仪表基础知识.docx

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仪表基础知识

测量仪表

第一章基本知识

1.测量、测量结果应包括那些

测量：

人们借助于专门设备通过实验的方法，把被测量与所采用的测量单位相比较得到其比值的过程。

测量结果：

包含有一定数值和相应的单位名称。

2.测量误差、真值、实际值

测量误差：

由于仪表本身的不准确性，使用者素质的高低，测量方法的优劣，环境条件的好坏等因素的影响和制约，使测量值与被测量的真实值之间总是存在着差异，这个差异就是测量误差。

真值：

被测量本身所具有的真实大小。

实际值：

标准表的测量值。

5.仪表误差有几种表示方法、含义各是什么、根据其性质，可分为哪三类误差，其内容是什么。

表示方法及含义：

绝对误差：

仪表测量示值与被测量的实际值之差δx=Ax–Ao；

相对误差：

仪表的绝对误差与被测量的实际值之比的百分数rx=δx/Ao×%；

引用误差：

仪表的绝对误差与仪表量程之比的百分数r=δx/Am×%；

误差分类及内容：

系统误差：

仪表本身有缺陷，使用不正确，客观环境条件改变等原因产生的误差。

有规律、数值固定或有一定规律的变化。

疏忽误差：

由工作中的疏忽大意造成。

其误差数值难以估计，远超过实际值；

偶然误差：

由测量中偶然因数引起的。

它决定着测量的精度，误差越小精度越高。

11.测量仪表质量指标有那些，如何利用这些指标判断仪表是否合格

精度：

仪表最大绝对误差δmax与量程Am之比的百分数为仪表的基本误差，

rm=δmax/Am×%而基本误差的允许值称为允许误差，允许误差去掉百分号的绝对值称为仪表的精度。

凡基本误差超出允许误差的仪表为不合格。

示值变差：

指对某一刻度点分别由上升和下降两个方向输入对应该点的同一输入量时，上升和下降示值之差的绝对值与仪表量程之比的百分数。

2=A上-A下/Am×%。

凡示值变差超出允许误差的仪表为不合格。

灵敏度：

仪表输出变化量△L与引起该变化量的输入变化量△X之比称为仪表的灵敏度S。

S=△L/△X

灵敏度表示仪表对被测量变化的反应能力，要求灵敏度与仪表允许误差相适应

13.为减少和防止测量系统附加误差，操作使用仪表人员应注意什么

正确操作和使用不得盲动，加强责任心杜绝读数和抄表失误。

.清楚仪表安装地点和环境，了解被测介质情况对测量结果的影响，正确分析和判断仪表示值。

注意观察仪表故障时的现象，事故状态下仪表的指示情况，以便做出正确的判断。

14.仪表校验的一般要求是什么

1.正确选用标准仪表的精度等级和量程，原则上标准仪表的允许误差不应超过被校仪表允许误差的三分之一，量程与之相适应或不超过被校表的25%。

仪表线路连接和管路连接应正确可靠。

仪表外观应完整无缺，附件应齐全。

仪表校验点应在量程内均匀选取，不得少于5点，并做上升和下降两个方向的校验。

必须做好校验记录，填写校验报告并作出是否合格的结论。

15.测量仪表由那些基本部分组成，各有什么作用

感受件；与被测对象直接联系的部件，（传感器、变送器、检测元件）

作用：

感受被测参数的变化，并将被测参数的变化转换成相应的信号输出。

要求：

输出信号只随被测参数的变化而变化，与被测参数为一一对应的单值函数关系，最好是线性关系。

19.中间件：

作用：

转换、处理、传送来自感受件的信号（温度变送器、配电器、信号隔离器、转换器）

功能：

远距离传送、放大、线性化处理，转变信号形式等。

20.显示件：

作用：

显示被测参数的测量结果（指示仪表、显示仪表、显示屏幕）

显示屏幕：

直接显示出被测参数值、生产工艺流程图形、参数变化曲线、瞬时值、累计值等。

18.加热炉生产中主要测量的工艺参数有那些，其物理意义是什么

温度：

表征物体冷热程度的物理量

压力：

垂直均匀作用于物体单位面积的力

流量：

单位时间内通过管道某一横截面积的物质量，为此物质量的瞬时流量。

21.什么是温标，各种温标是如何换算的

温标：

一个衡量温度的尺度。

摄氏温标把标准大气压下，冰的融点定为摄氏0度，把水的沸点定为100度，将冰的融点到水的沸点分为100等份，每份为1摄氏度。

用t表示温度，用℃表示单位；

开氏温标：

开尔文1度等于水三相点热力学温度的1/273.15。

开氏温度用T表示，单位用K表示。

开氏温标与摄氏温标的关系为:

t=T-273.15或℃=K-273.15

华氏温标：

在标34.准大气压下把冰的融点定为华氏32度，水的沸点定为华氏212度，中间分为180等份每等份为1华氏度，用t表示温度，用℉表示单位；

华氏温标与摄氏温标的关系为:

℉=9/5℃+32或℃=5/9（℉-32）

22.什么是绝对压力、表压力、大气压力、三者关系如何

绝对压力：

绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准的压力为绝对压力。

表压力：

绝对压力与大气压之差为表压，并以大气压为基准的仪表显示压力。

大气压力：

表压力大于零为正压，小于零为负压，表压为零则为当地大气压，标准大气压为0.101Mpa。

三者的关系为：

P绝=P表+P大气

23.什么是流量、累计流量、质量流量、体积流量

流量：

单位时间内通过管道某一横截面积的物质量，为此物质量的瞬时流量。

累计流量：

某一段时间里通过的流量总和；

质量流量：

用质量表示的流量如t/h、kg/h；用M表示

体积流量：

用体积表示的流量如m3/min；用Q表示

其关系为：

M=ρQ或Q=M/ρ

25.什么是物位，物位测量的目的

物位：

料仓和炉内固体物料堆积的高度或表面位置为料位，容器内的液体表面为液位，容器内两种互不相容物质的界面位置为界位，料位、液位、界位的总称，单位为m、mm；

物位测量的目的：

通过测量物位确定物料的数量和经济核算。

第二章温度测量仪表

27.什么是热电效应，热电势是怎样产生的

热电效应：

把两种不同成分的导体连在一起形成闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中将产生电动势，这种现象称为热电效应。

当同一导体两端温度不同时，高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比低温端跑到高温端要来得多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带负电。

28.叙述热电偶的测温原理

测温原理：

根据E（t.t0）=Et-Et0得，热电势E（t.t0）与热端温度呈单值函数关系，只要测得热电势的大小就可求得温度t的数值了。

29.热电偶的特点有那些

特点：

①.热电偶的热电特性是非线性的。

②.热电偶的热电特性由电极材料的化学成分、物理性能所决定，热电势的大小与电极材料和两端温度有关，与电极丝的粗细长短无关。

30.热电偶测温时为什么需要对冷端温度补偿

冷端温度补偿：

热电偶热电势的大小与热端和冷端的温度有关，只有在冷端温度恒定时，热电势才是热端温度的单值函数，而冷端温度的变化必然引起测量误差，未了消除此误差就必须进行冷端温度补偿，使冷端温度保持在某一恒定温度范围内使Et0为一常数。

31.热电偶在使用时应注意什么

使用补偿导线时必须与热电偶的型号一致，接线时正负极性不得接错。

热电偶的插入深度一定要满足测温需要，靠近被测物体，确包测量准确。

热电偶测管道介质时，49.插入深度以工作端超过管道中心线为益。

仪表的分度号必须与热电偶分度号一致。

使用中的热电偶要进行周期检定和校验。

32.分析热电偶的热电势比实际应有值小时的原因及处理方法

原因：

热电偶内部电极漏电（有短路现象），接线合内接线端子短路，热电偶偶丝变质或工作端损坏。

处理：

取出热电极查看原因，如因潮湿引起便将电极烘干，若绝缘管损坏就更换绝缘管，清理接线合内接线端子和接线，从新更换电极。

33.试述热电阻的测温原理

根据Rt=Rt0〔1+α（t-t0）〕的函数关系，只要保持Rt0和t0为常数，使Rt与t之间呈单值函数关系，电阻Rt的大小就反映出温度的高低。

35.分析热电阻引起示值为最大、负值和示值不稳定等故障的原因及处理方法

示值为最大：

热电阻或引出导线开路；处理方法：

修复或更换热电阻，检查电路并予以修复。

负值：

仪表与热电阻线路接错，热电阻短路；处理方法：

检查改正接线，修复或更换热电阻。

示值不稳定：

保护管内有金属销、积灰、接线柱间积灰引起间断短路；处理方法：

消除金属销，清出灰尘，或更换绝缘导管。

37.什么叫无纸记录仪，有什么特点

无纸记录仪：

没有普通记录仪的记录纸和记录笔，以微处理器为核心部件，有大容量的芯片可存放测量数据，用半导体存储器或软磁盘转存、存放的数据可通过人机界面进行各种处理和分析。

特点：

有多个输入通道，多类信号（热电偶、热电阻、直流电压、电流）均可输入，量程自定，多种显示，可带调节运算功能，可通过接口和上位机相连。

40.温度变送器由哪几部分组成，输出的标准信号是什么

组成：

由量程单元和放大单元组成，放大单元为通用，量程单元随品种、测量范围不同而不同。

标准信号：

4~20mADC或1~5VDC信号

41.温度变送器如何实现热电势与被测温度间非线性的线性补偿

线性补偿：

因热电偶的热电势性是非线性，而温度变送器反馈回路的反馈信号具有相似特性，极性相反，在放大器输入端两信号相减后，放大器输出信号与被测温度便呈线性关系。

42.试述智能温度变送器的工作原理

4~20mA

工作原理：

热电偶或热电阻输入信号经输入处理、冷端补偿后由放大器放大，经A/D模数转换后送入微处理单元进行线性处理和量程变换，再经D/A数模转换后输出4~20mADC标准信号，通过I/O输入输出通道输出数字信号。

43.简述测温系统的组成与工作过程

补偿导线铜导线通讯电缆

组成：

系统由热电偶、补偿导线、温度变送器、铜导线、（显示仪）数据采集站、通讯电缆、计算机等；

工作过程：

热电偶将被测温度转换成热电势EX，EX经补偿导线输入到温度变送器，温度变送器将输入信号进行冷端补正、放大、线性处理后输出4~20mADC标准电流或1~5VDC电压信号，再由铜导线传递到显示仪显示或传递给数据采集站，采集站将信号进行A/D转换后经通讯电缆输入计算机，计算机根据程序对信号进行储存、显示、打印等工作。

第三章压力测量仪表

44.为什么液柱高度可以表示压力大小

因为P=F/S而F=hSρg,所以P=hSρg/S,玻管内液体密度在常温下是不变的,ρ和g为已知常数,故液柱高度h可以表示压力P.

45.叙述弹簧管压力计的结构及其工作原理

结构：

由一弹簧管和一组传动放大机构,机芯（拉杆、扇形齿轮、中心齿轮）及指示机构（指针、圆盘分度尺）；

工作原理：

被测压力进入弹簧管使弹簧管的自由端向上扩张而产生位移，此位移经拉杆带动扇形齿轮逆时针、中心齿轮顺时针偏转，使与中心齿轮同轴的指针也做顺时针偏转，从而指针在圆盘分度尺上显示出被测压力P的数值。

特点：

弹簧管的自由端的位移与被测压力具有比例关系，因此弹簧管表盘压力的刻度是线性的。

46.电容式压力变送器由那些部分组成

组成：

测量部分和转换部分

47.电容式压力变送器”δ”室的工作原理

工作原理：

“δ”室具有完全相同的两室，每室有一金属膜片为固定电容极板，而测量薄膜片焊接在两固定电容极板之间为电容活动极板，并在膜片中间充满硅油以便传递压力，当被侧压力作用在测量膜片一侧时经硅油传递使测量膜片产生位移，从而改变了可动极板与固定极板间的距离，便引起电容变化并通过引线传给测量电路。

48.何谓变送器零点迁移,其作用是什么

零点迁移：

把变送器某一量程的起始点由零点值迁至某一数值。

正迁移：

将量程下限由零迁至某一正值。

负迁移：

将量程下限由零迁至某一负值。

作用：

可获得合适的量程，提高仪表测量精度和灵敏度。

49.压力变送器的校验方法

在连接好校验设备和线路，接通电源15~30min后，按以下顺序进行调零位、量程：

输入压力为零，调整零为电位器使输出为4mA（1V）输入压力上限值，调量程电位器使输出为20mA（5V），5反复调整零位、量程使之满足要求。

线性度：

输入50%量程压力值调线性度电位器使输出为12mA（3V），59.然后在调零位、量程使调零位、量程、线性度满足要求。

60.精度与变差：

将量程分为0%、25%、50%、75%、100%五点，分别输入起压力值，做上升、下降校验，检查输出电流（电压）的基本误差是否超出允许值。

50.智能终端BT200的作用是什么,如何与变送器连接

作用：

对智能变送器的零点、零点迁移、量程、测量单位等进行设定和修改，对智能变送器进行编程和组态。

连接：

利用变送器二线制直流电源兼信号线用叠加脉冲传递指令和数据，可在变送器接线端和控制室端子排上用BT200挂钩连接。

要求：

在线通讯的回路电阻应≥250Ω≤600Ω

51.硅谐振式传感器是怎样工作的

硅谐振式传感器利用在一块单晶硅芯片上一个在硅片中央，一个在硅片边缘的两个H型谐振梁在被测压力作用下，一个受压，一个受拉，使其原固有谐振频率发生不同的变化，利用测量两个谐振梁的频率差来得到被测压力的大小。

52.现场总线型变送器其特点是什么

现场总线：

指安装在过程现场的智能化自动化仪表和装置，与设置在控制室内的仪表控制设备连接起来的一种全数字化、双向串行多站的通讯网络。

特点：

它是现场总线控制系统FCS的基础，具有全数字结构，通讯标准与现场总线标准一致，双向传输串行，即能和上位机通讯又能和现场设备通讯，精度高、功能强，与上位机平等挂在总线上。

53.智能变送器的校验使用手持终端应注意什么

64.手持终端只能修改和设定智能变送器的零点、量程、迁移等参数。

65.智能变送器的线性度]精度与变差、必须通过用实际压力进行校验。

54.压力测量系统的组成及工作原理

P4~20mA

组成：

系统由取压装置、压力变送器、（显示仪）数据采集站、计算机等；

工作过程：

取压装置将被测压力P引入压力变送器，P经压力变送器转换为4~20mADC标准电流或1~5VDC电压信号输出，再由导线传递到显示仪显示或传递给数据采集站，采集站将信号进行A/D转换后经通讯电缆输入计算机，计算机根据程序对信号进行储存、显示、打印等工作。

第四章流量测量仪表

37.节流装置测量流量的原理

节流；流体在管道内流动的方向上设置一个固定的、有孔的局部阻力件，以造成流体的局部收缩，这种收缩现象称为节流。

原理：

流体在通过节流装置时，流体受到节流装置的阻挡，使速度能转换为压力能，使入口侧静压力P1升高，而边沿流束向中心加速，使中心速度增加经过节流装置后由于流动惯性流束继续收缩，流束收缩到最小，流速达最大，此处静压力P2最小，以后流束开始扩大，流速降低，直到流束重新充满管道，由此节流件前后产生一个静压差△P，（△P=P1-P2）△P的大小与流体流量Q呈开方关系，

Q=K√△PQ流体流量；K比例系数；△P节流件前后压差；

38.标准节流元件和非标准节流元件有那些，其区别是什么

标准节流元件：

有孔板、喷嘴、文丘利管。

非标准节流元件：

有双重孔板、1/4圆缺孔板。

区别：

标准节流装置有统一的图纸和计算公式，按统一标准规定设计、制造和安装，非标准节流装置是在设计制造后经个别标定才能使用。

39.标准节流元件的取压方式有那几种，安装孔板时，若孔板方向装反对流量计量有何影响

取压方式：

角接取压（环室取压、单独钻孔取压），法兰取压。

孔板方向装反：

差压下降，流量计量误差增大。

40.矢量机构差压变送器由那些部分组成

组成：

测量部分、转换部分

41.矢量机构差压变送器的工作原理

工作原理：

当被测差压信号分别作用在膜盒两侧时，在膜盒的连接片处产生一集中力，此力经杠杆传到矢量机构形成F1，矢量机构将F1分解为F2和F3，F3被矢量机构平衡掉，F2经负杠杆传到反馈线圈产生

42.用节流装置测量流量时，为什么要进行温度、压力补偿

因为节流装置是根据额定工况下介质的额定温度,额定压力参数设计的，在额定工况下流量与差压成对应关系。

若介质的压力与温度偏离额定值时则会造成流量测量误差，因此为确保测量准确必须进行温度、压力补偿。

43.开方器由那些部分组成，各部分的作用是什么，为何要进行小信号切除

组成：

由运算部分、输入电平移动电路、小信号切除电路、输出级和稳压电源等组成。

小信号切除：

根据公式可得V0=2√Vi-1+1输入信号越小，输出的相对变化量越大，又因仪表本身零点漂移，管道流量接近零时的各种干扰存都会时开方器有虚假信号输出造成测量误差，所以将输入低于1%的信号切除。

44.开方器是如何实现开方功能的

V2

V1+

Vi0~4Vt/TV3V0

1~5V—

vft/T

6.2V

24V

10V

运算部分

V3=α*V2t/T①

vf=V3*t/T=αV2（t/T）2②

∵V1≈Vf∴Vf=Vi—1=αV2（t/T）2

t/T=√Vi—1/αV2③

③代入①

V3=α*V2√Vi-1/αV2=√αV2√Vi-1④

又∵V0=βV3=β√αV2√Vi-1+1⑤

令β√αV2=2

∴V0=2√Vi-1+1（I0=4√Ii-4+4）⑥

45.电磁流量计的工作原理

∵E=BD∨×10-4VQ=/4*D2∨

∴E=BD∨×10-4V=4/*B/DQ×10-4V

当B与D一定时E=KQ

D-导管直径B-磁感应强度Q-体积流量V-介质平均流速

K-常数（K=4/*B/DQ10-4）E-感应电动势

导体在磁场中运动切割磁力线,即产生感应电动势,其方向由右手定则确定,其大小与磁场的磁感应强度,导体在磁场内的长度及导体的运动速度成正比.

46.流量系统的组成和工作原理

组成：

节流装置、差压变送器、开方器、（显示仪、积算器）数据采集站、计算机

△P4~20mA

工作原理：

节流装置将管道内的流量变为差压信号送入差压变送器，经差压变送器把差压信号转换为标准的4~20mA信号，此电信号与差压信号成正比，但与流量却为平方关系，故变送器输出的4~20mA信号进入开方器运算后送入显示表、积算器显示和记录，也可送入数据采集站后经通讯方式传入操作站显示屏显示或控制操作。

第五章

47.解释：

调节对象，被调参数，给定值，偏差，扰动，阶跃干扰，反馈。

48.调节系统方块图的作用

49.什么是过渡过程、有几种基本形式与生产关系如何

50.用那些质量指标评价系统调节过程的好坏

51.调节对象的静态、动态特性

52.比例带δP、积分时间Ti、微分时间TD的物理意义

53.P、PI、PID调节规律的特点

54.调节器在调节系统中起的作用

55.电动调节器在使用时应注意那些问题

56.操作器在调节系统中的作用

57就地操作电动执行器时应注意那些问题

（新工艺、新装置、新技术、新产品）

培训主题

培训地点

培训日期

课时

主办部门

主讲人

培训人数

培训主要内容

1．新工艺、新装置、新技术、新产品的特性；

2．工艺技术要求、注意事项；

3．存在的风险及防范措施；

4．工艺规程、设备、岗位安全操作规程及事故应急处理；

5．实操培训。

参加培训人员签名

培训效果