過(guò)程裝備控制技術(shù)習(xí)題及參考答案(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 維耐準(zhǔn)則判斷有無(wú)粗差，并求該測(cè)量的計(jì)算平均值 x ，標(biāo)準(zhǔn)差 ? 和極限誤差 ? ，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。 解： n=20，平均值 x = 201111 iiiixxn ?????? ， 剩余誤差： iiV x x?? ，即： 0 0 標(biāo)準(zhǔn)差 ? = 211 0 .0 6 41 n ii Vn ? ?? ? ，標(biāo)限誤差 max ?? （ 1） 3? 準(zhǔn)則： 3? =， max 3V ??? 因此該組數(shù)中無(wú)壞值。 （ 2）肖維耐準(zhǔn)則：依表 31 可知 n=20 時(shí)， 0k ??? = ??? ， max ???，故該組數(shù)中無(wú)壞值。 極限誤差 max ?? ，測(cè)量結(jié)果： 0 ?? ， 40%的讀數(shù)誤差小于 ，用線性插值法估計(jì)該溫度升的標(biāo) 準(zhǔn)差，并計(jì)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 時(shí)， z? 由已知條件知 ( ) ? ? ， 查概率積分表得： 22 dz? ??? ?? 時(shí) z=， ? ??? ? ?，得： 1??? （ 2） ?? ，得： ? 查表得： ? 時(shí)， ? ()z? = 2 1??= 即誤差小于 ，概率為 級(jí)， 級(jí)和 級(jí)的三塊儀表，測(cè)量范圍分別為 0 100 ℃， 50 550? ℃和 100 500? ℃ ，現(xiàn)需測(cè)量 500 ℃ 左右的溫度，要求測(cè)量的相對(duì)誤差不超過(guò) %，選用哪塊表合適？ 解：根據(jù)測(cè)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 級(jí)， 量程 的儀表。 的位移測(cè)量?jī)x表，結(jié)果如下： （ 1）試畫(huà)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(shù)據(jù)： 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(jì)的工作原理與主要特點(diǎn)： 答：膨脹式溫度計(jì)是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。 主要特點(diǎn)：玻璃液體：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，價(jià)格低廉；測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳。雙金屬；結(jié)構(gòu)緊湊，牢固，可靠；測(cè)量精度較低，量程和使用范圍有限。 12 熱點(diǎn)偶有那些特點(diǎn)？用普通導(dǎo)線和補(bǔ)償導(dǎo)線作熱電偶的延長(zhǎng)線，效果有何不同？試證明補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償作用。 答：熱電偶的特點(diǎn)有：測(cè)量精度教高，性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，便于信號(hào) 遠(yuǎn)傳和象現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)；測(cè)量范圍廣，可達(dá)－ 200～ 2020℃，形式多樣，適用于各種測(cè)量條件。選用補(bǔ)償導(dǎo)線要求其在一定溫度 范圍內(nèi)與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，型號(hào)相配，極性連接正確。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用證明： 如圖所示：回路中電勢(shì)為： E＝ Eab（ t， t1）＋ Ecd（ t1， t0） 由補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)得： Ecd（ t1,t0） =Eab(t1,t0) ∴ E＝ Eab（ t， t1）＋ Eab（ t1， t0）＝ Eab（ t， t0） 補(bǔ)：用普通導(dǎo)線做熱電偶得延長(zhǎng)線要求引入兩端得溫度相同熱電勢(shì)不同，故一般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依然是現(xiàn)場(chǎng)溫度。而用補(bǔ)償導(dǎo)線卻可以將冷端溫度現(xiàn)場(chǎng)溫度分開(kāi)，利于測(cè)量。 13 用兩只分度號(hào)為 K 的熱電偶測(cè)量 A 區(qū)與 B 區(qū)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(shí)際溫差不同 . 解 :查熱電偶分度號(hào)表 : K 型熱電偶 :20℃ 200℃ 220℃ 500 E: (1) ΔE= = 反查 K 熱電偶分度號(hào)表 : 201℃ 內(nèi)析求得 : Δt= ℃ (2) ΔE= =℃ 反查 K 分度號(hào)表 :℃ 。 ℃ 內(nèi)析求得 : Δt= ℃ 分析原因 :低溫度下熱電勢(shì)與溫度線性關(guān)系較好 ,高溫時(shí)誤差較大 。 S 的熱電偶與 動(dòng) 圈儀表構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng) ,冷端補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫度在 20℃ .圖 380中 ,t=1300℃ , t1=80℃ ,t2=25℃ ,t0=30℃；動(dòng) 圈儀表的機(jī)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(shí)際溫度相符 。 (3)把補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線時(shí) ,示值變?yōu)槎嗌?? 解 :如圖所示 : (1)查 S 型熱電偶的分度號(hào)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 , 時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為 t=1286℃ , 即儀表顯示的溫度為 1286 ℃ 。 （ 2）由于補(bǔ)償電橋是在 20℃ 時(shí)平衡的，因此須將儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到 20 處，即可使示值與實(shí)際溫度相符。 （ 3）若將補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線，則 , 則 E(1300,80)=E(1300,0)E(80,0)== 查表 時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為 t=℃ , 即示值變?yōu)?℃ 。 Cu50 的熱電阻 測(cè)得某介質(zhì)的溫度為 84℃ ，但經(jīng)檢定，該電阻 R0=, 電阻溫度系數(shù) α= 103/℃ .試求介質(zhì)的實(shí)際溫度。 解： ∵ 在 50℃～ 150℃ 的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度是線性關(guān)系 ： ? ?0 1t t oR R t t?? ? ????? 查得他 t＝ 84℃時(shí) R＝ 即： ? ?306 7 . 9 7 5 0 . 4 1 4 . 2 8 1 0 08 1 . 5ttC???? ? ? ? ???? U 型管壓力計(jì)（封 液 為水銀）測(cè)溫度管道中水的壓力。壓力計(jì)在管道下面 （至肘管端口）處，壓力計(jì)同大氣一側(cè)肘管內(nèi)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(gè)應(yīng)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(huà)出應(yīng)變片接成直流氣橋形式的電路圖； （ 2）當(dāng)片簧受力 P 的作用時(shí)，貼片處產(chǎn)生 350με的應(yīng)變，供橋電壓 10V， 1 2 3 4R R R R R? ? ? ?，應(yīng)變片靈敏系數(shù)為 2，求電橋輸出。 參考：化工測(cè)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(jì)主要有： U 型管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和微壓力計(jì)。 以 U 型管壓力計(jì)：誤差產(chǎn)生主要有以下幾方面： a 讀數(shù)誤差，消除視察。 b 溫度變化產(chǎn)生液體 ρ 變化，產(chǎn)生測(cè)量誤差，故須修正。 c 安裝誤差：當(dāng) U 型管安裝不直時(shí)會(huì)產(chǎn)生安裝誤差。 d 毛細(xì)現(xiàn)象，修正 19．試述彈簧管壓力計(jì)彈簧管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與測(cè)壓原理。 答：彈簧管壓力計(jì)由彈簧管壓力感應(yīng)元件和放大指示機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。 測(cè)壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移與被測(cè)壓力之間近似線性關(guān)系，即通過(guò)測(cè)量自由端的位移，可直接測(cè)得相應(yīng)的被測(cè)壓力大小。 20．已知被測(cè)壓力在范圍 ~1MPa內(nèi)波動(dòng)，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不得超過(guò) ，試選定彈簧管壓力的量程和精度等級(jí)。可供選用的壓力計(jì)量程系列為： 0～ 。 0~. 故選用 0～ 精度等級(jí)： 故選用精度等級(jí)為 1 級(jí)的量程為 0~ 的儀表。 21．轉(zhuǎn) 子流量計(jì)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(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有 3 種，一種是玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其錐型管是電玻璃制成，并在管壁標(biāo)有流量刻度，直接根據(jù)轉(zhuǎn)子的高度進(jìn)行讀數(shù)；另一類(lèi)為電運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，即將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；另一種為氣動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子流量，將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)變?yōu)閴毫π盘?hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。 22．標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有哪幾部分組成，對(duì)各部分有哪些要求？ 答：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三部分組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用都有規(guī)定的技術(shù)要求，規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見(jiàn) GB/T 2624 23．試比較節(jié)流裝置與轉(zhuǎn)子流量計(jì)在工作原理與使用特點(diǎn)上的異同點(diǎn)。 答： 工作原理 使用特點(diǎn) 節(jié)流裝置 利用節(jié)流元件前后的差壓與流速之間的關(guān)系，獲得被測(cè)流量的大小 使用已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使用范圍：管徑為 50～ 1000mm，測(cè)量范圍~100000m3/h，但使用產(chǎn)生的壓力損失大，精度177。 1～ 2% 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 基于力平衡原理，利用錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，進(jìn)而獲得被測(cè)流量的大小。 使用已系列化，測(cè)量時(shí)若介質(zhì)變化，應(yīng)修正，可測(cè)小流量，結(jié) 相同點(diǎn)：都是測(cè)流速然后得流量。 構(gòu) 簡(jiǎn)單，維修方便，壓力損失小。缺點(diǎn)：機(jī)械傳逆信號(hào)，儀表性能和準(zhǔn)確度難以提高，轉(zhuǎn)子易卡死，測(cè)量管徑范圍 4~150mm,測(cè)量范圍：~3000m3/h, 精度177。 1~% 24．從渦輪流量計(jì)得基本原理分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出信號(hào)方法和使用要求。 答：渦輪流量計(jì)得基本原理：流體對(duì)置于管內(nèi)渦輪得作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度在一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體得流速成正比。其結(jié)構(gòu)主要由：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換裝置，外殼以及信號(hào)放大電路等部分組成。 輸出信號(hào)方法：將葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)電信號(hào)輸出，經(jīng)進(jìn)一步放大整形 后獲得分撥信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)和單位換算可得到積累流量；通過(guò)頻率 —— 電流轉(zhuǎn)換單元可得到瞬時(shí)流量。使用要求：①僅適用潔凈得被測(cè)介質(zhì)，通常在渦輪前要安裝過(guò)濾裝置；②流量計(jì)前后需由一定的直管段長(zhǎng)度，③流量計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù) 231。 一般在常溫下用水標(biāo)定的，當(dāng)介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn)行補(bǔ)償。 25．已知：流體為過(guò)熱蒸汽，工作壓力 P＝ 14MPa，工作溫度 t