過程裝備控制技術習題及參考答案new(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 分別用 3 ? 準則和肖 維耐準則判斷有無粗差，并求該測量的計算平均值 x ，標準差 ? 和極限 誤 差 ? ，寫出測量結果表達式。 解： n=20，平均值 x = 201111 iiiixxn ?????? ， 剩余誤差： iiV x x?? ，即： 0 0 標準差 ? = 211 0 .0 6 41 n ii Vn ? ?? ? ，標限誤差 max ?? （ 1） 3? 準則： 3? =， max 3V ??? 因此該組數中無壞值。 （ 2）肖維耐準則：依表 31可知 n=20時， 0k ??? = ??? ， max ???， 故該組數中無壞值。 極限誤差 max ?? ，測量結果： 0 ?? ， 40%的讀數誤差小于 ，用線性插值法估計該溫度升的標準 差，并計算誤差小于 的概率。 解：（ 1） ( ) {| | }z p x z??? ? ?= 2202 212zzzze d z e d z????????? ， z? z? 由此推得 ， z? 由已知條件 知 ( ) ? ? ， 查概率積分表 得 ： 22 dz? ??? ?? 時 z=， ? ??? ? ?，得： 1??? （ 2） ?? ，得： ? 查表得： ? 時， ? ()z? = 2 1??= 即誤差小于 ，概率為 ， 級和 級的三塊儀表，測量范圍分別為 0 100 ℃， 50 550? ℃和 100 500? ℃ ，現需測量 500 ℃ 左右的溫度，要求測量的相對誤差不超過 %，選用哪塊表合適？ 解：根據測量范圍，選擇 B， C兩塊表， A表排除。 B表： q=2%== maxS? m a x 0 . 0 2 [ 5 5 0 ( 5 0 ) ] 1 2? ? ? ? ? ? ?℃ m a x 12 0. 02 4 2. 4% 2. 5%500?? ? ? ? ? 故 B表合適。 C 表： q=%== maxS? m a x 0 . 0 2 5 [ 5 0 0 ( 1 0 0 ) ] 1 5? ? ? ? ? ? ?℃ m a x 15 0. 03 3% 2. 5%500?? ? ? ? ? 故 C 表 不 合適。 綜上所述選用 B表即 ，量 程 的儀表。 的位移測量儀表，結果如下： （ 1）試畫出上下行程的輸入輸出特性曲線； （ 2）求該儀表的線性度（以上行曲線為例）； (3) 確定該表的回差（遲滯誤差） 解：已知數據： 位移 /mm 0 上行程示值 /mm： 0 下行程示值 /mm： 0 0123450 1 2 3 4 5 6 （ 1）如圖所示，上下行程曲線 （ 2） m a xm a x2. 04 0. 71 99 3 0. 01 99 5 10 0% 2%6H LL Y? ??? ? ? ? ? ? ? （ 3） m a xm a x 7 4 %6h HY? ? ?? ? ? 11．概述膨脹式溫度計的工作原理與主要特點： 答：膨脹式溫度計是利用物體熱脹冷縮的性質來測溫的。 主 要特點：玻璃液體：結構簡單，使用方便，測量精度高，價格低廉；測量上限和精度受玻璃質量的限制，易碎，不能遠傳。雙金屬；結構緊湊，牢固，可靠；測量精度較低，量程和使用范圍有限。 12熱點偶有那些特點？用普通導線和補償導線作熱電偶的延長線，效果有何不同？試證明補償導線的補償作用。 答：熱電偶的特點有：測量精度教高，性能穩定；結構簡單，易于制造，產品互換性好；將溫度信號轉換成電信號，便于信號 遠傳和象現多點切換測；測量范圍廣，可達－ 200～ 2020℃，形式多樣，適用于各種測量條件。選用補償導線要求其在一定溫度范 圍內與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，型號相配，極性連接正確。補償導線的作用證明： 如圖所示：回路中電勢為： E＝ Eab（ t， t1）＋ Ecd（ t1， t0） 由補償導線的性質得： Ecd（ t1,t0） =Eab(t1,t0) ∴ E＝ Eab（ t， t1）＋ Eab（ t1， t0）＝ Eab（ t， t0） 補：用普通導線做熱電偶得延長線要求引入兩端得溫度相同熱電勢不同，故一般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依然是現場溫度。而用補償導線卻可以將冷端溫度現場溫度分開，利于測量。 13用兩只分度號為 K 的熱電偶測量 A區與 B區的溫差，連 接方法如圖 3－ 79 所示。若 （ 1） 0220AtC? ， 020BtC? （ 2） 0200AtC? ， 0500BtC? 試分別求兩種情況下的示值誤差 ,并解釋為何與實際溫差不同 . 解 :查熱電偶分度號表 : K 型熱電偶 :20℃ 200℃ 220℃ 500 E: (1) ΔE= = 反查 K 熱電偶分度號表 : 201℃ 內析求得 : Δt= ℃ (2) ΔE= =℃ 反查 K 分度號表 :℃ 。 ℃ 內析求得 : Δt= ℃ 分析原因 :低溫度下熱電勢與溫度線性關系較好 ,高溫時誤差較大 。 S的熱電偶與 動 圈儀表構成的測溫系統 ,冷端補償器的平衡點溫度在 20℃ .圖 380 中 ,t=1300℃ , t1=80℃ ,t2=25℃ ,t0=30℃；動 圈儀表的機械零位為 0℃ ,試求 ： (1)儀表的示值溫度是多少 。 (2)如何處理可使示值與實際溫度相符 。 (3)把補償導線改為銅線時 ,示值變為多少 ? 解 :如圖所示 : (1)查 S型熱電偶的分度號表 : t/℃ 1300 30 25 E/mv 由 E(t,t0)=E(t,0)E(t0,0) 即 E(1300,30)＝ E(1300,0)E(30,0) == 查表 , t=1286℃ , 即儀表顯示的溫度為 1286 ℃ 。 （ 2）由于補償電橋是在 20℃ 時平衡的，因此須將儀表的機械零位預先調到 20 處，即可使示值與實際溫度相符。 （ 3）若將補償導線改為銅線，則 , 則 E(1300,80)=E(1300,0)E(80,0)== 查表 t=℃ , 即示值變為 ℃ 。 Cu50的熱電阻測 得某介質的溫度為 84℃ ，但經檢定，該電阻 R0=, 電阻溫度系數 α= 103/℃ .試求介質的實際溫度。 解： ∵ 在 50℃～ 150℃ 的范圍內，銅電阻與溫度是線性關系 ： ? ?0 1t t oR R t t?? ? ????? 查得他 t＝ 84℃時 R＝ 即 ： ? ?306 7 . 9 7 5 0 . 4 1 4 . 2 8 1 0 08 1 . 5ttC???? ? ? ? ???? U型管壓力計（封 液 為水銀）測溫度管道中水的壓力。壓力計在管道下面 （至肘管端口）處，壓力計同大氣一側肘管內水銀面距 口 80mm，兩管水銀面高度 h=140mm，求水的表壓力（ Pa) 解：如圖所示： 1－ 1截面壓力相等，即 ： 1 2 3P g ( )h h h?? ? ?水 水 = aP ?? 3水 銀 gh 00 1 80t t C??∴ 表壓 ? ?? ?3 1 2 3331 3 .6 1 0 9 .8 0 .1 4 1 1 0 9 .8 1 .5 0 .0 8 0 .1 41 8 0 3 .2aP P P g h g h h hPa??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??表 水 水 銀 水 17．四個應變片 R1， R2（在上面）， R3,R4（在下面）如圖 3－ 81所示貼于梯形片簧，片簧以懸臂形式固定。 （ 1）畫出應變片接成直流氣橋形式的電路圖； （ 2）當片簧受力 P的作用時，貼片處產生 350με的應變，供橋電壓 10V， 1 2 3 4R R R R R? ? ? ?，應變片靈敏系數為 2，求電橋輸出。 參考：化工測量及儀表 范玉文主編 P31 圖 3－ 81 輸出電壓 ：31 2 1 2 40 21 2 1 2 4 3()()RR R R R RuuR R R R R R?? ? ?? ? ? ?? 1 2 3 4R R R R R? ? ? ? 2 1 2 4 30 2 ()4 R R R RRuuRR? ? ? ? ? ? ?? 1 2 4 3()4 R R R Ru R? ? ? ? ? ? ?? ？試分析其誤差 答：液柱式壓力計主要有： U型管壓力計，單管壓力計和微壓力計。 以 U 型管壓力計：誤差產生主要有以下幾方面： a 讀數誤差，消除視察。 b 溫度變化產生液體 ρ 變化，產生測量誤差，故須修正。 c 安裝誤差：當 U 型管安裝不直時會產生安裝誤差。 d 毛細現象，修正 19．試述彈簧管壓力計彈簧管結構特點與測壓原理。 答：彈簧管壓力計由彈簧管壓力感應元件和放大指示機構兩部分組成，前者是彎成圓弧狀的空心管子，一端固定（作為壓力輸入端）；另 一端自由，作為位移輸出端，接放大指示機構。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。 測壓原理：在彈性范圍內，彈簧管自由端的位移與被測壓力之間近似線性關系，即通過測量自由端的位移，可直接測得相應的被測壓力大小。 20．已知被測壓力在范圍 ~1MPa內波動，要求測量的絕對誤差不得超過 ，試選定彈簧管壓力的量程和精度等級。可供選用的壓力計量程系列為： 0～ 。 0~. 故選用 0～ 精度等級： 故選用精度等級為 1級的量程為 0~ 的儀表。 21．轉子 流量計顯示流量的形式有幾種，是如何分度的。 minmax1323sMMs??1 32 13ss?? MPas MPa??m a x 100 % ? ? ? ?答：轉子流量計顯示流量的形式有 3種，一種是玻璃轉子流量計，其錐型管是電玻璃制成，并在管壁標有流量刻度，直接根據轉子的高度進行讀數；另一類為電運轉轉子流量計，即將轉子的位移信號轉變為電信號；另一種為氣動運轉式轉子流量，將轉子的位移信號變為壓力信號，進行遠距離傳送。 22．標準節流裝置有哪幾部分組成，對各部分有哪些要求？ 答：標準節流裝置有：節流元件，取壓裝置和前、后管道三部分組成。標準節流裝置的設計、加工、安裝和使用都有規定的技術要求，規定和數據，可參見 GB/T 2624 23．試比較節流裝置與轉子流量計在工作原理與使用特點上的異同點。 答： 工作原理 使用特點 節流裝置 利用節流元件前后的差壓與流速之間的關系，獲得被測流量的大小 使用已標準化、系列化，使用范圍：管徑為 50～ 1000mm，測量范圍~100000m3/h，但使用產生的壓力損失大，精度177。 1～ 2% 轉子流量計 基于力平衡原理，利用錐形管內的轉子把流體的流速轉換成轉子的位移，進而獲得被測流量的大小。 使用已系列化，測量時若介質變化，應修正，可測小流量，結 相同點：都是測流速然后得流量。 構簡 單，維修方便，壓力損失小。缺點：機械傳逆信號，儀表性能和準確度難以提高，轉子易卡死，測量管徑范圍 4~150mm,測量范圍：~3000m3/h, 精度177。 1~% 24．從渦輪流量計得基本原理分析其結構特點，輸出信號方法和使用要求。 答：渦輪流量計得基本原理：流體對置于管內渦輪得作用力，使渦輪轉動，其轉動速度在一定流速范圍內與管內流體得流速成正比。其結構主要由：渦輪、導流器、磁電轉換裝置，外殼以及信號放大電路等部分組成。 輸出信號方法：將葉輪轉動時得轉速轉換成脈動電信號輸出，經進一步放大整形后 獲得分撥信號，對其進行脈沖計數和單位換算可得到積累流量；通過頻率 —— 電流轉換單元可得到瞬時流量。使用要求：①僅適用潔凈得被測介質，通常在渦輪前要安裝過濾裝置；②流量計前后需由一定的直管段長度，③流量計的轉換系數 231。一般在常溫下用水標定的，當介質的密度和粘度發生變化時需重新標定或進行補償。 25．已知：流體為過熱蒸汽，工作壓力 P＝ 14MPa，工作溫度 t＝550℃；管道 D20＝