自动化仪表与过程控制部分课后习题答案

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、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。

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。在什么情况下要做零点迁移？

答：a、结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。

b、工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号。

c、由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿。桥路左臂由稳压电压电源Vz（约5v）和高电阻R1（约10K欧）建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu，在Rcu上产生一个电压，此电压与热电动势Et 串联相接。当温度补偿升高时，热电动势Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿。

d、当变送器输出信号Ymin下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移。

1-4定义：第十五页第二段

工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆，形成强大的磁场。造成信号的不稳。

共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号，是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位，由两个地之间的电势即共模干扰源产生的

在现场中，被测信号与测量仪器间相距很远。这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏，对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表

共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，共模干扰幅度大、频率高、还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。消除共模干扰的方法包括：

（1）采用屏蔽双绞线并有效接地

（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽

（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线

（4）不要和电控锁共用同一个电源

（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)

2-3 PID调节器中，比例度p，积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd分别有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若令Ti 取∞，Td取0，分别代表调节器处于什么状态？

答：1在比例积分运算电路中，RI,CI组成输入电路，CM为反馈元件

1）比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下，能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数。

2）积分时间Ti=RICI Ti愈小，由积分作用产生一个比例调节效果的时间愈短，积分作用愈强。Ti越大，积分作用越弱。

3）积分增益Ki=CM/CIXA A 为放大器增益，Ki越大，调节静差越小。

比例微分运算电路中，由Rd Cd及分压器构成无源比例微分电路

4）kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比。

5）微分时间Td=KdRdCd

2,Ti取无穷时，调节器处于PD状态。Td取零时调节器处于PI状态。

2-5调节器为什么必须有自动/手动切换电路？怎样才能做到自动/手动双向无扰切换？

为了适应工艺过程启动、停车或发生事故等情况，调节器除需要“自动调节”的工作状态外，还需要在特殊情况时能由操作人员切除PID运算电路，直接根据仪表指示做出判断，操纵调节器输出的“手动”工作状态。

在DDZ-III型调节器中，自动和手动之间的平滑无扰切换是由比例积分运算器上的开关S1实现的，如下图所示

其中开关接点“A”为自动调节；“M”为软手动操作；“H”为硬手动操作。

切换分析：

“A”→“M”为保持，无扰切换。

“M”→“A”：S1、2在M，S2把CI接VB，VO2以10V起对CI充

电，但CI右端电位被钳位不变（10V），A3的V-≈V+

=10V，当“M”→“A”，两点电位几乎相等，所以为

无扰切换。

“M”→“H”：断开前，必然先断开S4，M为保持。切换后，

接入“H”，V-与RH的电位相同时，则为无扰切换，所

以切换前应平衡RPH，有条件无扰切换。

“H“→”M“：切换后，S41~S44瞬间是断开的，CM和V-为

保持状态，所以为无扰切换。

第四章

4-2调节阀根据结构分为九个大类：(1)单座调节阀；适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合(2)双座调节阀；适用于泄漏要求不严、工作压差大的干净介质场合(3)套筒调节阀；适用于单座阀场合(4)角形调节阀；适用于泄漏要

求些 压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调节阀；用于分

流和合流及两相流、温度差不大于150 ℃的场合(6)隔膜阀；适用于不干净介质、弱腐蚀介质的两位切断场合(7)蝶阀；适用于不干净介质和大口径、大流量、大压差的场合(8)球阀；适用于不干净、含纤维介质、可调比较大的控制场合(9)偏心旋转阀。故适用于不干净介质、泄漏要求小的调节场合执行机构是执行器的推动部分规则P178 最顶上一段

4-6具有一定的防燃防爆措施安全火花：不会引起引燃、爆炸等事故的火花Nullnull

4-3 什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性？为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要？

答：①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。

在各种具体的使用条件下，阀芯位移对流量的控制特性，称为工作流量特性。②从自动控制的角度看，调节阀一个最重要的特性是他的流量特性，即调节阀阀芯位移与流量之间的关系，值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响

5-1.为什么说研究自动控制系统的动态比研究其静态更为重要？

答: 再连续生产过程中，最基本的关系是物料平衡和能量平衡，在静态条件下，单位时间流图对象的物料或能量等于从系统中流出的物料或能量，然而，对象的动特性是研究参数随时间而变化的规律，在动态条件下，物料平衡和能量平衡的关系是：单位时间内进入系统的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）储存量的变化率

5-3测定对象动特性飞升曲线的方法及注意要点。

答：飞升特性是指输入为阶越函数时的输出量变化曲线。采用时域方法，输入量作阶越变化，测绘输出量随时间变化曲线就得到飞升特性。实验时，可以让对象在某一稳态下稳定一段时间后，快速的改变它的输入量，是对象达到另一稳定状态。

注意要点：①采取措施防止其他干扰的发生，否则将影响实验结果。

②为克服其他干扰影响，同一飞升曲线应重复测试两三次。

③求出其中合理部分的平均值，据此平均曲线来分析对象的动态特

性。

④需特别注意被调量离开起始点状态时的情况，应准确记录加入阶

越作用的计时起点，以便计算对象滞后的大小。

6-4.何谓单回路调节系统？单回路调节系统适用于哪些场合？

答：单回路调节系统，一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数恒定，而调节器只接收一个测量信号，其输出也只是控制一个执行机构。在一