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1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。分为模拟式，数字式，图形式。调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。1.4什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。上下限：测量范围的最小值和最大值。量程：用来表示仪表测量范围的大小。关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。4.2热电偶的测温原理和热电偶测温的基本条件是什么？答：原理：基于热点效应即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处的温度不同时、回路中将产生热电势。基本条件：两种不同的导体材料构成回路、两端接点处的温度不同。4.3用分度号为S的热电偶测温，其参比端温度为20度，测得热电势E（t，20）=11.30mv，试求被测温度t。答：因为E(t,20)=E(t,0)+E(0,20)所以E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)因为E(t,20)=11.30mVE(20,0)=0.113mV所以E(t,0)=11.413mV即t=115℃4.4用分度号为K的热电偶测温，一直其参比端温度为25度，热端温度为750度，其产生的热电势是多少？答：据题意所知所求电势E（750,25）=E（750,0）-E(25，0)查K型热电偶分度表得E(25，0)=1.0002mvE（750,0）=31.1082mv所以，E（750,25）=31.1082-1.0002=30.1080mv4.5在用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定？一般都采用哪些方法？答：若参比端温度不能恒定则会给测量带来误差方法：1.补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方法；参比温度恒温法；补偿电桥法4.7以电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用三线制接线方法？答：二线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。而采用三线制会大大减小引线电阻带来的附加误差，提高精度。4.10辐射测温仪表的基本组成是什么？答：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。5-3弹性式压力计的测量原理是什么？常用的弹性原理有哪些？答：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管（1）测压原理：利用弹性元件的形变与压力之间存在着确定的关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大方向形变固使弯曲的管子力趋伸直，结果使弹簧管自由端产生一定大小的位移，这个位移大小与压力有关。（2）弹性元件类型：弹性膜片：这是一种外缘固定的圆形片状弹性元件。膜片的弹性特征一般由中心位移与压力的关系表示。波纹管：其由整片材料加工而成，是一种壁面具有多个同心环状波纹，一端封闭的薄闭圆管。弹簧管：是一根完成圆弧状的具有不等轴截面的金属管。5-5答：相同点：都是压力引起电阻阻值变化；不同点：应变式为金属丝，压阻式为半导体。5-6答：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。以测压膜片作为电容器的可动极板。5-7答：振频式压原理：利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。优点：体积小、输出频率信号，重复性好、耐振、精确度高、适用于气体测量。压电式原理：利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号优点：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源缺点：输出阻抗高，需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检测中常用的传感器，不适用测量缓慢变化的压力和静态压力。5-8答：1、取压点位置和取压口形式2、引压管路的敷设3、测压表仪表的安装5-12答：由题意可知，测量范围为0.5-1.4Mpa相对误差为5%根据测量范围可得，量程应选0-2.5Mpa相对误差为5%假设示值为100误差为5最大引用误差=（5/2.5）%=2%所以精度为2，参照题中给出的精度，选精度为2.5级。6-3简述几种差压流量计的工作原理。答：节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守恒定律和流动连续性定律为基础。均速管流量计：是基于动压管测速原理发展而成的一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信号于流体流量有确定的关系，经过差压计可测出流体流量。弯管流量计：当流体通过管道弯头时，受到角加速度的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧于内半径侧之间形成差压，此差压的平方根于流体流量成正比。6-4节流式流量计的流量系数与哪些因素有关？答：流量系数与节流件形式、直径比、取压方式、流动雷诺数及管道粗糙度有关6-7仅考虑压力、温度偏离设计条件时的修正公式:P1、p表压对换为绝压（取大气压100kPa）分别是100.4kPa、100.8kPa，摄氏温度t1、t转换为293.15K、303.15K（V实际/V设计）2=P1*T1/T*p代入数值可得：(V实际/3800)2=100.4*293.15/100.8*303.15=0.963V实际=3800*根号（0.963）=3727.8m3/h6-10、说明电磁流量计的工作原理，这类流量计在使用中有何要求。答：1）电磁流量计是基于电磁感应原理，导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电动势，感应电动势的大小与流体速度有关，通过测量次电动势可以求得流体流量。2）电磁流量计对直管段要求不高，直管段长度为5D-10D；安装地点应尽量避免剧烈振动和交直流強磁场。在垂直安装时，流体要自下而上流过仪表；水平安装时，两个电极要在同一平面上。电磁流量计适用于导电性介质的流量测量。6-12、说明超声流量计的工作原理，超声流量计的灵敏度与哪些因素有关？答：1）超声流量计是利用超声波在流中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播，将受到流体流速的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速，从而求得流体流量。7-3利用差压变送器测量液位时，为什么要进行零点迁移？如何实现迁移？（1）进行零点迁移的原因：由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处在同一高度上，因此，在测量液位是，仪表的量程范围内会有一个不变的附加值。（2）如何实现：对感压原件预加一个作用力，将仪表的零点迁移到与液位零点相重合，即实现零点迁移。8.4力检测（重要指数：两颗半星）本章主要检测方法：金属应变元件，半导体应变元件，压电效应，压敏导电橡胶（1，2相对较重要。）力检测主要原理基础：弹性元件受力作用时将发生弹性形变，弹性体变形导致电阻值变化，电阻通电转化为电压，测电压即可求得对应力的大小。1金属应变元件原理：在拉伸力的作用下，金属丝被拉长，因此截面积缩小，导致电阻率变化。注：给金属丝通电流，测电压即可测得电阻，对应即可知道应力。2半导体应变元件原理：元件受力形变，应变对元件电阻率大幅度变化，从而导致电阻的改变，将元件通电流，测元件两段电压，通过电压的改变即可推断力的大小。优点：反应灵敏，体积小，广泛用在压力传感上。缺点：温度依赖性大，需要电路补偿，价格高。3压敏导电橡胶原理：元件受力变形电阻变化，通电，测电压，即反推得到力的大小。9-1、在线成分分析系统为什么要有采样和试样预处理装置？答：采样和试样预处理装置可以保证在成分分析系统良好的环境适应性和高的可靠性，以使分析仪表的视值能代表被监测的部分。采样装置的作用是从生产设备中自动、快速的提取待分析样品；预处理装置可采用多种方式对采集的样品进行适当的处理，为分析仪器提供符合技术要求的试样。9．仪表系统的时域模型、频域模型、离散模型之间存在什么关系？彼此间如何进行转换？1）时域是指信号的幅度随时间变化的曲线，横轴是时间，纵轴是信号的幅度，一般的正弦波比如f(t)=sinwt就是时域曲线。2）频域曲线是指信号的幅度与频率的关系，函数比较复杂，可能是不连续的。这两个时间用高等数学中的傅立叶变换进行转化，也就是时域波形函数进行傅立叶变换后就成了该信号的频域函数。这东西很难用坐标表示，因为之间的关系不是简单的线性函数关系。比如时域中的简单正弦波形，在频域中就是一根垂直于x轴的线（y轴上有幅度，非无限）而已，但如果波形变了，比如方波，那频域上就一是一组复杂的滚降波形了。离散模型可以看做是对连续的时域或频域模型进行力三处理所得。关系：（时域模型拉氏变换——→频域模型）进行离散处理——→离散模型12-3常用在显示仪表中的工作原理有哪些？电位差计式自动平衡原理：利用电动势平衡的原理实现显示和记录功能。适合对直流电压或直流电流转换成电压进行自动测量的处理。电桥式自动平衡原理:常用于敏感电阻做传感器对被测参数的测量，将这些敏感电阻引入电桥，作为一个或多个电桥桥臂的组成部分，即可利用电桥平衡的原理实现对被测参数的测量、显示和记录。差动变压器式自动平衡原理：主要与差动变压器式测量机构配套使用。14-1.气动执行器、液动、电动在特性上有什么区别？p197答：气动是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器、它接受调节器的输出控制信号直接调节被控介质的流量、实现生产过程的自动化、结构简单、工作可靠。价格便宜、维护方便防火防爆；电动是以电动机构进行操作的、将电流信号转换为相应轴角位移或直线位移、去控制调节机构以实现自动调节、信号传输速度快、传输距离远、但其结构复杂、推力小等缺点、大大限制了其应用。液动执行器最大的特点是推动力大，但在实际工业中的应用较少。14-2答：1）执行器一般由执行机构和调节机构两部分组成；2）执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号量，产生相应的推力或位移，对调节机构产生推动作用；调节机构是执行机构的调节装置，最常见的调节机构是调节阀，它受执行机构的操纵，可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。