自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案
自动检测技术思考题与习题答案
第一部分思考题与习题答案 1.单项选择题1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为C 级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买B 级的压力表。
A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D.1.5 2）某采购员分别在三家商店购买100kg 大米、10kg 苹果、1kg 巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。
B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 A.绝对误差3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。
A.3 倍 B.10 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍4）用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V 左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于D 。
用该表直流电压档测量 5 号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于A 。
B.粗大误差C.随机误差D.动态误差A.系统误差5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了D 。
A.提高精度 B.加速其衰老C.测试其各项性能指标 D.提高可靠性 2.各举出两个非电量电测的例子来说明1）静态测量；2）动态测量；3）直接测量；4）间接测量；5）接触式测量；6）非接触式测量；7）在线测量；8）离线测量。
3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5 级，试求：1）该表可能出现的最大绝对误差为A 。
A. 1℃B. 0.5℃C. 10℃D. 200℃，100℃时的示值相对误差为2）当示值为20℃时的示值相对误差为B C 。
B. 5％ C. 1％D. 10％?4.欲测240V 左A. 1℃右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V 电压表，其精度应选 B 级。
《自动检测技术（第3版）》习题与思考题解答（9）
习题与思考题解答（第9章） １．什么是霍耳效应？解：在置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍耳效应。
利用霍耳效应制成的元件称为霍耳传感器。
２．为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍耳元件？解：载流体的电阻率 ρ 与霍耳系数 R H 和载流子迁移率 μ 之间的关系为H =R ρμ 霍耳电压 U H 与材料的性质有关。
材料的 ρ、μ 大，R H 就大。
金属 μ 虽然很大，但 ρ很小，故不宜做成元件。
３．为什么霍耳元件一般采用Ｎ型半导体材料？解：在半导体材料中，由于电子的迁移率比空穴的大，即 μn ＞μp ，所以霍耳元件一般采用Ｎ型半导体材料。
４．霍耳灵敏度与霍耳元件厚度之间有什么关系？解：霍耳电压 U H 与元件的尺寸有关。
根据式H 1=K nqd，d 愈小，K H 愈大，霍耳灵敏度愈高，所以霍耳元件的厚度都比较薄，但 d 太小，会使元件的输入、输出电阻增加。
5．一块半导体样品如图9-1所示，其中d =1.0mm ，b =3.5mm ，l =10mm ，沿 x 方向通以I =1.0mA 的电流，在z 轴方向加有B =100T 的均匀磁场，半导体片两侧的电位差U =6.55mV 。
（1）这块半导体是正电荷导电（P 型）还是负电荷导电（N 型）？（2）求载流子浓度为多大？解：1）根据图9-1应是N 型半导体。
2）由于 H H =U K IB得出32H H 36.5510= 6.55101.01010V A T 0U K IB ---⨯==⨯⨯⨯ ／（） 设载流子浓度为 n ，由于H 1=K nqd，则 2432032193H 110.09510/m 95010/m 6.5510 1.60210110n K qd ---===⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯个个6．某霍尔元件尺寸为L =10mm ，W =3.5mm ，d =1.0mm ，沿L 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于L 和W 的方向加有均匀磁场B =0.3T ，灵敏度为22V ／（A ·T ），试求输出霍尔电势及载流子浓度。
自动检测技术及应用(第3版)》梁森习题答案第7章
自动检测技术及应用（第3版）》梁森习题答案第7章第7章章节标题本章节将介绍自动检测技术的应用，包括图像处理、语音识别和数据分析等方面的应用。
7.1 图像处理的应用图像处理是自动检测技术中最常见的应用之一。
通过图像处理技术，可以对图像中的各种特征进行分析和提取，从而实现对图像内容的理解和识别。
7.1.1 图像分类和识别图像分类和识别是图像处理中的关键任务之一。
通过对图像进行特征提取和模式识别，可以对图像进行分类，并自动识别图像中的物体、人脸、文字等。
7.1.2 图像分割和边缘检测图像分割和边缘检测是图像处理中常用的技术之一。
通过将图像分割为不同的区域，并检测出图像中的边缘，可以对图像进行进一步的处理和分析。
7.1.3 图像增强和去噪图像增强和去噪是图像处理中常用的预处理技术。
通过对图像进行增强和去噪，可以提高图像的质量，并减少图像中的噪声。
7.2 语音识别的应用语音识别是自动检测技术中另一个重要的应用领域。
通过对语音信号进行分析和处理，可以实现对语音内容的识别和理解。
7.2.1 语音识别的基本原理语音识别的基本原理是通过对语音信号进行特征提取和模式匹配，实现对语音内容的识别和分类。
7.2.2 语音识别的应用领域语音识别的应用领域非常广泛。
在娱乐、智能助手、安防等领域都有语音识别技术的应用。
7.3 数据分析的应用数据分析是自动检测技术中另一个重要的应用领域。
通过对大量的数据进行分析和挖掘，可以发现其中的规律和模式，从而对数据进行有效的管理和利用。
7.3.1 数据预处理和清洗在数据分析过程中，数据预处理和清洗是非常重要的步骤。
通过对数据进行清洗和处理，可以消除数据中的噪声和异常值，提高数据的质量。
7.3.2 数据挖掘和模式识别数据挖掘和模式识别是数据分析中的核心任务。
通过对数据进行挖掘和分析，可以发现数据中的规律和模式，并使用这些模式来预测和分类数据。
结语本章为读者介绍了自动检测技术在图像处理、语音识别和数据分析等方面的应用。
《自动检测技术（第3版）》习题与思考题解答（7）
习题与思考题解答（第7章）1．什么是金属导体的热电效应？热电势由哪几部分组成？热电偶产生热电势的必要条件是什么？解：将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电动势。
该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。
这种现象称为热电效应。
热电势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。
热电偶产生热电势的必要条件是热电极为两种不同成分的导体，两结点分别置于不同的温度场中。
2．常用热电偶有哪几种？所配用的补偿导线是什么？选择补偿导线有什么要求？解：我国生产的符合IEC标准的热电偶有六种，分别是：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-康铜热电偶、铁-康铜热电偶以及铜-康铜热电偶。
非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。
上述热电偶所配用的补偿导线见下表：补偿导线实际上是一对化学成分不同的导线，要求在0～150°Ｃ温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。
3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
解：1）均质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零。
根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同（称为同名极检验法），也可以检查热电极材料的均匀性。
2）中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。
中间导体定律在实际应用中有着重要的意义，它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。
3）标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。
标准电极定律是一个极为实用的定律。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。
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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？ 答：1）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。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数：1100%()y y σ=⨯∞ 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差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s t ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±（2%±）范围内所需要的时间；振荡频率n ω：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；上升时间p t ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间； 峰值时间p t ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料 (2)
=+平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间平均故障修复时间1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程:量程=测量上限值—测量下限值1.２．３灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 灵敏度Y U∆=∆ 1。
2.4误差绝对误差：∆max δ绝对误差 = 示值-约定真值相对误差:δ相对误差(％)= 绝对误差/约定真值引用误差:max δ引用误差（％)= 绝对误差/量程最大引用误差:最大引用误差（％) = 最大绝对误差/量程允许误差:最大引用误差≤允许误差1.2。
5精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。
精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小,精度越高1。
2。
8可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题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。
过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案
第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。
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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？ 答：1）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。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数：1100%()y y σ=⨯∞ 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差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s t ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±（2%±）范围内所需要的时间；振荡频率n ω：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；上升时间p t ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间； 峰值时间p t ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
过程控制与自动化仪表-第三版-课后答案
答:
过程控制系统设计的主要步骤:
１。确定控制目标；
２．选择被控参数;
3。选择控制量;
４。确定控制方案；
5。选择控制策略;
6．选择执行器;
7.设计报警和联锁保护系统;
8.系统的工程设计;
9．系统投运、调试和整定调节器的参数。
（8）通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
答：
过程控制系统按结构不同主要分为三类:
1。反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的,偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统.
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的,扰动是控制的依据．由于没有被控量的反馈,所以是一种开环控制系统。由于是开环系统,无法检查控制效果，故不能单独应用.
过程控制系统的一般性框图如图1－1所示:
图1—1过程控制系统的一般性框图
(３）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?
答:
各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0．0２~０.1MPａ；电动Ⅲ型:4～2０ｍAＤＣ或1~5V ＤＣ.
２)数字式仪表的信号:无统一标准。
（４)试将图1—2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答:
体积流量是以体积表示的瞬时流量.质量流量是以质量表示的瞬时流量。瞬时流量和累积流量可以用体积表示，也可以用重量或质量表示。
瞬时流量:单位时间内流过工艺管道某截面积的流体数量．
累积流量:某一段时间内流过工艺管道某截面积的流体总量。
(12）某被测温度信号在４0~８0℃范围内变化，工艺要求测量误差不超过±１％，现有两台测温仪表，精度等级均为0。5级,其中一台仪表的测量范围为0～100℃，另一台仪表的测量范围为０～２00℃，试问：这两台仪表能否满足上述测量要求？
测试技术课后答案全集—第三版
《绪论》0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
答：我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。
1．基本单位根据国际单位制(SI)，七个基本量的单位分别是：长度——米(Metre)、质量——千克(Kilogram)、时间——秒(Second)、温度——开尔文(Kelvn)、电流——安培(Ampere)、发光强度——坎德拉(Candela)、物质的量——摩尔(Mol>。
它们的单位代号分别为：米(m))、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。
国际单位制(SI)的基本单位的定义为：米(m)是光在真空中，在1／299792458s的时间间隔内所经路程的长度。
千克(kg)是质量单位，等于国际千克原器的质量。
秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射9192631770个周期的持续时间。
安培(A)是电流单位。
在真空中，两根相距1m的无限长、截面积可以忽略的平行圆直导线内通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为1A。
开尔文(K)是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的1／273．16。
摩尔(mol)是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0．012kg碳-12的原子数目相等。
使用摩尔时，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。
坎德拉(cd)是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1／683W／sr。
2．辅助单位在国际单位制中，平面角的单位——弧度和立体角的单位——球面度未归入基本单位或导出单位，而称之为辅助单位。
辅助单位既可以作为基本单位使用，又可以作为导出单位使用。
它们的定义如下：弧度(rad)是一个圆内两条半径在圆周上所截取的弧长与半径相等时，它们所夹的平面角的大小。
自动检测技术___马西秦主编_第三版_思考与习题
思考题与习题解马西芹第一章、思考题与习题1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。
答：1、检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。
2、传感器部分的作用：是把被测量变换成另一种与之有确定的对应关系，并且便于测量的量的装置。
测量电路部分的作用：是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
显示记录装置部分的作用：是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。
2、非电量的电测法有哪些优点?答：P33、测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法?如何进行?答：1）、采用微差式测量；2）、微差式测量是综合零位式测量和偏差式测量的优点而提出的一种测量方法。
基本思路是：将被测量x的大部分作用先与已知标准量N的作用相抵消，剩余部分即两者差值Δ=x-N。
这个差值再用偏差法测量。
微差式测量中：总是设法使差值Δ很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。
即使差值的测量精度不高，但最终结果仍可达到较高的精度。
例如：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U。
可表示为U0=U+ ΔU，其中ΔU是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。
如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U。
的要求，因此对ΔU这个小量造成的U0的变化就很难测准。
当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如图1-3所示的微差式测量。
微差式测量：⑴、微差式测量电路图中；①、使用了高灵敏度电压表：毫伏表和电位差计；②、Rr和E分别表示稳压电源的内阻和电动势；③、RL表示稳压电源的负载；④、E1、R1和Rw表示电位差计的参数。
⑵、微差式测量过程①、在测量前调整R1，使电位差计工作电流I1为标准值。
②、然后使稳压电压负载电阻RL为额定值，调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。
③、正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动所引起的稳压电压输出电压U0的微小波动值ΔU即可由毫伏表指示出来。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
体积流量是以体积表示的瞬时流量。质量流量是以质量表示的瞬时流量。瞬时流量和累积流量可以用体积表示，也可以用重量或质量表示。
瞬时流量：单位时间内流过工艺管道某截面积的流体数量。
累积流量：某一段时间内流过工艺管道某截面积的流体总量。
（12）某被测温度信号在40~80℃范围内变化，工艺要求测量误差不超过±1％，现有两台测温仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围为0~100℃，另一台仪表的测量范围为0~200℃，试问：这两台仪表能否满足上述测量要求?
b）具有温度、静压补偿功能，以保证仪表精度；
c）具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通信；
d）具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位换算和有关信息的存储等功能。
2）硬件构成分为6部分：传感器部分，A/D转换器，CPU，HART通信部分，数/模转换及电压调整电路，监控电路。
（9）温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时有哪些不同？
b）软件分为系统程序和功能模块两大部分。系统程序使变送器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各部分之间的管理；功能模块提供了各种功能，用户可以通过选择以实现所需要的功能。
（8）1151智能式差压变送器有哪些特点？它的硬件构成有哪几部分？
答：
1）1151智能式差压变送器具有如下特点：
a）测量精度高，基本误差仅为±0.1％，而且性能稳定、可靠；
答：
由题可得：这两台仪表均不能满足上述测量要求。
（13）热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其补偿方法常采用哪几种？
3.前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。
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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？ 答：1）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。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数：1100%()y y σ=⨯∞ 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差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s t ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±（2%±）范围内所需要的时间；振荡频率n ω：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；上升时间p t ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间； 峰值时间p t ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
答：
各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：
加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：
答：
由题可得：被测信号为12毫伏。
（7）智能温度变送器有哪些特点？简述TT302温度变送器的工作原理。
答：
1）智能温度变送器特点为：
a）通用性强；
b）使用灵活；
c）多种补偿校正功能；
d）控制功能；
e）通信功能；
f）自诊断功能；
2)TT302温度变送器的工作原理：
a)在结构上，它由输入模板、主电路模板和显示器三部分组成。其中，输入模板由多路转换器（MUX）、信号调理电路、A/D转换器和隔离部分组成。主板由微处理器系统、通信控制器、信号整形电路、本机调整和电源等组成，它是变送器的核心部件。显示器为液晶式微功耗数字显示器，可显示四位半数字和五位字母。
答：
直流毫伏信号与热电偶信号的两点区别是输入信号由直流毫伏信号变为热电偶的热电动势信号，该信号会随热电偶冷端温度的变化而变化，因而需要对其进行矫正，其矫正电压由铜电阻变化的阻值来提供。而热电阻信号由于其他不同：它用三限制接入电路取代了冷端温度补偿电路。对铂电阻测温进行了非线性校正。非线性校正不是采用折线拟合方法而是采用正反馈方法。
（2-1）
相对误差：相对误差一般用百分数给出，记为 ，如式（2-2）所示：
（2-2）
引用误差：引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。它是相对仪表满量程的一种误差，一般也用百分数表示，记为 ，如式（2-3）所示：
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
（8）1151智能式差压变送器有哪些特点？它的硬件构成有哪几部分？
答：
1）1151智能式差压变送器具有如下特点：
a）测量精度高，基本误差仅为±0.1％，而且性能稳定、可靠；
3
（1）举出你所见到的过程控制系统的实例，并指明其被控过程、被控参数、控制参数（或控制介质）、干扰作用，画出其控制流程图和系统方框图。
略
（2）试举你所见到的前馈-反馈复合控制系统的实例，画出其控制流程图和系统方框图。
略
第
1
（1）简述过程参数检测在过程控制中的重要意义以及传感器的基本构成。
答：
1）过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、成分等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量的生产安全，并使生产过程按最优化目标进行。要想对过程参数实行有效的控制，首先要对他们进行有效的检测，而如何实现有效的检测，则是有检测仪表来完成。检测仪表是过程控制系统的重要组成部分，系统的控制精度首先取决与检测仪表的精度。检测仪表的基本特性和各项性能指标又是衡量检测精度的基本要素。
答：
由题可得：这两台仪表均不能满足上述测量要求。
（13）热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其补偿方法常采用哪几种？
超调量：第一个波峰值 与最终稳态值y（ ）之比的百分数：
最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；
静差，也称残余偏差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；
过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案
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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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答：1）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。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；超调量：第一个波峰值与最终稳态值y（）之比的百分数：最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差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：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的（）范围内所需要的时间；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；上升时间：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；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。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
3)仪表的精度与最大引用误差直接有关。
（3）某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃，它的最大绝对误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级；
答：
根据题意可知：最大绝对误差为±2℃
则精度等表测量的上下限为100℃~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？
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；
上升时间 ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；
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。
（6）误差积分指标有什么缺点？怎样运用才较合理？
答：
误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。因此，通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分为最小。
图1-6控制系统流程图
答：
1）图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q1（流量）来实现液位控制的作用。
2）框图如图1-7所示：
图1-7控制系统框图
3）控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e(t)、控制量u(t)；执行器输入输出分别为：控制量u(t)、操作变量Q1(t)；被控对象的输入输出为：操作变量Q1(t)、扰动量Q2(t)，被控量h；所用仪表为：控制器（例如PID控制器）、调节阀、液位测量变送器。
3.前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案
第1章思考题与习题1．基本练习题(1）简述过程控制的特点。
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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
过程控制系统的一般性框图如图1—1所示:图1—1过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0。
02 ~0。
1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC.2)数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1—2加热炉控制系统流程图用方框图表示.答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示:图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答：1）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.2)各自定义为：衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n；超调量：第一个波峰值与最终稳态值y（)之比的百分数：最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度;静差，也称残余偏差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：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的（）范围内所需要的时间；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；上升时间:系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；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。
（6)误差积分指标有什么缺点?怎样运用才较合理？答：误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率.因此，通常先确定衰减率,然后再考虑使某种误差积分为最小.（7)简述过程控制系统的设计步骤。
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1基本知识引论课后习题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 温度检测课后习题4.1国际实用温标的作用是什么？它主要由哪几部分组成？答：作用：由其来统一各国之间的温度计量。
国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式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)=11.30mV E(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)= 1.0002mv E （750,0）=31.1082mv所以，E（750,25）=31.1082-1.0002=30.1080mv 4.5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4.6在热电偶测温电路中采用补偿导线时，应如何接线？需要注意哪些问题？答：正接正，负接负。
注意的问题：1.型号与极性不能接反2.补偿导线和热电偶相连的两个接点温度要相同，以免造成不必要的误差 3.补偿导线要引到温度比较恒定的环境（机械零点补偿）4.不要和强电或其他干扰源，平行走线。
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。
4.8由各种热敏电阻的特性，分析其各适用什么场合？答：正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性的增大；适用场合：负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小；适用场合：可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
4.9分析接触测温方法产生测温误差的原因，在实际应用中有哪些措施克服？答：原因主要包括沿测温元件导热引起的误差和测温元件热辐射所引起的误差等；为了减少误差 ,应注意材料和结构及安装地点的选择 ,并尽可能在测温元件外部加同温屏蔽罩，加强测温传热器与测温物体间的热联系。
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。
4.11辐射测温仪表的表观温度与实际温度有什么关系？答：4.12某单色辐射温度计的有效波长λe=0.9µm，被测物体发射率ελT=0.6，测得亮度温度T L=1100℃，求被测物体实际温度？答：已知普朗克第二常数C2=1.4387×10-2m.k, λe=0.9µm,ελT=0.6, T L=1100℃=1373.5K。
1/T L-1/T=（λ/c2）ln(1/ελT)代入数据得T=1436.55K=1163.05℃4.13光纤温度传感器有什么特点？它可以应用于哪些特殊的场合？答：特点：灵敏度高；电绝缘性能好，可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电的全光型探头等。
适用场合：可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境5、压力检测课后习题5-1简述压力的定义，单位及各种表示方法答：单位面积收到的力；帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱垂直作用在单位面积上的力，其单位为Pa，（P=F/S）表示方法：绝对压力：被测介质作用在容器表面积上的全部压力大气压力：由地球表面空气柱重量形成的压力表压力：通常压力测量仪表是处于大气中，其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差。
真空度：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，其绝对值称为真空度。
差压：设备中两处的压力之差。
5-2答：101.325-0.05=101.275Mpa 101.325+0.3=101.625Mpa 350kpa5-3 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。
5-4答：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式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5.11、简述测压仪表的选择原则类型：其应满足生产过程的要求（需了解被测介质的情况，现场环境及生产过程对仪表的要求）量程：为保证测压仪表安全可靠的工作，仪表量程需根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的情况等条件来选取。
测量精度：生产过程中元件的被测压力的最大绝对误差应小于仪表的基本误差，可在规定的精度等级中确定仪表的精度。
测量压差的仪表适应注意工作压力的选择，应使其与被测对象的工作压力相对应。
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流量检测6-2以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计的工作原理。
v dVqdt椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、两个椭圆齿轮A/B 在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从而可以得知流体总流量6-3简述几种差压流量计的工作原理。
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6-5简述标准节流装置的组成环节及其作用。
对流量测量系统的安装有哪些要求？为什么要保证测量管路在节流装置前后有一定的直管段长度？（p76）答：6-6当被测流体的温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计的测量结果有何影响？6-7、用标准孔板测量气体流量，给定设计参数p=0.8kPa，t=20错误!未找到引用源。
，现实际工作参数p₁=0.4kpa，t₁=30错误!未找到引用源。
，现场仪表指示为3800错误!未找到引用源。
/h，求实际流量大小。
6-8、一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为1000d 错误!未找到引用源。
/h，不锈钢浮子密度为7.92g/错误!未找到引用源。
，现在用来测量密度为0.79g/错误!未找到引用源。