第八章 发酵过程的参数检测和自动控制

北京科技大学参数检测及仪表试题和标准答案-B

B卷 北京科技大学2012—2013学年度第1学期 参数检测及仪表试题答案及评分标准 一、填空题（20分） 1，温标是温度的标尺，常用温标包括：经验温标、热力学温标和_国际实用温标_。2，流量测量仪表中，速度式流量计很多，例如电磁流量计、_涡轮流量计_、涡阶流量计、超声波流量计等。 3，物位是指物料相对于某一基准位置的距离，是液位、料位和_相界面_的总称。 4，同型号热电偶异名极串联在一起，总的热电势为各热电偶热电势之和，这种接法称为__热电堆__。 5，弹性膜片分为平膜片和_波纹膜片_，将两膜片焊接在一起内有硬座及填充液，还可构成__膜盒___。 6，金属热电阻温度计的测量电路采用三线制的目的是在将热电阻的变化变成电压信号输出的同时，消除_引线电阻的影响__。 7，在工程上压力的表示主要有三种：绝对压力、表压和_真空度____。 8，节流式差压流量计的取压方式包括：_角接取压_、法兰取压、D/D/2取压、理论取压和损失取压等。 9，热电偶冷端温度处理方法主要有冰点槽法、恒温冰箱法和_补偿电桥法__等。 二，判断对错 1，电容式液位计容易受到虚假液位的影响。（ⅴ） 2，辐射测温仪表只能测量物体的表观温度，无法测量物体的真实温度。（ⅴ） 3，玻璃液体温度计无法在太空中使用。（×） 4，偏心孔板作为非标准节流装置主要是针对低雷诺数流体的流量测量。（×） 5，弹簧管压力计中的弹簧管是圆形的空心金属管子。（×）

三、问答题（40分） 1，什么是热电偶的补偿导线？为什么要使用补偿导线(10) （1）答案 热电偶补偿导线： 在一定温度范围内，与热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉价金属导线称为补偿导线。 使用补偿导线的意义： A，为了使热电势和被测温度对应，热电偶的冷端必须恒定。实际应用中热电偶的长度一般为几十厘米至一、两米。冷端离被测对象很近，易受热源影响，难以恒定。 B，通常热电偶信号要传至数十米的控制室二次仪表处。 上述原因都需要将热电偶延长，但是： A，工业上的热电偶结构都比较固定，不允许随便拉长电极。 B，尤其对于贵金属热电偶，电极比较昂贵，不宜拉长。 C，既使是廉价金属热电偶，电极比较粗，也不宜拉长。 因此要采用补偿导线将电极延长，这样： 可以： A，将热电偶冷端延伸至远离热源或环境温度比较恒定的地方，减小测量误差。 B，降低成本。 C，提高线路的柔性，便于安装。 （2）评分标准 补偿导线定义（3），补偿导线使用的意义（7）。 2，回答全辐射温度计中补偿光阑的作用是什么？ （1）答案 全辐射温度计中感受全波段辐射出度的探测器为热电堆，热电堆式热电偶异名端串连形成的感温器件，其准确性依赖于热电偶冷端温度的恒定，当全辐射温度计所处的环境温度变化时，热电堆冷端温度变化，即环境温度升高时，冷端温度升高，热电堆热电势减小，反之热电势增加，使热电势与热电堆接受的辐射能不相对应。 解决的办法是采用补偿光阑，补偿光阑由双金属感温元件构成，当环境温度升高时，双金属感温元件向外弯曲，光阑的通光孔径变大，有更多的辐射能量进入全辐射温度计，

过程参数检测技术实验报告

过程参数检测技术实验报告 班级： 学号： 姓名：

实验一压力表和压力变送器的校验、使用及特性分析 1实验目的 1.1了解压力表和霍尔式压力变送器的测量原理及使用方法。 1.2掌握用活塞式压力计校验测压仪表的方法。 1.3通过对压力表和压力变送器的校验进一步了解仪表变差、绝对误差、相对误 差及精度等基本概念。 2实验内容 2.1学习活塞式压力计的操作方法。 2.2对弹簧管压力表进行精度校验。 2.3对霍尔式压力变送器进行精度校验和量程调整。 3实验所用仪器设备 ?活塞式压力计1台 ?标准压力表1块 ?弹簧管压力表1块 ? HYD-2型霍尔式压力变送器1块 ?数字万用表1台 4校验步骤和方法 校验仪器连接图如图 用活塞式压力计作为压力表的压力输入源，关闭活塞式压力计上的切断阀a、b、c、d。将标准压力表、被校压力表或压力变送器分别安装在相应的压力输出端口。 4.1弹簧管压力表的校验

4.1.1检查活塞式压力计是否正常 ?打开进油阀，转动手轮将螺旋杆旋出再旋进往复几次，将管内的空气挤出（在顺时针转动手轮将螺旋杆旋进时，观察油罐内没有气泡出现为止）。 ?逆时针转动手轮，将油罐中的油抽到发生器中来（螺旋杆旋出10cm左右即可）。然后关闭进油阀d，打开切断阀b、c。 ?顺时针转动手轮产生压力，观察标准表指针上升到被校表最大压力时，停止加压，保持五分钟，检查发生器是否有泄漏。若标准表指针保持不动，说明没有泄露。若标准表指针下移，说明有泄漏，查处漏处，减压后进行处理。 然后再重新检查指导不泄漏为止。然后逆时针旋转手轮是标准表指针指零。 4.1.2精度校验 在被校表量程范围内均匀取5点，填入表“被校表示值”一栏。 分别进行正行程校验和反行程校验 4.1.3将校验数据列表，计算仪器的绝对误差、变差及精度。

试验检测过程控制及申诉处理

试验检测过程控制及申诉处理 试验检测过程控制 1、试验检测工作开始前的检查。试验检测人员对受检对象、试验环境条件进行检查是否符合相关要求；试验检测人员对试验检测仪器、设备的性能进行检查，是否有合格证或准用证，是否超过计量检定周期，并记录检查情况；试验室主任应检查操作人员是否持证上岗，试验所依据的标准、规范等是否齐全、正确。 2、试验检测工作中的质量控制。试验检测工作应在仪器设备、环境条件、人员及标准、规范等均符合要求时，方可开始进行试验；完成每项试验工作不得少于两人。除仪器具有数据自动记录装置外，测试数据应由试验检测人员记录、自校、互校，防止在数据传递过程中发生差错。自动记录数据亦要进行校核。检测数据应记录在“原始记录”表上，试验检测人员签字，必要时请监理工程师签字确认；因外界干扰（如停电、停水等）而中断试验检测时，试验检测工作必须重新开始，并将情况记录备查；因试验仪器、设备故障而中断试验检测时，可用同等级的、满足精度要求的代用仪器重新试验。无代用仪器、设备时，必须将损坏的仪器、设备修复，重新检定或校验合格后，才能开始试验；试验检测过程中，如发生仪器设备故障、检测件毁坏、人身伤害时，应保护现场，同时向试验室主任报告，待妥善处理后再进行试验；现场试验检测时，当环境条件影响仪器、设备原始数据的正确采集时，应停止试验，待环境条件正常后方可恢复工作；试验检测工作结束后的检查。试验检测工作结束后，应由试验检测人员对试验仪器设备的技术状态、环境条件进行检查并予记录。 事故分析处理 1、试验过程中发生下列情况均属于事故。委托部门提供的技术资料、原始记录、试验报告、样品丢失；由于各种原因导致试验结论错误；试验过程中发生仪器、设备损坏。 2、事故发生后，试验室主任应立即召开事故分析会。根据造成事故的原因和经济损失及当事人的责任轻重，提出处理意见并，同时制定相应措施，防止类似事故再次发生。 质量申诉处理 1、试验室接到质量争议后分类登记，交试验室技术负责人处理。

过程控制系统与仪表习题答案汇总

第1章过程控制 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：由被控过程和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器，调节器和执行器）两部分组成。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动 态特性？ 解： 稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到 一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在 各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解：单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ；1 100%() y y σ= ?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；

过程控制复习资料

过程控制系统课后习题解答（不完全版注：红色为未作答题目） 1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。如：温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。 1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有无区别？答：被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。 过程控制系统中的被控对象是多样的，而运动控制系统是某个对象的具体控制。 1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。答：特点：被控过程的多样性，控制方案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。发展：二十世纪六十年代中期，直接数字控制系统（DDC ），计算机监控系统（SCC ）；二十世纪七十年代中期，标准信号为4~20mA 的DDZ Ⅲ型仪表、DCS 、PLC ；八十年代以来，DCS 成为流行的过程控制系统。 1.4衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能？答：二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。 1.5最大动态偏差与超调量有何异同之处？答：最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，一般表现在过渡过程开始的第一个波峰，最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量，二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。 2.2通常描述对象动态特性的方法有哪些？答：测定动态特性的时域方法；测定动态特性的频域方法；测定动态特性的统计相关方法。 2.4单容对象的放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释K ，T 的大小对动态特性的影响？答：T 反应对象响应速度的快慢，T 越大，对象响应速度越慢，动态特性越差。K 是系统的稳态指标，K 越大，系统的灵敏度越高，动态特性越好。 2.5对象的纯滞后时间产生的原因是什么？答：由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离，产生纯滞后时间。附：常见的过程动态特性类型有哪几种？各可通过什么传递函数来表示？答：（1）单容对象动态特性（有自平衡能力），用一阶惯性环节表示传递函数(s)1 K G s τ= +；（2）无自平衡能力

过程参数检测仪表总结

过程参数检测及仪表 小馒头总结 一、绪论 测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。 测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。 相对误差：测量值的绝对误差与其真实值的比值的百分数 引用误差：测量值的绝对误差与测量仪表的量程之比的百分数 示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。 基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。 允许误差：按国家计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）[允许误差去掉百分数为精度等级] 注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 真值：被测参数的真实数值。一般无法准确已知。 约定真值：一般将某一物理量的理论值、定义值作为真值使用，称为约定真值，用

表示。 粗大误差：明显歪曲结果，由粗心大意造成，使测量值无效的误差 原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障 处理方法：剔除坏值 随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定规律、且不可预知。 特点：单次测量值误差的大小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差的分布有规律：服从统计规律。 随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件可相互转化。 系统误差：同一被测量多次测量，误差的绝对值和符号保持不变，或按某种确定规律变化。 特点: 增加测量次数不能减小该误差 原因：仪表本身原因，使用不当，测量环境发生大的改变 处理方法：校正——求得与误差数值相等、符号相反的校正值，加上测量值随机误差 测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。 精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。 误差的合成：一个测量系统由m个彼此独立的环节构成，各环节的精度等级分别为 , ，…， 则该系统的精度等级

自动检测和过程控制重点考题

自动检测和过程控制重点总结 为什么要进行冷端温度补偿 (1)根据热电偶测温原理【E(t,t0)＝f(t)－f(t0)】，只有当参比端温度t0稳定不变且已知时，才能得到热电势E和被测温度t的单值函数关系。 (2)实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以t0=0℃为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原因，参比端温度t0往往不稳定，也不一定恰好等于0℃，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。常用的冷端补偿方法有如下几种。 (一)零度恒温法(冰浴法)(二)计算修正法(三)冷端补偿器法 (四)补偿导线法 一、温度计的选择原则(1)满足生产工艺对测温提出的要求；(2)组成测温系统的各基本环节必须配套；(3)注意仪表工作的环境；(4)投资少且管理维护方便。 二、感温元件的安装要求(1)正确选择测温点； (2)避免热辐射等引起的误差；(3)防止引入干扰信号； (4)确保安全可靠。接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。 自动平衡电桥与电子电位差计在外形结构上十分相似，许多基本部件完全相同。但它们终究是不同用途的两种模拟式显示仪表，主要区别如下：(1)配用的感温元件不同； (2)作用原理不同；(3)感温元件与测量桥路的连接方式不同； (4)电子电位差计的测量桥路具有对热电偶自由端温度进行自动补偿的功能，自动平衡电桥不存在这一问题。 (三) 数字式显示仪表的特点(1)准确度高，可避免视差。 (2)灵敏度高，响应速度快，而且不受输送距离限制。 (3)量程和极性可以自动转换，因而量程范围宽，能直接读出测量值和累积值。 (4)体积小，重量轻，易安装，可以在恶劣环境中工作。 (5)其中的智能型数字式显示仪表，还有量程设定、报警参数设定、自动整定PID参数、仪表数据掉电保护、可编程逻辑控制等功能。 (三) 电子电位差计技术指标 (1)基本误差。电子电位差计的基本误差包括两种，一是指示基本误差，二是记录基本误差。 (2)全行程时间。在使用过程中当被测参数发生变化时，衡量仪表指示器反映被测参数变化的速度性质的指标，用全行程时间表示。 (3)仪表不灵敏区。它是指仪表指针不发生变化的输入信号最大变化范围，通常不超过量程的0.25%或0.5%。 热电极材料要求(1) 应输出较大的热电势，以得到较高的灵敏度，且要求热电势E(t)和温度t之间尽可能地呈线性函数关系；(2) 能应用于较宽的温度范围，物理化学性能、热电特性都较稳定。即要求有较好的耐热性、抗氧性、抗还原、抗腐蚀等性能； (3) 要求热电偶材料有较高的导电率和较低的电阻温度系数； (4) 具有较好的工艺性能，便于成批生产。具有满意的复现性，便于采用统一的分度表。 (二)测量误差与测量不确定度的区别是误差理论中的两个重要且不同的概念，它们都可用作测量结果准确度评定的参数，是评价测量结果质量高低的重要指标： (1)误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需要研究误差，只有对误差的性质、分布规律、相互联系及对测量结果的误差传递关系等有了充分的了解和认识，才能更好地估计各不确定度分量，正确得到测量结果的不确定度，用测量不确定度表示测量结果，易于理解、便

过程检测技术及仪表习题

绪言 练习与思考 1．简述过程检测技术发展的起源？ 2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？ 5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？ 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：

试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图 1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h ，然后乘以贮罐截面积A ，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hA ρ=。但采用该法测量M 时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。

过程参数检测及仪表

《过程参数检测及仪表》课程设计 任务书 目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践 环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解, 掌握仪表的基本设计方 法和设计步骤。 主要内容 通过本门课程设计，使学生了解流量测量的基本原理，流量仪表的基本结构，掌握节流 式流量计的设计方法和一般设计步骤。 四、设计（实验）成果要求 提交设计图纸及设计说明书 五、考核方式 答辩 学生姓名：蔡攀指导教师：田沛 2015 年6月19日

、课程设计目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践 环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、课程设计正文 1.第一类命题 （第一题）已知条件：流体为水，工作压力P = 0.58MPa，工作温度t =30 C；管道 D2O =100mm，材料为20号钢旧无缝钢管；节流件为角接取压标准孔板，材料为 1Cr18Ni9Ti ；d?。=50.38mm ；差压i p =5"04Pa，求给定差压值下的水流量q m ? 解: 1.1设计任务书 序号项目符号单位数值 被测介质名称水1 2 流量状态参数：工作压力P MPa 0.58（绝对压力） 3 工作温度t C 30 4 管道直径（20 C下实测值）D20 mm 100 5 管道材料20号钢旧无缝钢管 6 节流件的形式角接取压标准孔板 7 节流件的材料1Cr18Ni9Ti mm 50.38 8 节流件孔径（20 C下实测值）d 20 9 差压值3Pa 50000 1.2辅助计算 （1）查表可得水的密度耳=995.511kg/m3，水的动力粘度=828.005咒10-6Pa-s , 管道线膨胀系数兀=11.16咒10°/C，节流件线膨胀系数S =16.60咒10°化。 由已知的管道直径D20和节流件开孔直径d20计算工作状态下的管道内径D t及节流件开孔 直径d t，即: D t=D20[1 +k D(t -20)] =1OO[1+11.16咒10"x10]=100.01116mm ) d t=d20[1r d(t - 20)] =50.38[1+16.60X10" "0]= 50.38836 mm ) (2)计算直径比 竺鰹6 =0.50383 D t100.01116

《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案

西南科技大学成教学院德阳教学点 《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、填空题 1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。 2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。 3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ；静态质量指标有 稳态误差e ss 。 4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。 9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的 纯滞后 进行补偿。 10、随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 增强 ，克服干扰的能力 最大 ， 系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。 11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。 12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。 13、控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。 14、控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。 15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。 16、如果对象扰动通道增益 f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ， 最大偏差 增大 。 17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。 二、名词解释题 1、衰减比 答：衰减比 n 定义为： 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 2、自衡过程 答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系2 1B B n

自动检测和过程控制重点考题_百度资料

为什么要进行冷端温度补偿 (1)根据热电偶测温原理【E(t,t0)＝f(t)－f(t0)】，只有当参比端温度t0稳定不变且已知时，才能得到热电势E和被测温度t的单值函数关系。 (2)实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以t0=0℃为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原因，参比端温度t0往往不稳定，也不一定恰好等于0℃，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。常用的冷端补偿方法有如下几种。 (一)零度恒温法(冰浴法)(二)计算修正法(三)冷端补偿器法(四)补偿导线法 一、温度计的选择原则(1)满足生产工艺对测温提出的要求；(2)组成测温系统的各基本环节必须配套；(3)注意仪表工作的环境；(4)投资少且管理维护方便。 四、感温元件的安装要求(1)正确选择测温点； (2)避免热辐射等引起的误差；(3)防止引入干扰信号； (4)确保安全可靠。接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。 自动平衡电桥与电子电位差计在外形结构上十分相似，许多基本部件完全相同。但它们终究是不同用途的两种模拟式显示仪表，主要区别如下：(1)配用的感温元件不同；(2)作用原理不同；(3)感温元件与测量桥路的连接方式不同；(4)电子电位差计的测量桥路具有对热电偶自由端温度进行自动补偿的功能，自动平衡电桥不存在这一问题。 (三) 数字式显示仪表的特点(1)准确度高，可避免视差。 (2)灵敏度高，响应速度快，而且不受输送距离限制。 (3)量程和极性可以自动转换，因而量程范围宽，能直接读出测量值和累积值。 (4)体积小，重量轻，易安装，可以在恶劣环境中工作。 (5)其中的智能型数字式显示仪表，还有量程设定、报警参数设定、自动整定PID参数、仪表数据掉电保护、可编程逻辑控制等功能。 (三) 电子电位差计技术指标 (1)基本误差。电子电位差计的基本误差包括两种，一是指示基本误差，二是记录基本误差。 (2)全行程时间。在使用过程中当被测参数发生变化时，衡量仪表指示器反映被测参数变化的速度性质的指标，用全行程时间表示。 (3)仪表不灵敏区。它是指仪表指针不发生变化的输入信号最大变化范围，通常不超过量程的0.25%或0.5%。 热电极材料要求(1) 应输出较大的热电势，以得到较高的灵敏度，且要求热电势E(t)和温度t之间尽可能地呈线性函数关系；(2) 能应用于较宽的温度范围，物理化学性能、热电特性都较稳定。即要求有较好的耐热性、抗氧性、抗还原、抗腐蚀等性能； (3) 要求热电偶材料有较高的导电率和较低的电阻温度系数； (4) 具有较好的工艺性能，便于成批生产。具有满意的复现性，便于采用统一的分度表。 (二)测量误差与测量不确定度的区别是误差理论中的两个重要且不同的概念，它们都可用作测量结果准确度评定的参数，是评价测量结果质量高低的重要指标： (1)误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需要研究误差，只有对误差的性质、分布规律、相互联系及对测量结果的误差传递关系等有了充分的了解和认识，才能更好地估计各不确定度分量，正确得到测量结果的不确定度，用测量不确定度表示测量结果，易于理解、便于评定，具有合理性和实用性。(2)测量不确定度的内容不能包罗更不能取代误差理论的所有内容，不确定度是现代误差理论的内容之一，是对经典误差理论的一个补充。

自动检测和过程控制期末复习

第七章成分分析仪表 成分分析仪表是用来对物料的成分组成以及各种物理、化学特性进行测量分析的仪表。 第一节红外线气体分析仪 红外线气体分析仪是一种吸收式光学分析仪器，是利用不同气体对红外辐射能选择性吸收原理来工作的。 一、工作原理 凡是不对称结构的双原子和多原子气体（CO、CO2、SO2、CH4等）对红外线都有一定吸收能力，但不是在红外波段的整个频谱范围内都吸收，而只是吸收其中的某些波段的红外线，即所谓的选择性吸收，被吸收的波段称为特征吸收波段。 二、基本组成 光源、同步电机与切光片：作用是产生两束能量相等而又稳定的平行红外光束； 滤波室：吸收或滤去干扰气体所对吸收峰的红外辐射能，去除干扰气体对测量的影响； 参比室与测量室：参比室内封入不吸收红外辐射的惰性气体，能量没衰减。测量室则通入流动的被测气体，红外线能量被吸收而减弱； 检测室(薄膜,定片)：检测室的作用是用来接收从参比室与测量室射出的红外线，并转化成电信号； 检测系统：将红外探测器的输出信号进行放大转成统一的直流电信号，并对信号进行分析处理，将分析结果显示出来，还可根据需要输出浓度极值和故障状态报警信号。 第二节氧量分析仪 一、热磁式氧量分析仪 当气体处于外磁场中间时，如果能被磁场所吸引，则该种气体为顺磁性气体；如果能被磁场所排斥，则该种气体为逆磁性气体。 在具有温度梯度和磁场梯度的环境中，由于气体局部温度升高，会出现顺磁性气体的磁化率下降，这种利用磁化率与温度间的关系测定气体中某种成分含量的方法称为热磁法二、氧化锆氧量分析仪 氧化锆氧量分析仪根据浓差电池原理设计而成。包括两个“半电池”：一个“半电池”是已知氧气分压的铂参比电极，另一个“半电池”是含氧量未知的测量电极。两个“半电池”电极之间用固体电介质——氧化锆连接 氧化锆氧量计正常使用条件 (1)应使氧化锆传感器的温度恒定，850℃时灵敏度最高； (2)必须要有含量稳定不变的参比气体； (3)被测气体和参比气体应具有相同的压力； (4)一般不用于可燃性气体组分的氧分析。由于电极工作在高温下(800℃附近)，被测气体中如果含有H2、CO等可燃气体时，气样中将发生燃烧反应而耗氧，不仅会造成测量误差，而且还有爆炸的危险。 第八章显示仪表 一、定义 显示仪表是接收检测元件(包括敏感元件、传感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换，以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。 二、分类 显示仪表分为模拟式、数字式和屏幕式三大类。 第二节模拟式显示仪表 定义：模拟式显示仪表是以指针与标尺间的相对位移量或偏转角来指示被测参数连续变化的显示仪表。

过程参数检测及仪表 常太华

（一）绪论 测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。 测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。 绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。 示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。 基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。 允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。 精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。 仪表的灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。# 输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。 分辨率反映仪表对输入量微小变化的反应能力。 重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。 仪表的可靠性：保险期：仪表使用后能有效地完成规定任务的期限，超过了这一期限可靠性就逐渐降低。有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率。概率的大小取决于系统故障率的高低、发现故障的快慢和故障修复时间的长短。狭义可靠性：由结构可靠性和性能可靠性两部分组成。前者指仪表在工作时不出故障的概率，后者指仪表能满足原定要求的概率。定量描述检测仪表可靠性的度量指标有可靠度、故障率、平均无故障工作时间、平均故障修复时间等。 仪表的检定方法：（l）标准物质检定法：标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。（2）示值比较检定法:这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是示值比较检定法。 (二)温度测量

自动化仪表与过程控制课后习题答案

●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表? 答:a:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具.b:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表. ●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处? 答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III 型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活. ●什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分. 答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图.

●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少? 答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃. ●1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线? 答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品. ●1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法? 答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消. ●1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在

工业过程检测与过程控制

工业过程检测与过程控制 实 验 报 告 学院：************ 专业：电气工程 学号：*********** 姓名：***

苏州大学机电工程学院二零一三年五月

实验一锅炉液位控制系统实验 一、实验目的 1 了解锅炉液位控制系统的组成。 2 建立液位控制数学模型（阶跃响应曲线）。 3 计算系统各参数下的性能指标。 4 分析PID参数对控制系统性能指标的影响。 二、实验步骤 1 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=60%。 2 令δ=20%、 Ti=80（s）、Td=10(s)，设置到液位控制器中。 3 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=200mm，等待稳定下来。 4 将液位控制器的“自动”输出阶跃变化100mm，即设定SV=300mm，同步记录 液位的PV值（间隔30秒记录一次，约20分钟）。 5 改变比例带：令δ=10%、 Ti=80（s）、Td=10(s)，设置到液位控制器中，重 复步骤3和步骤4。 6 改变积分时间：δ=20%、 Ti=40（s）、Td=10(s)，设置到液位控制器中，重 复步骤3和步骤4。 7 改变微分时间：δ=20%、 Ti=40（s）、Td=20(s)，设置到液位控制器中，重 复步骤3和步骤4。 三、实验数据 表1-1 锅炉液位控制系统实验记录表

四、 阶跃响应曲线 五、 实验数据处理 1、由实验数据和阶跃响应曲线计算四组PID 参数下系统性能指标：衰减率Ψ、衰减比η、超调量σ（%）、调节时间t s (min)。 %100) (y y 1 1y y y 1 s s 11 ?∞= -=-=ψ=σηη超调量衰减率衰减比s y y 调节时间t s ：一般是当被控量进入其稳态值的±5%范围内时所需的 时间。 图1 锅炉液位控制系统液位调节曲线

过程参数与仪表课程设计报告 范文

课程设计(综合实验)报告( 2014 -- 2015年度第1 学期) 名称：过程参数检测及仪表 题目：第二类命题的计算 院系：控制与计算机工程学院 班级：自动1203班 学号： 学生姓名： 指导教师：段泉圣 设计周数：1周 成绩： 日期：2015年01月10日

一、课程设计的目的与要求 1.通过本次课程设计，加深自己对课程中理论基础的理解，掌握设计过程参数检测系统的基本思路、设计手段以及设计方法。 2.掌握节流变压降流量测量系统的组成，各部分功能以及节流装置的计算。 3.掌握标准节流装置第二类命题的设计与计算。 4.能根据实际工程情况设计合理的流量检测系统。 二、设计正文 已知：被测流体（锅炉给水）及工作压力1p 、工作温度1t ，最大流量max m q 、常用流量mcom q 、最小流量min m q ，管道材料、内径20D ，节流件前后管道及阻流件的情况。给出的限制条件有最小直管段x L L ≤（实际直管段长度）；压力损失max y p p δδ≤。 要求完成以下工作： （1）选择节流件形式（类型、取压方式）； （2）选择差压计； （3）计算C 、ε、β、20d ； （4）计算所需最小直管段0l 、1l 、2l 。 （5）计算最大压损max p δ，并验算max y p p δδ≤； （6）计算所设计的节流装置的测量不确定度。 本题的设计要求如下：

2.设计中各参数定义 参数符号 参数含义 C 流出系数 K 相对粗糙度 β 节流件直径比 d 节流件开孔直径 ε 可膨胀性系数 D λ 管道的线膨胀系数 κ 等熵指数 3.具体设计过程 （1）工作状态下各介质参数： （1.1）根据介质工作状态下表压力19.1P MPa =,大气压力MP P 1.00=，绝对压力： 109.10.19.2Pa P P MPa =+=+= 再由介质工作温度t 1=270℃，查表可得工作状态下水的密度3772.389g /m k ρ=，动力粘度698.6110Pa s η-=??；

《过程参数检测及仪表》课程设计

《过程参数检测及仪表》课程设计() 1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学 知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 1．1 充分掌握《过程参数检测及仪表》课程的基本原理； 1．2 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 1．3 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 1．4 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 3q,230，10kg/h流体为过热蒸汽，最大流量为： ,常用流量maxm 33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度 13MPaminmchm 550?；管道D,221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损 失?60kPa;；20 o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算β,C,ε,dl,l,l；（4）确定最小直管段；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max 熟悉设计内容,查阅相关资料 1 2008年1月12日 2 具体设计 2008年1月13日-1月 14日 3 撰写设计报告 2008年1月15日 4 答辩 2008年1月16日 1．课程设计报告; 2．标准节流件的机械加工图.

答辩 学生姓名： 指导教师： 年月日 第二类计算命题 1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学 知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 1．1 充分掌握《过程参数检测及仪表》课程的基本原理； 1．2 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 1．3 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 1．4 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 （一）设计题目： 流体为过热蒸汽，最大流量为：3q,230，10kg/h ,常用流量maxm 33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度 13MPaminmchm 550?；管道D,221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损 失?60kPa;；20 o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算β,C,ε,dl,l,l；（4）确定最小直管段；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max (二)计算任务书： 序号项目符号单位数值 1 被测介质名称过热蒸汽 kg/s q mch 流量测量范围：正常 55.56 2