控制仪表及装置——考试复习题

简答题5X8=40分第1章概论1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节P1输入环节；输出环节；反馈环节等2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种形式 P2按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式等。

工业上普遍使用电动和气动控制仪表；按信号类型分类:分为模拟式和数字式两大类；按结构形式分类:单元组合式控制仪表,基地式控制仪表,集散型计算机控制系统,现场总线控制系统。

3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种目前工业上普遍使用的是哪两种 P2过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为电动、气动、液动和机械式等。

工业上普遍使用电动和气动控制仪表。

4.数字式控制仪表的特征有哪些~其传输信号为断续变化的数字量，可以进行各种数字运算和逻辑判断，功能完善性，能优越，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。

5. 变送单元的作用是什么它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

6. 控制单元的作用是什么将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

7. 执行单元的作用是什么它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

8. 现场总线控制系统的特征 P3其特征为：现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。

9. 信号制是指什么P3-4。

信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

10. 制定信号制的目的是什么P3-4达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。

11. 气动仪表的信号标准P3-4*14.现场与控制室仪表之间宜采用什么信号 P4-5现场与控制室仪表之间宜采用直流电流信号。

15. 直流电流信号有哪些优缺点P4-5优点：a、直流比交流干扰少b、直流信号对负载的要求简单c、电流比电压更利于远传信息缺点：a、多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联b、任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号c 、仪表无公共接地点，须浮空工作。

16. 控制室内部仪表之间宜采用什么信号P4-5控制室内部仪表之间宜采用直流电压信号。

17. 直流电压信号有哪些优缺点P4-5优点：a、任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。

b、各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。

缺点：其接收仪表的输入阻抗要足够高18.<19.控制系统仪表之间典型联接方式是什么P5Io：发送仪表的输出电流Ro：发送仪表的输出电阻Ri：接收仪表的输入电阻R ：电流∕电压转换电阻，Io=4～20mA时R取250Ω。

@18.从仪表整体结构上看，模拟式控制仪表的两种构成形式是什么a、仪表整机采用单个放大器，其放大器可由若干放大器或不同的放大器串联而成。

b、整机由数目不等的运算放大器电路以不同形式组装而成。

19. 采用单个放大器的仪表分析方法的特点a、在满足KKf >>1的条件时，仪表的输出与输入关系仅取决于输入部分的特性和反馈部分的特性。

b、在满足KKf>>1的条件时，放大器的净输入e趋向于零(e→0)。

20. 采用运算放大器的仪表分析方法特点a、输入电阻Ri=；b、输出电阻Ro=0；c、开环电压增益Ko=；-d、失调及其漂移为零。

两条重要的结论：1〉差模输入电压为零，即Vd=0 或VT=VF；2〉输入端输入电流为零，即IbT=0, IbF=0;21. 仪表中常用的运算放大器电路有哪四种见笔记a、反相端输入b、同相端输入c、差动输入d、电压跟随器22. 反相端输入运算放大器电路特点a、输出电压与输入电压成正比，其比例系数为R2/R1；b、输出与输入极性相反；c、反相端不接地，但VF=0，故称反相端为“虚地”；#d 、输入电阻约等于输入回路电阻R1；e 、输入回路电流Ii ，全部流经反馈回路，即If =Ii 。

23. 同相输入运算放大器电路特点a 、输出电压与输入电压成正比，其比例系数为（1+R2/R1）；b 、输出与输入极性相同；c 、同相端和反相端存在共模电压VC =Vi ；d 、输入电阻等于运算放大起本身的共模输入电阻，其值很大，通常为1～500M 。

24. 差动输入运算放大器电路特点a 、在满足电阻匹配条件时，差动输入放大器电路的输出电压仅仅取决于两个输入电压之差（ViT -ViF ），即这种电路只放大差动信号，不放大共模信号，且与差动信号Vid 成正比，比例系数为R2/R1。

输出电压与差动信号极性相同。

在仪表线路中，往往取 R1=R3、R2=R4，形成所谓对称差动运放电路。

b 、运算放大器输入端存在共模电压：}25. 电压跟随器特点输入电阻高；输出电阻低。

它在仪表电路应用中，起隔离作用。

第2章 调节器26. 何为调节器的调节规律 P12调节器的调节规律 就是调节器的输出信号随输入信号(偏差)变化的规律。

这个规律常常称为调节器的特性。

27.调节器的基本调节规律有哪些a 、比例控制规律b 、比例积分控制规律c 、比例微分控制规律d 、比例积分微分控制规律28. 比例调节规律的特点a 、比例控制作用及时迅速b 、控制量的输出会发生变化不是原来的数值c 、存在残余偏差 —— 余差29. 积分作用的特点}积分作用的输出与偏差对时间的积分成比例关系。

积分作用具有“慢慢来”的特性30. 如何防止积分饱和P33a 、在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，暂时去掉积分作用。

b 、在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，使积分作用输出不继续增加。

31. 微分作用的特点输入偏差变化的速度越大，则微分作用的输出越大，然而对于一个固定不变的偏差不管这个偏差有多大，微分作用的输出总是零。

32.变送器的作用 P41在自动检测和调节系统中，将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供显示、记录或调节之用。

33. 变送器按照被测参数分类有差压变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器、温度变送器等iTC V R R R V 434+=4321R R R R =34. 模拟式变送器的构成原理及结构图 P41<模拟式变送器组成部分：测量部分、放大器、反馈部分、零点调整和零点迁移。

结构图如3-1所示图3-1 模拟式变送器结构图35.模拟式变送器的输入输出关系曲线和关系式P41)(01z x K KK Ky i f++=式中：Ki ：测量部分的转换系数K 放大器放大系数Kf 反馈部分反馈系数 图3-2 模拟式变送器的理想输入输出特性36.数字式变送器的构成原理P211 }智能式变送器由硬件和软件两部分构成。

智能式变送器的硬件构成：图3-3 智能式变送器的硬件构成框图智能式变送器软件构成：A/D 采样程序 量程转换程序 工程量变换程序 滤波程序误差校正程序 D/A 输出程序 通讯程序 辅助功能程序》智能式变送器还配置有手持终端。

37．变送器的量程调整P42量程调整：使变送器的输出信号上限值 y max与测量范围的上限值 xmax相对应。

量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号y 与输入信号x 之间的比例系数。

图3-4 变送器量程调节前后输入输出特性模拟式变送器的量程调整方法：由f f iK z x K K y 0+=知改变反馈部分的反馈系数K f；或者改变测量部分转换系数K i。

智能式变送器的量程调整方法：由软件实现。

38. 变送器的零点调整和零点迁移P42使变送器的输出信号下限值ymia与测量范围的下限值xmia相对应，在xmia=0时，称为零点调整，在xmin≠0时，称为零点迁移。

零点调整使变送器的测量起始点为零。

|零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值：当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。

图3-5 变送器零点迁移前后输入输出特性模拟式变送器的零点调整和零点迁移方法：由ff iK z x K K y 0+=知改变放大器输入端上的调零信号z 智能式变送器的零点调整和零点迁移方法：由软件实现 。

39. 如何提高仪表的测量精度P42零点迁移 + 量程调整可以提高仪表的测量精度。

40. 电容式差压变送器线性化的原因R52^原因：传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系。

41. 模拟式变送器非线性补偿方法有哪二种R691. 使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性2. 使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性 42. 何为四线制何为二线制四线制：供电电源和输出信号分别用二根导线传输二线制：二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号图3-6 二线制和四线制变送器43. 二线制优点}节省连接电缆、有利于安全防爆和抗干扰。

44. 智能式变送器的信号传输方式R212智能式变送器采用双向全数字量传输信号，即现场总线通信方式；目前广泛采用一种过渡方式，即在一条通信线缆中同时传输4~20mA ADC 电流信号和数字信号，这种方式被称为HART 协议通信方式。

45. 差压变送器的作用P43用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。

46. 差压变送器按照检测元件分类有膜盒式差压变送器 电容式差压变送器 扩散硅式差压变送器 振弦式差压变送器 电感式差压变送器等47. 分析电容式差压变送器测量部件的工作机理，推导其关系，说明其特性。

P52-3；34~5步推导,3行结论！ 48. 说明扩散硅式差压变送器的工作原理（包括：传感器与供电电路，前置电压放大器， 《电压电流转换器）。

（给出扩散硅式差压变送器原理电路图）P60-61工作原理：扩散硅压阻传感器的应变电阻阻值在P 作用下发生变化，使硅桥产生不平衡电压U s，再经前置放大并转换成I o输出。

图3-11 扩散硅式差压变送器构成方框图49．执行器在自动控制系统中的作用P82接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，从而达到调节流量的目的。

50．为什么说执行器是调节系统的薄弱环节执行器的工作、使用条件恶劣，是调节系统的薄弱环节。

51. 执行器的构成各部分的作用R99\执行器由执行机构和调节机构两个部分构成执行机构：根据输入信号的大小产生相应的输出力或位移去推动调节机构动作。

调节机构：在执行机构的作用下使阀芯产生一定位移，即使执行器开度发生变化，达到调节被控介质流量的目的。

52.执行器按使用的能源形式分类有R98气动执行器：控制气动调节阀电动执行器：控制电动调节阀53. 气动调节阀的特点P103优点：结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、价格便宜和防火防爆。