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第一章自动掌握系统基本概念4.自动掌握系统主要由哪些环节组成？答：主要由测量与变送器、自动掌握器、执行器、被控对象组成。
9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？答：在自动掌握系统中，将需要掌握其工艺参数的生产设施或机器叫被控对象。
生产过程中所要保持恒定的变量，在自动掌握系统中称为被控变量。
工艺上盼望保持的被控变量即给定值。
详细实现掌握作用的变量叫做操纵变量。
12.什么是负反馈？负反馈在自动掌握系统中有什么重要意义？答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
负反馈在自动掌握系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而提升时，只有负反馈才能使反馈信号提升，经过比较到掌握器去的偏差信号将降低，此时掌握器将发出信号而使掌握阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了掌握的目的。
n.图1-18所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被被控对象：反应器被控变量：反应温度操纵变量：冷却水流量：干扰变量A、B的流量、温度。
13.结合11题，说明该温度掌握系统是一个具有负反馈的闭环系统。
当被控变量反应温度提升后，反馈信号提升，经过比较使掌握器的偏差信号e降低。
此时，掌握器将发出信号而使掌握阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到S.P。
所以该温度掌握系统是一个具有反馈的闭环系统。
14.图1-18所示的温度掌握系统中，假如由于进料温度提升使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该掌握系统的工作状况，此时系统是如何通过掌握作用来克服干扰作用对被掌握变量影响的？当反应器的温度超过给定值时，温度掌握器将比较的偏差经过掌握运算后，输出掌握信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。
这样便可以通过掌握作用克服干扰作用对被控变量的影响。
10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1.化工自动化的主要内容：化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。
4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。
5.操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
6.干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。
7.设定值：被控变量的设定值。
8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。
9.闭环系统：指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
10.开环系统：指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。
11.控制系统的过渡过程：一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。
12.反馈：把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。
13.负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。
14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。
三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
第三章1．什么是真值?什么是约定真值?相对真值？答：真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念，一般是无法得到的。
所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值.2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。
仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。
规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。
使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确.这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差.所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值（真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。
通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。
如电源波动附加误差，温度附加误差等。
3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示？答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标.反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
反应时间的表示方法有两种。
（1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值.仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间.（2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间.4．什么是压力?它的法定计量单位是什么？答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。
第一章自动控制系统基本概念1．什么是化工自动化？它有什么重要意义？答：在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，称为化工自动化。
化工自动化的重要意义是：加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量；降低劳动强度，改善劳动成本，改变劳动方式；确保生产安全。
6．图1-16 为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
答：PI-307：表示测量点在蒸汽加热器的一台压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07。
仪表安装在现场。
TRC-303：表示测量点在蒸汽加热器出料管线上的一台温度记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为03。
仪表安装在集中仪表盘面上。
FRC-305：表示测量点在蒸汽加热器进料管线上的一台流量记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为05。
仪表安装在集中仪表盘面上。
8．自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用?答：在自动控制系统中，测量变送装置用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等）；控制器将测量变送装置送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（如气压信号或电流信号）发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
9．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量?答：被控对象——自动控制系统中，需要实现控制的设备、机械或生产过程等。
被控变量——被控对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的工艺参数（物理量）。
设定值——工艺规定被控变量所要保持的数值。
操纵变量——受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持一定数值的物料量或能量。
P161. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。
（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
《自动检测技术及仪表》课后作业第一章：绪论1. 实现自动化的目的和方法是什么？2. 自动化的主要内容有哪些？3. 自动化仪表的发展过程中，我国仪表经历了哪几个阶段？4. 自动检测技术的发展趋势是什么？5. 自动检测系统的基本构成是什么？各环节的作用是什么？第二章：检测仪表系统的构成原理1. 检测的基本方法有哪些？其特点是什么？如何确定检测方法。
2. 检测仪表系统的信号选择方法有哪能些？3. 提高仪表检测精度的方法.有哪能些？4. 简述变送器的基本构成及理想输入输出特性，写出其输入输出表达式。
5. 分别简述模拟式变送器、数字式变送器的构成原理，二者的输出信号有何不同？6. 何谓变送器的零点调整、量程调整和零点迁移？它们的作用各是什么？模拟变送器和数字变送器各是如何实现量程调整的。
第三章：测量误差及仪表的性能指标1.测量误差是如何分类的，产生测量误差的主要原因是什么。
2.掌握测量误差的目的是什么。
如何分析和处理测量误差。
3.仪表性能指标的定义；仪表三项性能指标的确定方法；4.附加题：①一台温度变送器当输入信号从100℃变到900℃时，输出信号由4mA上升至20mA，求此台仪表的灵敏度。
②测量80mA的电流信号，要求最大误差小于1.2mA，下列仪表选哪台合适？给出理由。
(a)、1.0级0~200mA ；(b)、1.0级0~100mA ；(c)、1.5级0~100mA。
第四章：过程参数检测技术1.检测过程参数的作用是什么？工业上常见的过程参数主要有哪些？2.过程参数的测量方法有哪些？如何考虑选用测量方法。
3.传感器、变送器的作用各是什么？二者之间有什么关系？4.构成检测系统的仪表在信号传递时，要考虑哪些问题，解决方案有哪些。
5.有一台DDZ-III型两线制差压变送器，已知其量程为20～100kPa，当输入信号为40kPa和70kPa时，变送器的输出信号分别是多少？6.自动检测系统的设计方法和原则。
7.自动化仪表的种类及作用是什么？信号制有哪些？8.常用的国际标准信号制是什么内容？HART通讯协议内容是什么？9.画系统流程图的目的是什么？流程图的表达方式有哪些？4-1温度测量及变送 P56-T3、4、5、6、7P161-T1、2、84-2压力测量及变送 P68-T2、8、10、11、124-3流量测量及变送 P98-T1、5、6、13、154-4物位测量及变送 P103-T3、5、6第五章：现代检测技术（从以下补充可选作业中选择做5题）P217-T3、5、7P233-T4、9、10P239-T1、3、4、5P248-T1、2P263-T1、2P272-T1、3、4、6----------本学期需要完成的作业共计50题。
第三章流量检测
1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差压上限2500Pa。
当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)?
解：由流量基本方程式可知
流量是与差压的平方根成正比的。
当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F0、ρ1均为不变的数。
如果假定上题中的 Q1 = 320m3/h ;Δp1 = 2500Pa ; Q2 = 160m3/h ;所求的差压为Δp2 ,则存在下述关系
代入上述数据,得
该例说明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,则是均匀的,但以流量刻度时,如果不加开方器,则流量标尺刻度是不均匀的。
当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。
2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么?
解：这可以从它们的工作原理上来分析。
差压式流量计在工作过程中，只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。
当流量变化时，在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的，因此是属于变压降式的。
转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的，由于锥形管上部的直径较下部的大，所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的，即流体流通面积是变化的，因此它是属于变节流面积的。
由于转子在工作过程中截面积不变，重力也不变，而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力，转子才能平衡在一定的高度上，所以在工作过程中，尽管转子随着流量的变化上下移动，但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的，所以它是属于定压降式流量计。
3.流量检测方法有哪些？有哪些常用的流量检测仪表？
（1）节流差压法
在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。
由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。
常用的节流元件有：孔板、喷嘴等。
（2）容积法
按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。
记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。
容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表
等。
（3）速度法
测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。
按对流速测量的办法不同，能构成多种多样的流量仪表和检测系统，如常用的有：标志式、动压管式、热量式、磁电式、超声式等。
（4）流体阻力法
利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用力大小和流量大小有关。
如常用的靶式流量计，其阻力体是靶，由力平衡式传感器把靶的受力转换为电量。
（5）流体振动法
在管道的特定条件下，使流体流过后产生振动，如涡街流量计、卡门流量计等。
（6）质量流量检测
质量流量检测分为间接式和直接式两种。
间接式质量流量测量是在直接测出体积流量的同时，直接再测出被测介质的密度，或测出压力、温度等参数求出介质密度。
因此检测系统的构成将由测体积流量的流量计(如节流差压式、涡轮式等)和密度计或带有温度、压力等补偿环节来组成，其中还有相应的计算环节。
直接式质量流量测量是直接利用热、差压或动量来检测。
常用的流量检测仪表：流式差压流量计、容积式流量计、速度式流量计、质量流量计、涡街流量计。
