下，過渡過程有下面四種：1.非周期衰減過程；2.衰減振蕩過程

14、；3.等幅振蕩過程；4.發散振蕩過程。衰減振蕩過程能夠滿足大多數情況下的控制要求，非周期衰減過程在當生產上不允許有波動時滿足控制要求，等幅振蕩過程只有當被控變量在工藝許可范圍內振蕩時才滿足控制要求。14.什么是控制系統的靜態與動態？為什么說研究控制系統的動態比其靜態更有意義？答：在自動化領域中，把被控變量不隨時間變化的平衡狀態稱為系統的靜態，而把被控變量隨時間變化的不平衡狀態稱為系統的動態。在生產過程中，干擾是不可避免的，這些干擾是破壞系統平衡狀態引起被控變量發生變化的外界因素。自動控制系統運行時，時時刻刻都有干擾作用破壞其正常的工藝生產狀態。因此，就需要通過自動化裝置不斷地施加控制作用對抗或

15、抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產所要求控制的技術指標上。所以自動控制系統在正常工作時總是處于波動不止往復不息的動態過程中，因而研究動態比靜態更有意義。15.在控制系統應用中，有哪些基本控制規律和組合控制規律？寫出各自的表達式？它們各應用在什么場所？答：在控制系統應用中，主要有位式控制、比例控制、積分控制、微分控制四個基本控制規律和比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制（PID）三個組合控制規律：1）雙位控制：應用場所：對象容量大，負荷變化小，控制質量要求不高，允許等幅振蕩的場所。2）比例控制：應用場所：對象容量大，負荷變化不大、純滯后小，允許有余差存在，例如一些塔釜液位、

16、貯槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽壓力控制系統等。3）積分控制：應用場所：自力式氣壓調節閥，但多數情況不單獨使用。4）微分控制： 應用場所：微分控制器不能作為一個單獨的控制器使用，其總是與比例作用或比例積分控制作用同時使用組成比例微分或三作用控制器。5）比例積分控制：應用場所：對象滯后較大，但變化緩慢，要求控制結果無余差。此種規律廣泛應用于壓力、流量、液位和那些沒有大的時間滯后的具體對象。6）比例微分控制：應用場所：對象滯后大，負荷變化不大，被控變量變化不頻繁，控制結果允許有余差存在的場所。7）比例積分微分控制（PID）：應用場所：對象滯后大，負荷變化較大，但不甚頻繁，對控制質量要求高，例如精餾

17、塔、反應器、加熱爐等溫度控制系統及某些成分控制系統。16.什么是控制器的控制規律？什么是余差？控制器有哪些基本控制規律？答：1）所謂控制規律是指控制器的輸出信號與輸入信號之間的關系?？刂破鞯妮斎胄盘柺墙洷容^機構后的偏差信號e，它是給定值信號x與變送器送來的測量值信號z之差。在分析自動化系統時，偏差采用e=x-z，但在單獨分析控制儀表時，習慣上采用測量值減去給定值作為偏差?？刂破鞯妮敵鲂盘柧褪强刂破魉屯鶊绦衅鞯男盘杙。所謂控制器的控制規律就是指p與e之間的函數關系，即：p=f(e)=f(z-x)。2)余差：當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態值與給定值之間的偏差。也可說是過渡過程終了時的殘

18、余偏差，以C表示。3）基本控制規律有位式控制、比例控制、積分控制、微分控制，組合控制規律有比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制。17.比例控制規律是怎樣的？為什么單純的比例控制系統不能消除余差？答：比例控制規律即控制器輸出的變化量（即閥門開度的變化量）與被控變量的偏差信號成比例的控制規律，用P表示即p=KPe.以簡單的液位控制系統為例，當t=t。時出水量增加后水位下降，此時需要開大進水閥門，而閥桿上移時浮球必然下降。因為杠桿是剛性結構，所以達到新的平衡時浮球位置必然下移，液位就穩定在一個比原液位低的位置上，其差值就是余差。所以單純的比例控制不能消除余差。18.積分控制規律是怎樣的？為什

19、么積分控制能消除余差？為什么積分控制規律一般不單獨使用？答：1）積分控制規律即P與輸入偏差e 的積分成比例，用字母 I表示.?？刂破鞯妮敵鲎兓浚?； KI為積分比例系數，稱為積分速度。2）=KIAt即輸出是一條直線，當偏差存在時，輸出信號將隨時間增長。當偏差為零時，輸出停止變化而穩定在某一值上，因而積分控制器組陳的控制系統可以達到無余差。3）輸出信號的變化速度與偏差e及KI成正比，而其控制作用是隨著時間積累才逐漸增強的，所以控制動作緩慢，會出現控制不及時，當對象慣性較大時，被控變量將出現大的超調量，過渡時間也將延長，因此常常把比例與積分組合起來，這樣控制既及時，又能消除余差。19.微分控制規律是怎樣的？特點是什么？為什么不單獨使用微分控制規律？答：1）微分控制規律即按被控變量變化的速度來確定控制作用的大小，用D表示：2）微分控制規律的特點：1）在階躍偏差信的號作用下，瞬時控制器的輸出為無窮大，在t>t0后，則輸出變化量為零超前控制；2）當偏差固定不變時，微