第1章思考题与习题
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？
解答：
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？
解答：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：参照图1-1。
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？
解答：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?
解答：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？
解答：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。
二者之间的关系：
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？
解答：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？
解答：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；
1100%()
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；
调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；
振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；
峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃，要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过
80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？
解答：
○
1最大动态偏差A ：C C C A ?=?-?=50900950 ○2衰减比n ：1:5900
910900950=--=n ○
3振荡周期T ：(min)36945=-=T A<80C ?, 且n>1 (衰减振荡)，所以系统满足工艺要求。
第2章 思考题与习题
2-1①最大绝对误差=806-800=6②基本误差=6/1000=0.6%；1.0级③不能用，只能用0.5级的仪表
2-2求：1）变差；
2）基本误差；
3）该表是否符合1.0级精度？
2-3 某压力表的测量围为0～10MPa ，精度等级为1.0级。试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？
解答：
1）基本误差δ=
100%? 最大绝对误差?max ＝0.01×10＝0.1MPa
2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010
508.5=?-=
δ 0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。
2-4 间接导致精度等级下降。例如：量程0~1000的1级仪表用在测量围在0~100时，精度变成了10级！
2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为
1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA
现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？
解答：分析它们的最大误差：
1）?max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%10050
5.2±=?±=δ 2）?max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050875.1±=?±
=δ 2号表精度低，价格相对便宜，但2号仪表的最大误差小，而且被测参数的数值在2号表量程，所以选择2号表。
2-6①将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。此电势称为热电势。
镍铬—镍硅 K 0～+1000
40μV/℃ 价廉,，可在氧化及中性气氛中使用 铜—康铜
T -200～+400 50μV/℃
价廉,但铜易氧化,常用于150℃以下温度测量
③热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关。所以使用时，需保持热电偶冷端温度恒定。但热电偶的冷端和热端离得很近，使用时冷端温度较高且变化较大。为此应将热电偶冷端延至温度稳定处。
2-8①金属热电阻测温精度高。②热电阻导线过长时，导线电阻过大，对测量带来较大误差，采用三线制接法，可有效消除线路电阻对测量的影响。
2-9①查阅Cu100电阻分度表，得到140°对应电阻为159.96欧姆②查阅Pt100电阻分度表，得到电阻为159.96欧姆对应157°
2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA 。当变送器输出电流为10mA 时，对应的被测温度是多少？
解答： 10
4202001000T =--； T=500C ?。 2-12 试简述弹簧管压力计的工作原理。现有某工艺要求压力围为1.2±0.05MPa，可选用的弹簧管压力计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级，可选用的量程规格有0～
1.6MPa 、0～
2.5MPa 和0～4MPa 。请说明选用何种精度和量程（见附录E ）的弹簧管压力计最合适？
解答：1）工作原理：
2）根据题意：压力围为1.2＋0.5 MPa ，即允许的最大绝对误差?max ＝0.05
○
1分析选用不同量程的表所需的精度等级： 0～1.6 MPa 量程：%125.3%1006.105.0±=?±
=δ，可选2.5级表； 0～2.5 MPa 量程：%2%1005.205.0±=?±
=δ，可选1.5或2.0级表； 0～4.0 MPa 量程：%2.1%1000
.405.0±=?±=δ，可选1.0级表。 ○
2量程选择：被测最大压力＝1/3～2/3量程上限 0～1.6 MPa 量程：3
2436.12.1?= 0～2.5 MPa 量程：325.22.131??
0～4.0 MPa 量程：3
13.00.42.1?= 综合分析，选用1.5级或2.0级，0～2.5 MPa 量程的表最合适。
2-13 如果某反应器最大压力为1.0MPa ，允许最大绝对误差为0.01MPa 。现用一台测量围为0～1.6MPa ，精度为1级的压力表来进行测量，问能否符合工艺要求？若采用一台测量围为0～1.0MPa ，精度为1级的压力表，能符合要求吗？试说明其理由。
解答：工艺要求：最大压力为1.0MPa ，允许最大绝对误差为0.01MPa 。
分别求出两台仪表的最大允许误差，进行判断。
1）精度为1级，量程为0～1.6MPa 的表，其最大绝对误差：
?1.6max ＝1.6×1％＝0.016 MPa ，> 0.01 MPa, 所以不符合要求；
2）精度为1级，量程为0～1.0MPa 的表，其最大绝对误差：
?1.0max ＝1.0×1％＝0.01 MPa ，＝ 0.01 MPa, 所以最大误差符合要求，但是压力表的最大测量值应≤ 2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。
所以，该表也不符合要求。
2-14 某台空压机的缓冲器，其工作压力围为1.0～1.6MPa ，工艺要求就地观察罐压力，并要测量结果的误差不得大于罐压力的±5%。试选择一块合适的压力表（类型、测量围、精度等级），并说明其理由。
解答：
根据题意知：压力围1.0～1.6MPa ，
允许最大误差：?max ＝1.6×（＋5％）＝＋0.08 MPa
1）量程确定：
应满足工作最大压力小于仪表量程的2/3处，即1.6 MPa ×2/3＝2.4 MPa
可以选量程为0～2.5 MPa 的弹簧压力表。
2）精度等级确定：
求出基本误差，以确定满足要求的精度等级。
%2.3%1005
.208.0±=?±=δ ，允许的精度等级为2.5级。 综上分析，选择量程为0～2.5 MPa ，精度等级为2.5级的弹簧压力表。
该表的最大绝对误差：?max ＝2.5×（＋2.5％）＝＋0.0625 MPa ，<0.08 MPa
所以满足要求。
2-15①电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化，然后用电路测电容。 ②特点：灵敏度高，量程宽，过载能力强，测量精度高，可达0.2级。
2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？
解答：
1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。
2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
3）影响因素：P47
○
1流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m 及取压方式密切相关； ○
2流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩性相关；
○
3 流量系数的大小与流体流动状态有关。 2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？
解答：
1）转子流量计是定压式流量计(P47)
虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。
2）差压式流量计是变压降式流量计(P45)
是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。
2-21 椭圆齿轮流量计的特点是什么？对被测介质有什么要求？
解答：1）特点：流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。
粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘皮愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。
椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量。
2）对被测介质的要求：不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。
如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。
2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？
解答：P51 1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。
2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(Ωμ100cm)，不能测量油类或气体的流量。
2-24 超声波流量计的特点是什么？
解答：超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用围广阔。测量液体流量精度可达0.2级，测量气体流量精度可达0.5级。
2-25Δp = p1-p2 = ( h1r1g + Hr1g + p0 ) －( h2r2g + p0 )
H=0时，Δp = h1r1g- h2r2g ，若r1=r2，则Δp<0，需要负迁移。
2-26 用法兰式差压变送器测液位的优点是什么？
解答：P57 测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固等液体的液位，在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统充有硅油，作为传压介质，使被测介质不进入毛细管与变送器，以免堵塞。可节省隔离罐。
2-27 试述电容式物位计的工作原理。
解答：利用电容器的极板之间介质变化时，电容量也相应变化的原理测物位，可测量液位、料位和两种不同液体的分界面。
2-28 超声波液位计适用于什么场合？
解答：P60 适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘性液体的测量。
第3章 习题与思考题
3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？
解答：
1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。
3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？
解答：
1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。
2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。
3）优点：偏差在中间区时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。
3-3 比例控制为什么会产生余差？
解答：产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系：
e K y p =
为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。
3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？
解答：
1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：?
=edt T y 11 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。
3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。
解答：
1）?
=edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。
2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。
3-6 某比例积分控制器输入、输出围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少？ 解答：由比例积分公式：???
? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p
K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋0.2； 稳态时：y 0＝5mA ，
5min 后：mA
edt T e P y y )7.05()52.02
12.0(151110±=??±±?+=???
? ??++=? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？
解答：P74
1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。
2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。
所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA ），避免控制器处于饱和状态。
3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么？为什么常用实际为分控制规律？
解答：
1）dt
de T y D = 2）由于理想微分运算的输出信号持续时间太短，往往不能有效推动阀门。实际应用中，一般加以惯性延迟，如图3-7所示，称为实际微分。
3-9 试写出比例、积分、微分（PID ）三作用控制规律的数学表达式。
解答：
???
? ??++=?dt de T edt T e P y D 111 3-10 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？ 解答：
1）比例控制及时、反应灵敏，偏差越大，控制力越强；但结果存在余差。
2）积分控制可以达到无余差；但动作缓慢，控制不及时，不单独使用。
3）微分控制能起到超前调节作用；但输入偏差不变时，控制作用消失，不单独使用。 3-11 DDZ-Ⅲ型基型控制器由哪几部分组成？各组成部分的作用如何？
解答：P79
1）组成如图3-11所示。
2）作用参照P79。
3-12 DDZ-Ⅲ型控制器的软手动和硬手动有什么区别？各用在什么条件下？
解答：
1）软手动操作是指调节器的输出电流I 0与手动操作的输入信号成积分关系；
硬手动操作是指调节器的输出电流I 0与手动操作的输入信号成比例关系。
2）软手动操作：系统投运
硬手动操作：系统故障
3-13 什么叫控制器的无扰动切换？在DDZ-Ⅲ型调节器中为了实现无扰切换，在设计PID 电路时采取了哪些措施？
解答：P84
1）调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲击。
2）C M 、C I 。P85中。
3-14 PID 调节器中，比例度P 、积分时间常数I T 、微分时间常数D T 分别具有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若将I T 取∞、D T 取0，分别代表调节器处于什么状态？
解答：比例度P 含义：使控制器的输出变化满量程时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。比例作用的强弱取决于比例度的大小。
积分时间常数I T 含义：I T 越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将I T 取∞，则积分作用消失。
微分时间常数D T 含义：D T 越大，微分作用越强；D T 取0，微分作用消失。
3-15 什么是调节器的正/反作用？在电路中是如何实现的？
解答：
1）正作用：偏差=测量值-给定值；
反作用：偏差=给定值-测量值。
2）运放输入端的切换开关实现的。
3-16 调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式？输出电路是怎样将输出电压转换成4～20mA 电流的？
解答：1）采用差动输入方式，可以消除公共地线上的电压降带来的误差。 2）参照P83下的输出电路。
3-18 给出实用的PID 数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID 算法？
解答：1） P91式（3-18） 2）改进的算法：P91~93
第4章 思考题与习题
4-1 气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？
解答：1）执行机构和调节机构。
2）执行机构的作用：按调节器输出的控制信号，驱动调节机构动作；
调节机构的作用：由阀芯在阀体的移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而改变被控介质的流量。
4-2 试问调节阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？
解答：
1）类型：直通单座阀、直通双座阀。
2）直通单座阀使用场合：小口径、低压差的场合；
直通双座阀使用场合：大口径、大压差的场合。
4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？
解答：
1）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，
也叫理想流量特性。
工作流量特性：在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连
使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工
作流量特性。
2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、
快开特性
4-5单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系：等百分比阀在各流量点的放大系数不同，但对流量的控制力却是相同的。
4-6 什么叫调节阀的可调围？在串联管道中可调围为什么会变化？
解答：
1）可调围：反映调节阀可控制的流量围，用R ＝Q max /Q min 之比表示。R 越大，调节流量的围越宽,性能指标就越好。
2）由于串联管道阻力的影响。
4-7 什么是串联管道中的阀阻比S ？S 值的变化为什么会使理想流量特性发生畸变？ 解答：
1）阀阻比：用阀阻比o T p p S /min ?=表示存在管道阻力的情况下，阀门全开时，阀门
前后的最小压差min T p ?占总压力p o 的比值。
2）在S ＜1时，由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期的值，也就是阀的可调围变小。随着S 值的减小，直线特性渐渐区于快开特性，等百分比特性渐渐趋近于直线特性。
4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？
解答：
1）气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀
为气开式。
气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀
为气关式。
2）选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节阀的
开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。
4-9 如图4-24所示的蒸气加热器对物料进行加热。为保证控制系统发生故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸气管道上调节阀的气开、气关形式。
解答：气开式，保证控制信号中断时，切断蒸汽源。
4-11 试述电/气转换器的用途与工作原理。
解答：P113
1）用途：为了使气动阀能够接收电动调节器的输出信号，必须使用电／气转换器把调节器输出的标准电流信换为20～100kPa的标准气压信号。
2）原理：在杠杆的最左端安装了一个线圈，该线圈能在永久磁铁得气隙中自由地上下运动，由电动调节器送来得电流I通入线圈。当输入电流I增大时，线圈与磁铁间产生得吸力增大，使杠杆左端下移，并带动安杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙。
喷嘴挡板机构是气动仪表中最基本的变换和放大环节，能将挡板对于喷嘴的微小位移灵敏地变换为气压信号。经过气动功率放大器的放大后，输出20～l00kPa的气压信号p去推动阀门。
4-12 试述电/气阀门定位器的基本原理与工作过程。
解答：P115 在杠杆上绕有力线圈，并置于磁场之中。当输入电流I增大时，力线圈产生的磁场与永久磁铁相作用，使杠杆绕支点O顺时针转动，带动挡板靠近喷嘴，使其背压增大，经气动功率放大器放大后，推动薄膜执行机构使阀杆移动。
4-14 电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？安全火花是什么意思？
解答：1）必须是采取安全防爆措施的仪表，就是限制和隔离仪表电路产生火花的能量。使其不会给现场带来危险。
2）安全火花：电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下。
4-16 齐纳式安全栅的基本结构是什么？它是怎样限压、限流的？
解答：1）结构：图4-19所示。
2）利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压，用电阻进行限流。
第5章思考题与习题
5-1 什么是被控过程的数学模型？
解答：被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。
5-2 建立被控过程数学模型的目的是什么？过程控制对数学模型有什么要求？
解答： 1）目的：○1设计过程控制系统及整定控制参数；
○2指导生产工艺及其设备的设计与操作；
○3对被控过程进行仿真研究；
○4培训运行操作人员；
○5工业过程的故障检测与诊断。
2）要求：总的原则一是尽量简单，二是正确可靠。阶次一般不高于三阶，大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。
5-3 建立被控过程数学模型的方法有哪些？各有什么要求和局限性？
解答：P127
1）方法：机理法和测试法。
2）机理法：测试法：
5-4 什么是流入量？什么是流出量？它们与控制系统的输入、输出信号有什么区别与联系？
解答：
1）流入量：把被控过程看作一个独立的隔离体，从外部流入被控过程的物质或能量流量称为流入量。
流出量：从被控过程流出的物质或能量流量称为流出量。
2）区别与联系：
控制系统的输入量：控制变量和扰动变量。
控制系统的输出变量：系统的被控参数。
5-5 机理法建模一般适用于什么场合？
解答：P128 对被控过程的工作机理非常熟悉，被控参数与控制变量的变化都与物质和能量的流动与转换有密切关系。
5-6 什么是自衡特性？具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？
解答：
1）在扰动作用破坏其平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特性，称为自衡特性。
2）被控过程输出对扰动存在负反馈。
5-7 什么是单容过程和多容过程？
解答：1）单容：只有一个储蓄容量。 2）多容：有一个以上储蓄容量。
5-8 什么是过程的滞后特性？滞后又哪几种？产生的原因是什么？
解答：
1）滞后特性：过程对于扰动的响应在时间上的滞后。
2）容量滞后：多容过程对于扰动的响应在时间上的这种延迟被称为容量滞后。 纯滞后：在生产过程中还经常遇到由（物料、能量、信号）传输延迟引起的纯滞后。 5-9 对图5-40所示的液位过程，输入量为1Q ，流出量为2Q 、3Q ，液位h 为被控参数，水箱截面为A ，并设2R 、3R 为线性液阻。
（1）列写液位过程的微分方程组；
（2）画出液位过程的框图；
（3）求出传递函数)()(1s Q s H ，并写出放大倍数K 和时间常数T 的表达式。
解答：
（1） 3
32
2321R h
Q R h Q dt h d A
Q Q Q ?=??=??=?-?-? （2）框图如图：
（3） 3
232321)()(R R s R AR R R s Q s H ++= 5-10 以1Q 为输入、2h 为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数)()(12s Q s H 。
解答：
1）方程组： 32
32322
221211
21R h Q dt
h d A Q Q R h R h Q dt h d A Q Q ?=??=?-??-?=??=?-?
2）传递函数： 3
122122131121)()()(++++=s T T T s T T R s Q s H 式中：3112322211,,R A T R A T R A T ===
5-12 何为测试法建模？它有什么特点？
解答：
1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。
2）可以在不十分清楚部机理的情况下，把被研究的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。
5-13 应用直接法测定阶跃响应曲线时应注意那些问题？
解答：P139
（1）合理地选择阶跃输入信号的幅度
（2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况
（3）要仔细记录阶跃曲线的起始部分
（4）多次测试，消除非线性
5-14 简述将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线的方法；矩形脉冲法测定被控过程的阶跃响应曲线的优点是什么？
解答：P139～P140
第6章 思考题与习题
6-1 简单控制系统由几个环节组成？
解答：测量变送器、调节器、调节阀、被控过程四个环节组成。
6-2 简述控制方案设计的基本要求。
解答：安全性、稳定性、经济性。
6-3 简单归纳控制系统设计的主要容。
解答：
1）控制系统方案设计；
2）工程设计；
3）工程安装和仪表调校；
4）调节器参数整定。
6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？
解答：P174
（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标
（2）建立被控过程的数学模型
（3）控制方案的确定
（4）控制设备选型
（5）实验（或仿真）验证
6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？
解答：
1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。
2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数
3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。
4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。
6-6 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么希望控制通道放大系数o K 要大、时间常数o T 小、纯滞后时间o τ越小越好？而干扰通道的放大系数f K 尽可能小、时间常数f T 尽可能大？
解答：1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。
2）控制通道的静态放大系数K 0越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越
灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好。
时间常数T 0小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。
纯滞后τ0的存在会使系统的稳定性降低。τ0值越大，对系统的影响越大。
3）扰动通道的静态放大系数Kf 越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小。时间常数Tf 越大，外部干扰f （t ）对被控参数y （t ）的影响越小，系统的控制品质越好。
6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？
解答：P182
由自控理论知识可知，开环传递函数中几个时间常数值错开，可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等，改善控制质量。
6-8 选择检测变送装置时要注意哪些问题？怎样克服或减小纯滞后？
解答：
1）P184-1、2、3、4
2）合理选择检测点。
6-9 调节阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调节阀的开度在什么围比较合适？
解答：
1）调节阀口径选得过大，阀门调节灵敏度低，工作特性差，甚至会产生振荡或调节失灵的情况。
调节阀口径选得过小，当系统受到较大的扰动时，调节阀工作在全开或全关的饱和状态，使系统暂时处于失控工况，这对扰动偏差的消除不利。
2）正常工况下要求调节阀的开度在15%-85%之间。
6-10 选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么？
解答：保证人身安全、系统与设备安全是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。
6-11 调节器正、反作用方式的选择依据是什么？
解答：确定原则是整个单回路构成负反馈系统。
6-12 在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图6-28所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：见图2－28
1）调节阀：气关方式。
2）调节器：正作用。
3）框图：
6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：
1）调节阀：气开式。
2）调节器：反作用。
3）框图：
6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。
解答：P193
1）比例控制：是最简单的调节规律，它对控制作用和扰动作用的响应都很迅速。比例调节只有一个参数，整定简便。比例调节的主要缺点是系统存在静差。
2）积分控制：积分调节的特点是没有静差。但它的动态偏差最大、调节时间长，只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。
3）微分控制：超前调节。
6-21 试比较临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法及经验法的特点。
解答：P201
6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的C T ?±≤?1，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。
解答：
1）被控参数选择：热交换器出口温度。
2）控制参数选择：载热介质流量。
3）检测仪表选择：
温度传感器与温度变送器。
4）调节阀选择：
○
1 流量特性选择：对数流量特性。 ○
2 气开、气关方式选择：气开。 5）调节器选择：
○
1 调节规律选择：PI 或PID 。 ○
2 正反作用方式选择：反作用方式。 系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋；
根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“－”，则调节器为“－”。
6）画出控制系统流程图：如图所示。
7）画出控制系统方框图：如图所示。
8）简述控制系统工作原理：
第7章 思考题与习题
7-1 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？
解答：P212—7.1.2
7-2 分析串级系统的工作原理，说明为什么副回路的存在会使系统抑制扰动的能力增强。
解答：P208—7.1.1
7-5 在串级控制系统中当主回路为定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？为什么？
解答：P212 不是，副回路是随动控制。
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。故设计如图7-43所示的控制系统。要求：
（1）画出控制系统框图；
（2）为保证设备安全，炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两个调节器的正反作用。
解答：
（1）控制系统框图如图所示。
（2）气开式。
（3）副调节器：反作用；
主调节器：反作用。
7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？
解答：
1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。P221
2）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。
局限：P224—1）、2）
7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？
解答：由于前馈控制的局限性。①补偿控制规律很难精确计算。②开环系统无法保证控制精度。
7-11（第二问改成各自特点）1）静态前馈控制系统结构简单、易于实现。
2）动态前馈控制系统理论上控制精确，但常常无法获得补偿控制规律精确表达式。
3）前馈—反馈复合控制系统①既提高了控制速度，又保证了控制精度。②反馈控制回路的存在，简化了前馈控制器的设计和实现。③既可实现高精度控制，又能保证系统稳定运行。
4）前馈——串级复合控制系统兼有串级控制系统和前馈控制系统的特点
第一章纸质作业答案 一、调节阀的流量特性是指通过调节阀的流量与阀杆行程之间的关系。 调节阀的流量特性有线性型，等百分比型，快开型，抛物线型 调节阀流量特性选择的目的主要是从非线性补偿的角度来考虑，利用调节阀的非线性来补偿广义对象中其它环节的非线性，从而使整个广义对象的特性近似为线性。 二、简单控制系统是由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，也成为单回路控制系统。 简单控制系统的典型方块图为 三．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。 经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法 四、解： (1) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为 (2) 被控对象：液体贮槽
被控变量：贮槽液位 操纵变量：贮槽出口流量 主要扰动变量：贮槽进口流量 五、解： (1) 选择流入量 Q为操纵变量，控制阀安装在流入管线上， i 贮槽液位控制系统的控制流程图为 为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选用气开形式控制阀，为“+”作为方向。 操纵变量即流入量 Q增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。由于 i 控制阀与被控对象都是“+”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 (2) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为
为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关形式控制阀，为“-”作为方向。 操纵变量即流出量 Q增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“-”作用方向。由于 o 控制阀与被控对象都是“-”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 六、（1）加入积分作用后，系统的稳定性变差，最大动态偏差增大、余差减小 加入适当的微分作用后，系统的稳定性编号，最大动态偏差减小，余差不变。 （2）为了得到相同的系统稳定性，加入积分作用后应增大比例度，加入微分作用后应适当的减小比例度。 第二章纸质作业答案 一．由两个控制器组成，分别接受来自被控对象不同部位的测量信号。一个控制器的输出作为下一个控制器的给定值，后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构来看，两个控制器是串级工作的，称为串级控制系统。 方框图如下 二．答： 前馈控制系统方块图
控制工程基础习题解答 第一章 1-5．图1-10为张力控制系统。当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。画出该控制系统的框图。 图1-10 题1-5图 由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。 当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。 框图如图所示。 角位移 题1-5 框图 1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。试说明该控制系统的作用情况。
该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统 获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。 跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。 瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。 控制工程基础习题解答 第二章 2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。 (3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][ ] ()100 5.05 .010cos 2 5.0+++= =-s s t e L t f L t (5). ()?? ? ? ?+ =35sin πt t f 图1-13 题1-8图 敏感元件
现代仪器分析习题解答2009 年春 第12 章电位分析及离子选择性电极分析法P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB 溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH 缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB ）。 其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位 5. 25 ℃时，用pH=4.00 的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+(a=X mol?L- 1)║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V ，那么在c(HAc)=1.00 ×10-3 mol?L-1 的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8 ×10-5, 设aH+=[H+]) 解：∵E1= φ(+)-- φ(-)= φ(+ )-(K-0.0592pH1 )
E2= φ(+)-- φ(-)= φ(+ )-(K-0.0592pH2 ) ∴E2- E1= E2-0.814=0.0592(pH2- pH1) ∴E2=0.814+0.0592(-lg √Kc－4.00)=0.806 (V) 6 ．25 ℃时，用pH=5.21 的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+(a=X mol?L- 1)║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V ，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为① 0.064V ；② 0.329V ；③ 0.510V ；④ 0.677V ，试求各试液的pH和H+活度 解：( 1)ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH1=2.76 aH+=1.74 ×10-3 mol?L-1 (2)ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH2=7.24 aH+=5.75 ×10-8 mol?L-1 (3)ΔE3=0.510-0.209=0.0592(pH3-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH3=10.29 aH+=5.10 ×10-11 mol?L-1 (4)ΔE4=0.677-0.209=0.0592(pH4-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH4=13.12 aH+=7.60 ×10-14 mol?L-1 7．25℃时，电池：“镁离子电极｜Mg2+ (a=1.8 ×10-3mol?L-1 )║饱和甘汞电极” 的电动势为0.411V ，用含Mg2+ 试液代替已知溶液，测得电动势为0.439V ，试求试液中的pMg 值。 解：∵E2- E1= ( 0.0592/2 ) pMg+ (0.0592/2 )lg(1.8 ×10-3) 0.439-0.411= ( 0.0592/2 )pMg-0.0813 ∴ pMg=3.69
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。 电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电 桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。
过程控制工程课后习题参考答案-前三章
过程控制工程 第一章单回路控制系统 1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？ 控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系； 干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。 （1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。 控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。 控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。 （2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：
（从K、T、τ三方面） 干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。 干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。 干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个 。 纯滞后时间τ 1.2 如何选择操纵变量？ 1）考虑工艺的合理性和可实现性； 2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数； 3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道 时间常数。干扰动通道时间常数越大 越好，阶数越高越好。 4）控制通道纯滞后越小越好。 1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
现代仪器分析习题解答 2009年春 第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或 浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子 活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化 影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感 膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多 晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。 其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。 5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+]) 解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1） E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2）
第1章思考题与习题 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？ 解答： 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？ 解答： 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：参照图1-1。 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？ 解答： 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? 解答： 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？ 解答： 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。 二者之间的关系： 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？ 解答： 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？ 解答： 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； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1
第一章 3 解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制 大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u 上：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u＝0， 大门不动作；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭， 使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u 下：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u>0，大 门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图 4 解：1)控制系统方框图
2)工作原理： a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1解： （c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到：11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程 （e ）确定输入输出变量（u1，u2） ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-=
---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------ 现代仪器分析习题解答20xx年春 第12章电位分析及离子选择性电极分析法P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有 何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定 液接电位。
5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+]) 解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1） E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2） 1 / 15 ∴E2- E1= E2-0.814=0.0592(pH2- pH1) ∴E2=0.814+0.0592(-lg√Kc－4.00)=0.806（V） 6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V； ④0.677V，试求各试液的pH和H+活度 解：（1）ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH1=2.76 aH+=1.74×10-3 mol?L-1 （2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH2=7.24 aH+=5.75×10-8 mol?L-1
过程控制系统习题 答案
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统一般是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常见的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常见三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。
电阻测温信号经过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。 大幅度的零点调整叫零点迁移。实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间变化。如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。因为变送器的输出范围是一定的。可经过零点迁移，配合量程调整，使仪表的测量范围在500～1000℃之间，可提高测量精度。
第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律控制器有哪些基本控制规律 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的有何优缺点 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：? =edt T y 11 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间试述积分时间对控制过程的影响。 解答：
1）?=edt T y 1 1 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响调整比例度时要注意什么问题 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。 2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。 所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA ），避免控制器处于饱和状态。 3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么为什么常用实际为分控制规律 解答：
电位分析及离子选择性电极分析法P216 6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol·L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V；④0.677V，试求各试液的pH和H+活度 解：（1）ΔE 1=0.064-0.209=0.0592(pH 1 -pH s ) ∵pH s =5.21 ∴pH 1 =2.76 a H+=1.74×10-3 mol·L-1（2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pH s) ∵pH s =5.21 ∴pH 2 =7.24 a H+=5.75×10-8 mol·L-1 （3）ΔE 3=0.510-0.209=0.0592(pH 3 -pH s ) ∵pH s =5.21 ∴pH 3 =10.29 a H+=5.10×10-11 mol·L-1 （4）ΔE4=0.677-0.209=0.0592(pH4-pH s) ∵pH s =5.21 ∴pH 4 =13.12 a H+=7.60×10-14 mol·L-1 第9题不会做，找不到答案，会做的赶紧说一下。 分离分析法导论P261 2．塔板理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？它的不足之处在哪里？ 答：塔板理论把整个色谱柱比拟为一座分馏塔，把色谱的分离过程比拟为分馏过程，直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程。 塔板理论形象地描述了某一物质在柱内进行多次分配的运动过程，n越大，H越小，柱效能越高，分离得越好。定性地给出了塔板数及塔板高度的概念。 塔板理论的不足之处：某些基本假设不严格，如组分在纵向上的扩散被忽略了、分配系数与浓度的关系被忽略了、分配平稳被假设为瞬时达到的等。因此，塔板理论不能解释在不同的流速下塔板数不同这一实验现象，也不能说明色谱峰为什么会展宽及不能解决如何提高柱效能的问题。 3．速率理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？与塔板理论相比，有何进展？ 答：速率理论的主要内容是范第姆特方程式：H=A+B/μ +Cμ 对色谱理论的贡献：综合考虑了组分分子的纵向分子扩散和组分分子在两相间的传质过程等因素。 与塔板理论相比，速率理论解释了色谱操作条件如何影响分离效果及如何提高柱效能。 4．何谓分离度，它的表达式是什么？应从哪些方面着手提高分离度？ 答：分离度是指相邻两色谱峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比。 表达式：R= t R2-t R1 1/2(Y1+Y2)
练习题 一、填空题1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。 2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对 象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。 4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。 6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。 7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。 1.前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。 2.反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。 3.选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。 4.常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。 5.阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。 6.压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。 7.化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。 二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。 答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。而硬保护措施将使得生产设备停车。 2．前馈控制主要应用在什么场合？答：前馈控制主要用于下列场合： （1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；（2）主要干扰是可测不可控的变量； （3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。 3．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答：串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。 串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。
第1章 绪 论 1.1 容提要 1.1.1 基本概念 分析化学——研究物质的组成、含量、状态和结构的科学。 化学分析——是利用化学反应及其计量关系进行分析测定的一类分析方法。 仪器分析——则是以物质的物理性质或物理化学性质及其在分析过程中所产生的分析信号与物质的在关系为基础，并借助于比较复杂或特殊的现代仪器，对待测物质进行定性、定量及结构分析和动态分析的一类分析方法。 准确度——指多次测定的平均值与真值（或标准值）之间的符合程度。常用相对误差E r 来描述，其值越小，准确度越高。 100%r x E μ μ -= ? 式中，x 为样品多次测定的平均值；μ为真值（或标准值）。 精密度——指在相同条件下用同一方法对同一样品进行多次平行测定结果之间的符合程度。 误差——测量值与真实值之差。 偏差——测量值与平均值之差。用来衡量精密度的高低。为了说明分析结果的精密度，以测量结果的平均偏差d 和相对平均偏差r d 表示。单次测量结果的偏差i d ，用该测量值i x 与其算术平均值x 之差来表示。 i i d x x =- 12...n d d d d n +++= 100%r d d x =? 标准偏差 S = 相对标准偏差——指标准偏差在平均值中所占的比例，常用r S 或RSD 表示： 100%r S S x = ?
灵敏度——仪器分析方法的灵敏度是只待测组分单位浓度或单位质量的变化所引起测定信号值的变化程度，以b 表示。 d d (d ) x b c m = =信号变化量浓度（质量）变化量或 检出限——即检出下限，是指某一分析方法在给定的置信度可以检出待测物质的最小浓度（或最小质量），以D 表示。 03/D S b = 标准曲线——是待测物质的浓度或含量与仪器响应（测定）信号的关系曲线。 一元线性回归法——把反映物质浓度c 仪器响应信号的测量值A 之间关系的一组相关的分析数据，用一元线性回归方程（A a bc =+）表示出来的方法，其中： a A bc =-，121()()()n i i i n i i c c A A b c c ==--=-∑∑ 11,n n i i i i c A c A n n ==? ? ? ?== ? ?? ? ∑∑ 式中，b 为回归系数，即回归直线的斜率；a 为直线的截距；c 为浓度（或含量）的平均值；A 为响应信号测量值的平均值。 相关系数——是标准溶液浓度所对应的响应信号测量值A 与浓度c 之间线性关系好坏程度的统计参数，通常以相关系数γ来表征。 样品的采集——从大量的不均匀的待测物质中采集能代表全部待测物质的分析样品的过程。 样品的制备——样品得粉碎、混匀、缩分的过程，称为样品的制备。 样品的提取——采用适当的溶剂和方法，将样品中不同成分从中分离出来的过程，称为提取。 样品的消解——把难溶或难解离的化合物的待测样品转化为便于测定的物质称为样品的消解。 样品的纯化——在测定之前，除掉样品中杂质的操作。 样品的浓缩——在测定前出去过多的溶剂，提高待测组分浓度的过程称为浓缩。
第二章 2.1求下列函数的拉氏变换 （1）s s s s F 2 32)(23++= （2）4310)(2+-=s s s F （3）1)(!)(+-= n a s n s F （4）36 )2(6 )(2++=s s F （5） 2222 2) ()(a s a s s F +-= （6）)14(21)(2 s s s s F ++= （7）52 1 )(+-= s s F 2.2 （1）由终值定理：10)(lim )(lim )(0 ===∞→∞ →s t s sF t f f （2）1 10 10)1(10)(+-=+= s s s s s F 由拉斯反变换：t e s F L t f ---==1010)]([)(1 所以 10)(lim =∞ →t f t 2.3（1）0) 2()(lim )(lim )0(2 =+===∞ →→s s s sF t f f s t )0()0()()()](['2''0 ' 'f sf s F s dt e t f t f L st --==-+∞ ? )0()0()(lim )(lim '2''0f sf s F s dt e t f s st s --=+∞ →-+∞ +∞→? 1 )2()(lim )0(2 2 2 ' =+==+∞→s s s F s f s (2)2 ) 2(1 )(+= s s F , t te s F L t f 21)]([)(--==∴ ,0)0(2)(22' =-=--f te e t f t t 又，1 )0(' =∴f 2.4解：dt e t f e t f L s F st s --?-==202)(11 )]([)( ??------+-=2121021111dt e e dt e e st s st s
现代仪器分析复习题不完全整理中国海洋 大学
第一章绪论复习题 一.名词解释 1. 灵敏度 2. 相对标准偏差 3. 检出限 4. 信噪比 5. 定量限 二．简答题 1.仪器分析方法有哪些分类？
2.仪器性能指标有哪些？分别如何判定？ 3.常用三种仪器分析校正方法各有何特点？ 第二章原子发射光谱法复习题 一．名词解释 1. 等离子体 2. 趋肤效应 3. 通道效应 4. 共振线 5. 分析线 6. 谱线自吸 7. 光谱载体 8. 光谱缓冲剂 二.简答题
1.原子光谱与原子结构、原子能级有什么关系？为什么能用它来进行物质的定性分析？ 能量，跃迁，转换，电磁辐射释放 2.光谱分析时狭缝宽度如何选择？ 定性：较窄提高分辨率 定量：较宽提高灵敏度 3.影响原子发射谱线强度的因素有哪些？（同教材P46-47 3-9） 1）统计权重：谱线强度与激发态和基态的统计权重之比g i/g o成正比 2）跃迁概率：谱线强度与跃迁概率成正比 3）激发能：负相关 4）激发温度：正相关。但升高温度易电离。 5）基态原子数：一定实验条件下，上述条件影响因素均为常数，则谱线强度与基态原子数成正比。 4.简述ICP ：光源的组成、形成原理及特点。 组成：ICP 光源是由高频发生器和感应圈、等离子体炬管和供气系统、试样引入系统组成 原理：当高频发生器接通电源后，高频电流I通过感应线圈产生交变磁场。
开始时，管内为Ar气，不导电，需要用高压电火花触发，使气体电离后，在高频交流磁 场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩”式放电，产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流（涡电流），其电阻很小，电流很大（数百安），产生高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬。 特点：优点： （1）检出限低，一般在10-5~10-1ug/mL。可测70多种元素。 温度高，“通道效应”，停留时间长，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发。 （2）稳定性好，精密度、准确度高。 中心通道进样对等离子体的稳定性影响小；RSD 1%。 （3）自吸效应、基体效应小，电离干扰小，无电极污染。 “趋肤效应”使表面温度高轴心温度低，自吸效应小；进样量小； ICP中电子密度大，碱金属电离的影响小；ICP焰炬是气体放电。 （4）线性范围宽，可达4～6个数量级。 除痕量、微量元素，还可测高含量元素。 （5）可进行多元素同时测定或顺序测定。 与其他光源相比，定量分析的功能更强。 缺点：对非金属测定的灵敏度低； 仪器昂贵； 操作费用高。
不知道谁弄的 和我们要求的课后作业相似度很大，值得参考，另外答案准确度应该还行。 （1）最大偏差A —被控变量偏离给定值的最大数值 （给定值为800） A=843-800=43 C 超调量B —第一个波峰值与新稳定值之差 B=843-808=35 C 衰减比B1：B2 — 相邻两个波峰值之比 ( 843-808)/(815-808)=5 余差值 被控变量的新稳定值与给定值之偏差C=808-800=8 C 振荡周期 过渡过程同向两个波峰间间隔时间为周期T=20-5=15min 工艺规定的操作温度为800±9）C ，表示给定值为800C ，余差为9C ,由（1）得出的最大偏差A=43C <50C ，余差 C=8C <9C ，所以该系统满足要求。 （1 ） （2）由图可知： ,22030250,30s T s 10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k （阶跃扰动为稳态值的10%，即k=10） （P36）计算法：阶跃响应表达式 )(/)()(0 y t y t y )(0) (10)2()( t t e t T t y （）
选取t1=140s,t2=250s 对应 )2(),1(0 t t h h ，其中t2>t1> 由式（）可得 e h T t t )21(0 1)1( ， e h T t t )22(0 1)2( 取自然对数并联立求解，得)] 2(1ln[)]1(1ln[1 200t t t t T h h ； （ )] 2(1ln[)]1(1ln[)]2(1ln[1)]1(1ln[20000t t t t t t h h h h 为计算方便，选取 632.0)2(,39.0)1(0 t t h h 代入式（）和（）则 T=2（t2-t1)=s 220)140250(2 ; s t t 302501402212 ; 10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k 。 (1)影响物料出口温度的主要因素有：蒸汽压力、流量，冷物料温度、压力、流量。 (2)被控参数选热物料的出口温度，因为它直接决定着产品的质量；调节参数选蒸汽流量，因为它可以控制。 (3)从工艺安全和经济性的角度考虑，应该保证在系统发生故障时，调节阀处于闭合状态，避免因换热器温度过高而发生损坏和不必要的浪费。所以选择气开式。 (4) 被控参数为热物料的出口温度，因此调节规律选择PID 。温度变送器Km 为"+"；调节阀为气开，即Kv 为"+"；对于被控对象，当阀门开度增大时，热物料的出口温度升高，即K0为"+"。由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以调节器的Kp 为"+"，即为反作用。 (5) 大修后变送器的量程由500℃变为300-200=100℃，变送器的放大倍数将发生变化，从而导致广义对象特性放大倍数发生变化： 032.005004 200 K ，00516.0200 300420'K K 系统的过渡过程将会发生变化，系统可能不稳定，此时，应该减小PID 调节器的比例放大系数，使p p K K 5 1 ' ，以保