化工儀表自動(dòng)化期末復(fù)習(xí)

第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念.化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？①自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)②自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)③自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)④自動(dòng)控制系統(tǒng).何謂自動(dòng)控制？自動(dòng)控制系統(tǒng)怎么形成的？各組成環(huán)節(jié)其什么作用？通過(guò)自動(dòng)化裝置控制機(jī)器，使按照預(yù)定的程序工作。測(cè)量元件與變送器：準(zhǔn)確而及時(shí)檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)有關(guān)參數(shù)（如壓力、流量、物位、溫度等），并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為單元組合儀表的信號(hào)。自動(dòng)控制器：將被控變量的測(cè)量值與給定值相比較，產(chǎn)生一定的偏差，控制儀表根據(jù)該偏差進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果以一定的信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于被控變量的自動(dòng)控制。執(zhí)行器：接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定范圍內(nèi)。.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，一旦開(kāi)機(jī)，就只能是按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況來(lái)改變自己的操作。閉環(huán)系統(tǒng)：有針對(duì)性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近于所希望的狀態(tài)。.什么是反饋？什么是正反饋與負(fù)反饋？負(fù)反饋在自動(dòng)控制中有什么重要意義？把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋。反饋信號(hào)取負(fù)值，反饋信號(hào)能夠使原來(lái)的信號(hào)減弱，叫做負(fù)反饋。如果反饋信號(hào)取正值，反饋信號(hào)使原來(lái)信號(hào)加強(qiáng)，那么叫正反饋。當(dāng)被控變量y受到干擾的影響而升高時(shí)，只有負(fù)反饋才能使反饋信號(hào)z升高，經(jīng)過(guò)比較到控制器去的偏差信號(hào)e將降低，此時(shí)控制器將發(fā)出信號(hào)而使控制閥的開(kāi)度發(fā)生變化，變化的方向?yàn)樨?fù)，從而使被控變量下降回到給定值，這樣就達(dá)到控制的目的。.簡(jiǎn)述被控對(duì)象，被控變量，操縱變量，擾動(dòng)量，設(shè)定值和偏差的含義被控對(duì)象：是需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。被控變量：對(duì)象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量。操縱變量：是受執(zhí)行器控制，具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量。擾動(dòng)量：除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。偏差：在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測(cè)量值之差定義為偏差.根據(jù)設(shè)定值的形式，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以分為哪幾類(lèi)①定值控制系統(tǒng)（恒定給定值）②隨動(dòng)控制系統(tǒng)（給定值隨機(jī)變化）③程序控制系統(tǒng)（給定值變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)）.為什么說(shuō)研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比靜態(tài)更有意義？這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中干擾是客觀存在的是不可避免的干擾是破壞系統(tǒng)平衡狀態(tài)引起被控

變量發(fā)生變化的外界因素。在一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都有干擾作用于控制系統(tǒng)，從而破壞了正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。此，就需要通過(guò)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，從而使被控變量保持在工業(yè)生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。所以，一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)在正常工作時(shí)，總是處于一波未平，一波又起，波動(dòng)不止，往復(fù)不息的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。顯然，研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。.何謂階躍作用？為什么經(jīng)常采用階躍作用作為系統(tǒng)的輸入作用形式？在某一瞬間t0,干擾（輸入量）突然地階躍式的加到系統(tǒng)上，并繼續(xù)保持在這個(gè)幅度?？紤]到這種形式的干擾比較突然，比較危險(xiǎn)，它對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效的克服這種類(lèi)型的干擾，那么對(duì)其他比較緩和的干擾也一定能很好的克服，同時(shí)，這種干擾形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。.什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程？在階躍擾動(dòng)作用下，其過(guò)渡過(guò)程有哪些基本形式？哪些過(guò)渡過(guò)程能基本滿足控制要求？系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。非周期衰減過(guò)程（Y）、衰減震蕩過(guò)程（4）、等幅震蕩過(guò)程（對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩，才可采用。）、發(fā)散震蕩過(guò)程（X）10.衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)有哪些？各自的含義是什么？最大偏差或超調(diào)量：最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。超調(diào)量是第一個(gè)峰值與新穩(wěn)定值之差。衰減比：衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為n:1,一般n取為4?10之間為宜。余差:當(dāng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差。過(guò)渡時(shí)間：從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)渡時(shí)間。震蕩周期或頻率：過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。.儀表位號(hào)由哪幾部分組成？各表示什么意義？?jī)x表位號(hào)是由字母代號(hào)組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)兩部分組成。阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)寫(xiě)在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號(hào)，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號(hào)。.圖1-7是一自動(dòng)式貯槽水位控制系統(tǒng)。（1）指出系統(tǒng)中被控對(duì)象，被控變量，操縱變量是什么？（2）畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖（3）分析當(dāng)出水量突然增大時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)水位控制？進(jìn)水圖1-7貯槽水位控制系統(tǒng)進(jìn)水公槽；2—浮球，3一杠桿,4一針形網(wǎng)

13,某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為900±10℃。考慮安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80℃,現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定制控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下過(guò)渡過(guò)程曲線如圖113所示，求最大偏差，超調(diào)量，衰減比和振蕩周期，余差，過(guò)渡時(shí)間等過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)，并說(shuō)明是否滿足題中的工藝要求.950時(shí)間/min圖1T3過(guò)渡過(guò)程曲線14.圖114為某列管式蒸汽加熱器的管道及儀表流程，說(shuō)明圖中PI307，TRC303，F(xiàn)RC305所代表的意義。第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型.什么是被控對(duì)象特性？什么是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型？就是用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述出對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。定量的表達(dá)對(duì)象輸入量與輸出量之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。非參量模型和參量模型.簡(jiǎn)述建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型的主要方法機(jī)理建模（根據(jù)對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部機(jī)理，列寫(xiě)出各種有關(guān)的平衡方程，從而獲得對(duì)象的數(shù)學(xué)模型）和實(shí)驗(yàn)建模（得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對(duì)象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。有階躍反應(yīng)曲線法、矩形脈沖法）.描述對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有何物理意義？放大系數(shù)K：數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系。時(shí)間常數(shù)T：當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)滯后時(shí)間T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，這種現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。.何謂系統(tǒng)辨識(shí)和參數(shù)估計(jì)？應(yīng)用對(duì)象的輸人輸出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定其數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通常稱為系統(tǒng)辨識(shí)。在已知對(duì)象數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計(jì)。5.對(duì)象特性參數(shù)（K,T,T）對(duì)控制通道有什么影響？放大系數(shù)K大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也小；放大系數(shù)K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化緩慢。但K太大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過(guò)強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù)T大，則被控變量的變化比較緩慢，此時(shí)對(duì)象比較平穩(wěn)，容易進(jìn)行控制，但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)；若時(shí)間常數(shù)T小，則被控變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此，需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。滯后時(shí)間的存在，使得控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時(shí)間。.對(duì)象特性參數(shù)（K,T,T）對(duì)干擾通道有什么影響？放大系數(shù)K大對(duì)控制不利，因?yàn)椋?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；而放大系數(shù)K小，既使擾動(dòng)較大，對(duì)被控變量仍然不會(huì)產(chǎn)生多大影響。時(shí)間常數(shù)T大，擾動(dòng)作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對(duì)象較易控制。純滯后的存在，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲T0時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響系統(tǒng)的品質(zhì)；而容量滯后的存在，則將使階躍擾動(dòng)的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和些，因此，對(duì)系統(tǒng)是有利的。.對(duì)象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對(duì)控制過(guò)程有什么影響？純滯后T0的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送需要一段時(shí)間而引起的。容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的。自動(dòng)控制系統(tǒng)中，滯后的存在是不利于控制的。即系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，被控變量不能立即反映出來(lái)，于是就不能及時(shí)產(chǎn)生控制作用，整個(gè)系統(tǒng)的控制質(zhì)量會(huì)受到嚴(yán)重的影響。所以，在設(shè)計(jì)和安裝控制系統(tǒng)時(shí)，都應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時(shí)間減到最小。第三章檢測(cè)儀表與傳感器.何謂測(cè)量誤差？測(cè)量誤差的表示方法有哪兩種？各是什么意義？在測(cè)量過(guò)程中，由于所使用的測(cè)量工具本身不候準(zhǔn)確，觀測(cè)者的主觀性和周?chē)h(huán)境的影響等等，使得測(cè)量的結(jié)果不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間，總是存在一定的差距，這一差距就稱為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。絕對(duì)誤差在理論上是指議標(biāo)指示值xi和被測(cè)量的真值xt之間的差值，可表示為△=xi-xt或者△=x-xo相,對(duì)誤差等于某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差△與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比，可表示為v=△/x0=（x-x0）/x0.何謂儀表的相對(duì)百分誤差和允許相對(duì)百分誤差？可表示為相對(duì)百分誤差：絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)，可表示為5= "max X100%測(cè)量范圍上限值^測(cè)量范圍下限值允許相對(duì)誤差：在正常情況下允許的最大誤差，可表示為八，儀表允許的最大絕對(duì)誤差值 sc。5=± X100%允 測(cè)量范圍上限值-測(cè)量范圍下限值.何謂儀表的精度等級(jí)？一臺(tái)儀表的允許相對(duì)百分誤差為±0.7%，請(qǐng)問(wèn)其精度等級(jí)為？將儀表允許的相對(duì)百分誤差的“土”號(hào)及“％”去掉后的數(shù)值便可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)有0.005,0.02,0.05,0.1，0.2,0.4,0.5，1.0，1.5,2.5,4.0等。本儀表精度等級(jí)為1.0級(jí).表壓力，絕對(duì)壓力，負(fù)壓（真空度）之間有何關(guān)系？P表壓「絕對(duì)壓力0大氣壓力 「真空度0大氣壓力0絕對(duì)壓力.測(cè)壓儀表有哪幾類(lèi)？各基于什么原理？測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類(lèi)：液柱式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)進(jìn)行測(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(lái)進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)：它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)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祛碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。.作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？簡(jiǎn)述單簧管壓力表的測(cè)壓原理。彈簧管式彈性元件、波紋管式彈性元件、薄膜式彈性元件。測(cè)壓原理是將被測(cè)壓力通入彈簧管后，由于彈簧管的變形使其自由端發(fā)生位移，放大后就可以由指針在儀表盤(pán)上指示出相應(yīng)的壓力值。.霍爾片式壓力傳感器是如何利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的？霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的,即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。即uh=rhbiuh為霍爾電勢(shì)；rh為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場(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。.電容式差壓傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高（可達(dá)0.2級(jí)）、穩(wěn)定性好、可靠性高于抗振性強(qiáng)等特點(diǎn)。.壓力計(jì)安裝需要注意什么問(wèn)題？①壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。②安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。④壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。⑤當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按△p=±Hpg進(jìn)行修正。式中H為高度差，p為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。⑥為安全起見(jiàn)，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生意外。.流量檢測(cè)的方法主要有哪兩大類(lèi)？他們又各自包含哪些檢測(cè)方法？分為質(zhì)量流量（質(zhì)量流量計(jì)）和體積流量（速度式流量計(jì)、容積式流量計(jì)）。.簡(jiǎn)述差壓式流量計(jì)測(cè)量流量的原理。是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。12.橢圓齒輪流量計(jì)的基本工作原理和特點(diǎn)是什么？它有兩個(gè)相互嚙合的橢圓齒輪，當(dāng)流體流過(guò)時(shí)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。齒輪每轉(zhuǎn)1周排出定量流體，只要測(cè)了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測(cè)流體的流量。使用特點(diǎn)為：適用于高黏度介質(zhì)的流量測(cè)量。測(cè)量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過(guò)濾器。橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。.簡(jiǎn)述漩渦流量計(jì)中漩渦頻率的熱敏檢測(cè)法采用箱電阻絲作為漩渦頻率的轉(zhuǎn)換元件。在圓柱形發(fā)生體上有一段空腔（檢測(cè)器），被隔墻分成兩部分。在隔墻中央有一小孔，小孔上裝有一根被加熱了的細(xì)柏絲。在產(chǎn)生漩渦的一側(cè)，流速降低，靜壓升高，于是在有漩渦的一側(cè)和無(wú)漩渦的一側(cè)之間產(chǎn)生靜壓差。流體從空腔上的導(dǎo)壓孔進(jìn)入，像未產(chǎn)生漩渦的一側(cè)流出。流體在空腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)將柏絲上的熱量帶走，粕絲溫度下降，導(dǎo)致其電阻值減小。由于漩渦是交替地出現(xiàn)在柱狀物的兩側(cè)，所以鉑熱電阻絲阻值的變化也是交替的，且阻值變化的頻率與漩渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故可通過(guò)測(cè)量鉑絲阻值變化的頻率來(lái)推算流量。.根據(jù)工作原理不同，物位測(cè)量?jī)x表分為哪些主要類(lèi)型？他們各自的工作原理是什么？①直讀式物位儀表:利用連通器的原理工作。②差壓式物位儀表:利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。③浮力式物位儀表:利用浮子的高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體中的浮子（或沉筒）的浮力隨液位高度而變化的原理來(lái)工作的。④電磁式物位儀表:把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)測(cè)出電量的變化測(cè)出物位⑤核輻射式物位儀表:利用核輻射透過(guò)物體時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理來(lái)工作。目前丫射線應(yīng)用最多⑥聲波式物位儀表:由于物位的變化引起聲阻抗的變化聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化即可測(cè)出物位。⑦光學(xué)式物位儀表:利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作.差壓式液位變送器的工作原理是什么？是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。.什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題？在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般壓差A(yù)p與液位高度H之間的關(guān)系為：Ap=Hpg。這就是一般的“無(wú)遷移”的情況。當(dāng)H=o時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。當(dāng)H=0時(shí)，Ap=-(h2-h)p2g豐0，此為“有遷移”情況。調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差(h2-hJP2g的作用,此為“零點(diǎn)遷移”方法。這里遷移彈簧的作用,其實(shí)質(zhì)就是改變測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。.簡(jiǎn)述電容式物位計(jì)的工作原理。在電容和電極之間，充以不同的介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有所不同。因此，可通過(guò)電容量的變化來(lái)檢查液位、料位和兩種不同的液位分界面。.熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理是什么？利用熱電效應(yīng)：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為t及t0的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。.熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是什么？在選擇使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)需要注意什么？能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。要注意型號(hào)相配(在一定溫度范圍內(nèi)(0?100℃)與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料是廉價(jià)金屬).用熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是0℃。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度一熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0c的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于0℃,而且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然偏小，且測(cè)量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，又有將冷端溫度保持為0℃,或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果.冷端溫度保持為0℃的方法；冷端溫度修正法；校正儀表零點(diǎn)法；補(bǔ)償電橋法；補(bǔ)償熱電偶法。.什么是軟測(cè)量技術(shù)？依據(jù)易測(cè)過(guò)程變量與難以直接測(cè)量的待測(cè)過(guò)程變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過(guò)各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的測(cè)量。22.某一標(biāo)尺為0~1000℃的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)結(jié)果為下表.被校表讀數(shù)/℃0200400-1.,1xrjiv.9一600700800900>LA>.1000標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02014026047068059031001(1)求出該溫度計(jì)的最大絕對(duì)誤差值(2)確定該溫度計(jì)的等級(jí).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0~1.6MPa,精度為1級(jí)的壓力表測(cè)量，能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0~1.0MPa,精度為1級(jí)的壓力表測(cè)量，能符合誤差要求嗎？說(shuō)明理由..如何根據(jù)待測(cè)工藝變量的要求來(lái)選擇儀表的量程和精度？現(xiàn)欲測(cè)往復(fù)泵出口壓力（約1.2MPa），工藝要求±0.05MPa，就地指示?？晒┻x擇的彈簧管壓力表的精度為1.0,1.5,254.0級(jí)，測(cè)量范圍為0~1.6,0?2.5,0~4.0MPa。試選擇壓力表的量程和精度（提示：往復(fù)泵出口壓力波動(dòng)大）。.有一臺(tái)用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子密度為7900kg/m3,不銹鋼，用它來(lái)測(cè)量密度為790kg/m3的某液體介質(zhì)，當(dāng)儀表讀數(shù)為5m3/h時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量是多少？如果轉(zhuǎn)子是由鋁制成，密度2750kg/m3其他條件不變，則被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量是多少？.現(xiàn)用一只銀銘-銅銀熱電偶測(cè)某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30℃，顯示儀表是動(dòng)圈儀表（即XCZ-101），此儀表的機(jī)械零位是0℃，這時(shí)指示值為400℃，若認(rèn)為換熱器溫度為430℃，對(duì)不對(duì)？為什么？正確值是多少？第四章自動(dòng)控制儀表1.簡(jiǎn)述控制器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用。將被控變量的測(cè)量值與給定值相比較，產(chǎn)生一定的偏差，控制儀表根據(jù)該偏差進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以一定的信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制。2.控制器的控制規(guī)律是指什么？常用的控制規(guī)律有哪些？控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)p與輸入信號(hào)e之間的關(guān)系，即p=f(e)。位式控制、比例控制、積分控制和微分控制。.什么是位式控制？它有什么特點(diǎn)？位式控制器的輸出只有數(shù)個(gè)特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有數(shù)個(gè)特定的位置。特點(diǎn)：位式控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。但它的控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個(gè)等幅振蕩過(guò)程，不可能使被控變量穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值上。.什么是比例控制規(guī)律？它有什么特點(diǎn)？比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號(hào)變化量戶與輸入偏差信號(hào)變化量e之間成比例關(guān)系，即夕二kJe 式中kp——比例放大系數(shù)。比例控制的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快、控制及時(shí)，其缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時(shí)，控制結(jié)果有余差存在。.什么是比例控制的余差？為什么比例控制會(huì)產(chǎn)生余差？比例控制過(guò)程結(jié)束時(shí)，被控變量的新穩(wěn)態(tài)值將低于給定值，它們之間的差就叫做余差。比例控制器的輸出信號(hào)p與輸入偏差e之間成比例關(guān)系：為了克服擾動(dòng)的影響，控制器必須要有控制作用，即其輸出要有變化量，而對(duì)于比例控制來(lái)講，只有在偏差不為零時(shí)，控制器的輸出變化量才不為零，這說(shuō)明比例控制會(huì)永遠(yuǎn)存在余差。.何謂比例控制器的比例度？它的大小對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程或控制質(zhì)量有什么影響？數(shù)值上比例度等于輸入的變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù);使控制器的輸出變化滿刻度時(shí)，相應(yīng)的儀表測(cè)量值變化占儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。比例度越大，比例控制越弱，過(guò)渡過(guò)程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大；比例度越小，比例控制越強(qiáng)，過(guò)渡過(guò)程曲線越振蕩，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能變差，但余差也越小，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度；比例度過(guò)小，可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩。.什么是積分控制規(guī)律？什么是比例積分控制規(guī)律？它有什么特點(diǎn)？積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量戶與輸入偏差e的積分成正比，p=KIedtI在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為：p=K(e+KIedt)P I特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。比例積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制既及時(shí)，又能消除余差。.什么是微分控制和比例微分控制？它有什么特點(diǎn)?微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量戶與輸入偏差e微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量戶與輸入偏差e的變化速度成正比，即ddep=T—Ddt在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為p=KP（e+TDD區(qū)）特點(diǎn)是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性（但微分作用不宜過(guò)強(qiáng)），但對(duì)靜態(tài)偏差無(wú)控制能力。一般不單獨(dú)使用微分作用，而是與比例作用同時(shí)使用。如果要消除余差，就得再加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分微分三作用控制規(guī)律^⑼。.什么是積分時(shí)間？它對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程有什么影響？在比例積分控制中，對(duì)控制器輸入一個(gè)幅值為A的階躍變化，立即記下輸出的階躍變值并開(kāi)動(dòng)秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)輸出達(dá)到躍變值的兩倍時(shí)，此時(shí)間就是TITI過(guò)大，積分作用不明顯，余差消除很慢，T/、，易于消除余差，但系統(tǒng)振蕩加劇。.什么是微分時(shí)間？它對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程有什么影響？微分時(shí)間是用來(lái)表示微分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。微分時(shí)間T。越大，表示微分控制作用越強(qiáng)。增加微分時(shí)間Td，能克服對(duì)象的滯后，改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但微分時(shí)間不能太大，否則有可能引起系統(tǒng)的高頻振蕩。.為什么積分控制能消除余差？當(dāng)偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)將隨時(shí)間增加（或減小）。當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上。.為什么微分控制規(guī)律不能單獨(dú)使用？它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒(méi)有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差。.一臺(tái)DDZIII型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程是0~1000℃,當(dāng)指示值變化100℃,控制器比例度為80%,求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？.某臺(tái)DDZIII型比例積分控制器，比例度為100%,積分時(shí)間為2min。穩(wěn)態(tài)時(shí),輸出為5mA。某瞬間，輸入突然增大0.2mA,輸出將由5mA變化到多少？（提示：對(duì)于該臺(tái)比例積分控制器來(lái)說(shuō)，輸入范圍和輸出范圍相同，均為4~20mA）第五章執(zhí)行器.按能源形式，執(zhí)行器分為哪幾種？工業(yè)上為什么大多數(shù)使用氣動(dòng)執(zhí)行器？分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類(lèi)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低。.氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？主要有薄膜式和活塞式兩種。薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便、應(yīng)用最為廣泛。它可以用作一般控制閥的推動(dòng)裝置，組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，習(xí)慣上稱為氣動(dòng)薄膜控制閥。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大，主要適用于大口徑、高壓降的控制閥或蝶閥的推動(dòng)裝置。.最為常用的控制閥是？它相比于直通單座控制閥有何特點(diǎn)？直通雙座控制閥。不平衡力小、泄露量較大。.控制閥的流量特性指的是什么？指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即旦二d4Qmax IL）.何謂控制閥的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪幾種？在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。直線流量特性、等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性、拋物線流量特性、快開(kāi)型流量特性.最常用的理想流量特性是？與線性特性相比，它有什么優(yōu)點(diǎn)？等百分比流量特性。其放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加，在同樣的行程變化值下，流量小時(shí)，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時(shí)，流量變化大，控制靈敏有效。.什么是控制閥的可調(diào)范圍？在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會(huì)變化？其所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，即R=Qm-min因?yàn)樵诖⒙?lián)管道中都會(huì)使閥的理想流量特性發(fā)生畸變且會(huì)使控制閥的可調(diào)范圍降低,其中在串聯(lián)管道中,Qmax減小，在并聯(lián)管道中,Qmin增加..什么是串聯(lián)管道的阻力比s？s值的減小為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變？s值表示控制閥全開(kāi)時(shí)閥上壓力差與系統(tǒng)總壓差之比。當(dāng)s=1時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)總壓差全部降在控制閥上，所以控制閥在工作過(guò)程中，隨著閥開(kāi)度的變化，閥兩端的壓差是不變的，故工作流量特性與理想流量特性是一致的。當(dāng)s值小于1時(shí)，系統(tǒng)的總壓差一部分降在控制閥，另一部分降在與控制閥串聯(lián)的管道上。隨著閥的開(kāi)度增大，流量也增加，降在串聯(lián)管道上的壓差增加，從而是使降在控制閥上的壓差減少，因而流過(guò)控制閥的流量也減少。所以隨著s值減少，會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變，閥的開(kāi)度越大，使實(shí)際流量值離開(kāi)理想值越大。具體來(lái)說(shuō)，會(huì)使理想的直線流量特性畸變?yōu)榭扉_(kāi)特性，使理想的等百分比流量特性畸變?yōu)橹本€特性。.什么是并聯(lián)管道中的分流比x？試說(shuō)明x值變化對(duì)控制閥流量特性的影響x值表示并聯(lián)管道時(shí)控制閥全開(kāi)時(shí)的流量Q1max與總管最大流量Qmax之比當(dāng)x=1時(shí)，說(shuō)明流過(guò)控制閥的流量等于總管的流量，即旁路流量為零，如果這時(shí)閥的流量為理想流量特性，那么，隨著x值的減少，說(shuō)明流過(guò)旁路的流量增加。這時(shí)，控制閥即使關(guān)死，也有一部分流體從旁路通過(guò)，所以控制閥所能控制的最小流量比原先的大大增加，使控制閥的可調(diào)范圍減小，閥的流量特性發(fā)生畸變。.什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式和氣關(guān)式？其選擇原則是什么？隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號(hào)的增加，閥逐漸打開(kāi)的稱為氣開(kāi)式，反之稱為氣關(guān)式。氣開(kāi)、氣關(guān)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來(lái)講，閥全開(kāi)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開(kāi)式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng).何謂簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)？畫(huà)出一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的典型方塊圖？簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)通常是指由一個(gè)測(cè)量元件、變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。.被控變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？①被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過(guò)程中較重要的變量。②被控變量在工藝操作過(guò)程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)。③盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。當(dāng)無(wú)法獲得直接指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量和變送信號(hào)滯后很大時(shí)，可選擇與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。④被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來(lái)，并具有足夠大的靈敏度。⑤選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國(guó)內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。⑥被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。.操縱變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？①操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。②操縱變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影響更加靈敏③在選擇操縱變量時(shí)，除了從自動(dòng)化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。.什么叫可控因素和不可控因素（變量）？當(dāng)存在若干個(gè)可控因素時(shí)，應(yīng)如何選擇操縱變量才是比較合理的控制元素？工藝上允許加以控制的變量稱為可控變量；否則稱不可控變量。當(dāng)存在若干個(gè)可控因素時(shí)