热工测量及仪表思考题部分答案

● 应用热电偶定律，试求图示三种热电极组成回路的总电势值，并指出其电流方向。

答：令镍铬热电极上任意点 A 的温度为55℃，于是热电势可由镍铬—镍硅（镍铝）（K 分度号）与镍铬—铜镍（康铜）（E 分度号）两组热电偶对接而成，所以：ΣE=E K （250，40）—E E （100，40）；

电流I 按热电势方向流动。

● 电子电位差计由哪几部分所组成? 试画出手动/自动电位差计的原理线路图，各部分功能？R2(Rcu)是

电子电位差计测量桥路中为自动补偿该仪表的冷端温度变化造成测量误差而设置的。其理论依据是什么? 当测量值为满量程时，电子电位差计和电子平衡电桥的测量桥路中的“A”点分别处于什么位置?为什么？

答：手动电位差计每个部分的功能：工作电流回路：产生（或形成）工作电流。工作电流标准化回路：对工作电流进行标准化操作。测量回路：较精确地测量未知电势。手动/自动电位差计及测量桥路图如下：

△U=E X - U AB U AB =U AC - U BC

满量程时A 点处于整个量程电阻的最右端；

R2(Rcu)补偿理论依据同热电偶冷端温度补偿器。

● 双金属温度计有哪些特点？

答：⑴结构简单，成本低廉；⑵坚固、耐用、耐振、读数指示明显；⑶精确度不高；⑷量程不能太小；⑸ 使用范围有限等。

● 电磁流量计的选用原则？

答：⑴被测流体必须是导电液体，它不能测量气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物质，也不能测量纯净水；⑵口径与量程的选择；⑶压力的选择；⑷温度的选择。

●当节流装置安装在水平或倾斜管道上，被测流体分别为液、气、蒸汽时，取压口位置应如何确定。为

什么？

答：⑴被测流体分别为液体时，为防止气泡进入导压管，取压口位置应处于向水平线下偏45°的位置以内，正、负取压口处于与管道对称位置（即正、负取压口在同一水平面上）；

⑵被测流体分别为气体时，为防止液体（冷凝液）进入导压管，取压口位置应处于向水平线上偏45°的位置以上，正、负取压口处于与管道对称位置（即正、负取压口在同一水平面上）；

⑶被测流体分别为蒸汽时，为保证冷凝器中冷凝液面恒定和正、负导压管段上的冷凝液面高度一致，正、负取压口处于与管道对称位置（即正、负取压口在同一水平面上）。

●试画出扩散硅固体压力变送器测量线路原理示意图，对线路原理示意图各电子元器件进行标注。说明

桥路中四个半导体压阻在测量桥路中的分布位置。

答：

标注如上图；R A、R B、R C、R D都是径向布置的；R A、R D分布在晶轴[110]（X ≈0）处；R B、R C分布在晶轴[100] 的α= 40˚～59 ˚31´处；上述分布的好处：输出信号增大，对提高整个变送器的灵敏度有利；具有温度补偿功能；可进一步减小非线性误差等。

●现场总线控制系统有哪些特点?智能化数字温度仪表具有哪些基本功能？模/数（A/D）转换器常用的

有哪几种？构成虚拟仪器有哪几个要素？锅炉炉膛火焰监视大致可分为哪几种类型？用电子皮带秤称煤时有哪些误差因素？

答：1、现场总线控制系统的特点：⑴数字化的信号传输；⑵分散的系统结构；⑶方便的互操作性；⑷开放的互联网络；⑸多种传输媒介和拓扑结构。

2、智能化数字温度仪表具有的基本功能：⑴适应多种温度传感器信号和各种电信号：①适应标准化热电偶的信号：B、S、K、E、R、J、N、T；②适应标准化热电阻的信号：Pt100、Pt10、Cu100、Cu50；③0～5V D.C；④0～10mA D.C；⑤4～20mA D.C等；⑵自动修正各类测量误差；⑶自动切换量程；⑷对信号进行比较复杂的计算和处理；⑸以多种形式输出信息，使输出方式灵活；⑹对仪表自身进行自检和故障监控；

⑺全开放式的用户自行设定界面，操作更便捷；⑻设定参数断电永久保留、参数密码锁定，以利现场分析；

⑼全数字化参考端温度自动补偿。

3、模/数（A/D）转换器常用的有：⑴双积分型（U-t转换型），属于间接法转换器；⑵电压频率转换型（U-f 转换型），属于间接法转换器；⑶脉冲宽度调制型，属于间接法转换器；⑷逐次比较电压反馈编码型，属于直接法转换器。

4、构成虚拟仪器的要素有四个：⑴计算机⑵软件⑶传感器和信号调理板卡⑷标准接口和通信总线。

5、锅炉炉膛火焰监视大致可分为下述五大种类型：⑴温度开关型；⑵差压开关型；⑶火焰棒型；⑷光学型：①紫外光敏管（UV 管）型；②光敏电阻（红外线和可见光）型；③光电池（硅光电池和光电二极管）型；摄像管（可见光黑白或彩色电视火焰图像）型；⑸声学或其他类型。

6、电子皮带秤称煤时误差因素有：(1)皮带摩擦力、张力和煤量不均匀等带来的重力计量误差；(2)皮带运输机空载时皮带厚度不均匀和皮带抖动，荷重传感器受不规测冲动带来的动态零点误差；(3)应变电桥桥臂电阻的热惯性误差。

● 压差式水位计由几部分组成?其中改进后的平衡容器有何特点?汽包内压力变化怎样解决? 答：平衡容器，差压变送器，显示仪表；

正负压室分开，正负压室引出管具有足够长的水平距离S ，正压室水温得到恒定，正压室多余的凝结水得以及时排走，结构尺寸得以完善；

引入压力补偿装置进行处理。

● 电接点水位计的的工作原理是什么？其输出信号，为何不能作为调节器的输入信号？

答：电接点水位计的工作原理为：利用水与蒸汽的电阻率相差极大的原理来工作的，即被水淹没的电接点处于低电阻，呈现导通状态，该处电路闭合（灯亮）。

电接点水位计存在断续量和虚假水位两大问题，其输出信号故而不能作为调节器的输入信号。

● Y-150压力表用扁平圆形截面弹簧管,其曲率半径R=52.3mm ，壁厚h=0.66mm ，长轴之半a=10.5mm ，

短轴之半b=3.22mm ，成形角γ = 240º，弹簧管选用材料为锡磷青铜QSn4-0.3，其中泊松系数μ=0.3，

弹性模量E=1.16*105MPa 。求:当压力为p=0.7 MPa 时，弹簧管的管端位移量是多少？ 答：求轴径比：a/b=10.5/3.22=3.26

查附表得管端系数α=0.467，β=0.121 计算主参数：

313.05.105.1066.03.522

=⨯⨯==

a

Rh λ 计算管端位移量W ：

2

22

2222)

cos 1()sin ()1(1λλλλβμ-+-+--=a a b bh R E p W

2

2222

353)240cos 1()240sin 240(*313.0121.0467.0*)

5.1022.31(*6

6.0*22.33.52*10*16.13.01*

7.0 -+-+--=

=3.63mm