热工测量与仪表练习题(3)

仪表修正值等综合运算。

13、.影响差压式水位计的水位测量误差因素主要有哪些?减小误差采取的主要措施是什么?影响测量误差的因素有两个：(1)平衡容器环境温度变化；(2)汽包工作压力的变化。采取的主要措施是对平衡容器及汽水连通管加保温及通过设计合理的结构尺寸达到对汽包压力的补偿。通过测取汽包压力，环境温度及它们对饱和水密度，饱和蒸汽密度，冷凝水密度影响的计算公式可以做到更理想的补偿。(即全补偿)

14、热电偶冷端补偿的方法有哪几种？计算修正法、冰浴法、补偿电桥法、冷端恒温法、补偿导线法、机械调整法

15、热电偶的电极丝直径越细，长度越长，则产生的电势是否越大？否，热电偶是通过所测量的温度转换成热电势来实现测量的，材料相同时，热电偶的电势与直径、长度无关。只与接触电势、温差电势有关。

16、热电偶两根电极如果粗细不同是否会对其产生热电势有影响？不会产生影响，热电偶只会与电子密度，Nat、Nbt及两接点，温度T、To有关。热电偶材料一定，热电势成为温度T和To函数差，与粗细无关。17在购买热电偶时应向供应商提供哪些必要的数据？型号、分度号、测温范围、长度、数量

18、用普通的热电偶测量一段燃气梭式窑炉内温度，测出温度与窑内的实际温度相比是偏高还是偏低。偏低，热电偶与窑炉冷表面之间有辐射传热，从而使热电偶温度偏低，指示值偏低。 19、目前我国标准化热电阻有哪几种他们的分度号和对应的初始值铜电阻 Cu50 ，50Ω；Cu100 ，100Ω。.铂电阻 Pt10,10Ω；Pt100,100Ω

20能否用UJ-36电位差计直接校验XMZ-101数显温度表？为什么?能，因为电位差计和数显表均是通过测电势来反应温度的 。所以只要用精度较高的电位差计即可通过并联分式校验相对精度较低的数显表

21弹簧压力表能采用测量睡到要窑内的压力吗？不能，由于隧道窑窑内温度高达1380℃，会使弹簧管失效。

22、测量液体的转子流量计，当流体的密度变大了，流量计的指示偏大还是偏小？转子流量计的工作原理是依赖于流体在运动过程中产生的推力使转子发生偏转。当流速一定时，密度变大，同样时间内流质量m增大，由I=mv可知，功量I变大，偏转会增大，故指示将增大。

23、椭圆齿轮流量计能否用于测量气体流量？不能，椭圆齿轮流量计只适用用于高粘度的流体，而气体容易从齿轮和计量空间间隙泄漏出而无法准确测量其流量。

24、电磁式流量计能否用来测量柴油流量。不能，电磁流量计只能对具有导电性的液体质进行测量。而柴油的导电率低，所以不能用电磁流量计测量柴油流量。

25、目前标准节流元件有哪几种？标准孔板、标准喷嘴、文丘里管26、能否用热导式气体分析器测量空气中的含氧量？为什么？不能，由于空气的相对热导和氧的相对热导率相差不大。27、自动调节的规律有哪些？位式调节，比例调节，积分调节，比例积分调节，微分调节，比例微分调节。

28、定值调节系统和程序调节系统主要区别在哪里一个程序调节系统能否用于定值调节而反之呢你所知的程序调节系统可采用

哪些办法来实现程序调节。定值调节系统要求工艺参数的给定值不变而程序调节系统则是给定值是变化的。程序调节系统可以用于定值调节，反之则不行，可采用微型计算机来实现程序调节、。 29、DDZ-Ⅱ仪表有何特点，继、DDZ-Ⅱ仪表后又研制出DDZ-Ⅲ仪表，二者的主要区别是什么？DDZ-Ⅱ型差压变送器，他的反馈部分采用电磁反馈装置，放大器采用高频位移检测放大器。杠杆系统采用双杠杆机构的形式。DDZ-Ⅱ型仪表以0～10mA的直流电流作为变送器的输出信号。DDZ-Ⅱ型仪表以4～20mA的直流电流作为变送器的输出信号。

1、某台合格测温仪表的测温范围为200℃ ～700℃ ，检验该表时得到的最大绝对误差为4 ℃，试确定该表的精度等级。 解：r=4/(700—200)=0.8% 选精度等级为0.5。

2、有二支温度计，刻度范围和精度分别为 A表: 刻度范围为0 ～800℃ ，精度1.0级; B表: 刻度范围为-50 ～400℃ ，精度1.5级。 问：（1）哪个温度计精度等级高，允许误差小？

（2）要求测温误差不超过± 7℃时，应选用哪个温度计？ 解：（1） A表精度等级高，允许误差小。 （2） A表的最大误差：800*0.01=8 B表的最大误差：450*0.015=6.75。 所以选B表。

3、用0～16MPa压力表测量10MPa左右的主蒸汽压力，要求|相对误差| ≤0.5%,试选择仪表的精度等级。 解：（1）求绝对误差=10x0.5%=0.05MPa

(2) 最大的引用相对误差(允许误差):0.05/16=0.313% (3) 精度等级的选择:0.2。

4、两支温度计：

A: 刻度范围为0 ～800℃ ，精度1.0级; B: 刻度范围为0 ～400℃ ，精度1.5级。

被测温度常为300～350℃，若要求|测量误差| ≤ 6℃ ，应选哪一支？

5、一支水位计，量程为－320mm~320mm，精度1.0级，当水位上升至零水位时，指示－5mm；水位下降至零水位时，指示5mm。问水位计是否合格。

解：求变差：r=（5+5）/640=1.56% 所以，水位计不合格。

6、现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为－100～500 ℃ ,－50～550℃ ,0～1000 ℃ ，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用那块表最合适？

解：求绝对误差：500*2.5%=12.5

求各个温仪表的绝对误差：对2.5级，600*2.5%=15.不合格 对2.0级，600*2.0%=12.合格 对1.5级，1000*1.5%=15.不合格

所以，选2.0级的温仪表。

例：一支镍铬－镍硅热电偶，在冷端温度为室温25℃时，测得热电势EK(t，25)＝17.537mV，试求热电偶所测的实际温度 t＝？ 解：查表得EK(25，0)＝1mV,

则 EK (t，0) ＝ EK (t，25)＋ EK (25，0)＝18.537mV 查分度表求得 t =450.5 ℃ 。

如果用EK(t，25)＝17.537mV直接查表，则得t=427 ℃ ，显然误差是很大的。

例 ：用镍铬-镍铝热电偶(分度号K）测温，热电偶冷端温度

问：(1)如将EPX、 ENX补偿导线都换成铜导线，仪表指示为多少℃？

(2)如将EPX、 ENX补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少℃?

解：（1） EE (t ’ ，0) ＝ EE (800，50)＋ EE (30，0) ＝ 61.022-3.047+1.801 ＝ 59.776(mV)

查E分度表得指示温度t’＝784.1℃ 。 （2） EE (t”，0)＝ EE (800，50)－ EE (50，30) ＋ EE (30，0)

＝(61.022－3.047)－(3.047 －1.801) ＋ 1.801

＝58. 53 (mV) 反查E分度表得t”＝768.3 ℃。

由此可见，补偿导线接反时，仪表指示温度将偏低。

例：有S分度热电偶测温系统如图所示。试问： （1）此动圈仪表的机械零位应调在多少度上？

（2）当冷端补偿器的电源开路(失电)时，仪表指示为多少？

t0=34℃，测得热电势为38. 339mV 。计算被测温度t

解：

EK (t，0) ＝ EK (t，34)＋ EK (34，0)

＝ 38. 339＋ 1.3666 ＝39.7056 mV

5、现有二种方法产生指示温度：

(1)将仪表机械零位调至30℃，然后通上热电势产生指示； (2)先通上热电势产生指示温度，然后读数温度加上30℃。 试问哪种方法正确，相对误差为多少?

t?39.7056?39.314(960?950)?950?959.939.708?39.314 （3）电源极性接反时，仪表指示又为多少?

解：（1）补偿器产生补偿电动势Es (40，20)，要使

Es (1000，40)＋Es (40，20)＋ Es (t m，0)

＝ Es (1000，0)

则t m＝20℃ 。即仪表机械零位应调在补偿器设计平衡点温度20℃上。

（2）当补偿器电源开路，冷端补偿器失去补偿作用时，指示电势

解：（1）产生的指示电势 Es (t 1，0)＝Es (1000，40)＋Es (20，0)

＝9.585－0.235＋0.133＝9.483 (mV) 由S分度表查得t 1＝991.1℃ 。

（3）当补偿器电源接反，补偿器会反向补偿，故指示电势 Es (t 1，0)＝Es (1000,40) －Es (40,20) ＋Es (20,0) ＝-0.133 )+0.133

＝9.381 (mV) 由S分度表查得t 1＝982. 3℃ 。 四、简答题

(9.585-0.235)-(0.235

Es (t，0) ＝ Es (30，0)＋ Es (1000，30)=Es (1000，

0)

得 t ＝ 1000℃，本方法正确。 （2）在未调机械零点时，产生的指示电势

Es (t1，0) ＝ Es (1000，30)＝9.585-0.173=9.412mV,

查S分度表t1＝984.9℃。最后指示结果 t2＝t1+30=1014.9℃ 其相对误差为（ t2－t）/ t 3 100%=1.49％

２. 有一S型热电偶测温系统如图F-12所示，其中t＝1100℃，t0＝60℃，t１＝20℃，E(1100，0)＝10.168mV, E(60,0)＝0.365mV,

278、电磁流量计的选用原则?

E(20，0)＝0.113mV, E(1000，0)＝9.587mV，试问：

(1)若其中补偿导线正负极反接，则显示表指示的温度为多少? (2)组成热电偶测温系统时，应注意哪些?

图F-12

答案：(1)设指示温度为t３，则有

E (t, t0)－E（t0, t１）＝E (t3, t1) E (1100，60)－E (60，20)＝E (t３，20) E (t３，0) ＝10.168－230.365＋230.113 ＝9.644(mV)

t3=1000℃?E (t3,1000)

E (1100,1000)?100=1007 (℃)

(2)组成热电偶测温系统时，应注意：

1)热电偶、补偿导线、补偿器、显示仪表选型应配合。 2)热电偶、补偿导线、补偿器、显示仪表间正负极不能接反。 3)热电偶与补偿导线间，补偿导线与普通电缆，普通电缆与显示表间接线时，两个接线端子温度应一致。

1、测量误差有几种表示方法？写出它们的数学表达式。 答：测量误差可用三种方式表达：

绝对误差： δ=x-x0

x?x0

相对误差： 相对误差=

x0

3100%

x?x0折合误差： γ=Amax?Amin3100%

五、论述题

简述差压变送器的投用过程。

答：1、检查差查压变送器的正、负压阀是否关闭，平衡阀是否打开。

2、开启排污阀，缓慢打开一次，阀门冲洗导管，冲洗后关闭排污阀，一般冲洗不少于两次。

3、待导管冷却后，才可启动仪表，弱管路中装有排空阀应先开启一下排空阀，排除空气。

4、渐渐开启变送器正压阀，当测量介质为蒸汽或液体时，待充满结晶水或液体时，松开变送器正负测量室排污螺钉，待介质逸出并排净空气后拧紧螺钉，然后检查是否渗漏并检查仪表零点。

5、关闭平衡阀，逐渐打开负压阀。

答：(1)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。 (2)口径与量程的选择。 (3)压力的选择。

(4)温度的选择。 五、计算题：

296、某一铜线绕制的电阻，已知其电阻在0℃时的电阻温度系数α=0.004281／℃。当温度为20℃时，测得的电阻值为10.856Ω，又经升温后测得的电阻值是14.28Ω，问此时该电阻的温度是多少? (已知：Rt=R0(1／αt)

答；根据：Rt=Ro(1／αt) Rtl=Ro(1+20α) ?① Rt2=Ro(1+αt) ?② 2

①／②得： Rt1／Rt2=(Ro(1+20α))／(Ro(1／αt)) 化简得：t=(Rt1／Rt2(1+20α)一1)／α

=(14.28／10.856)(1+20*4.28*10-3

)一1)／(4.28*10-3

)

=(14.28／10.856)*1.0856—1)／(4.28*10-3)

= 100(℃)

298、用差压变送器测量流量，其流量范围为0～50T／h，当流量指示分别为25 T／h和40T／h时，差压变送器的输出信号各为多少?(已知差压变送器的输出信号范围：

4～20mA D.C)

答： I=4+(20-4)／502

)*252

=4+16／502

*252

=8(mA) I=4+(20-4)／502

)*402

=4+16／502

*402

=14.24(mA)

? 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 ? 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）。 综合题

一、用K分度热电偶测温时，热端浊度为t℃时测得热电势E(t,t0)=16.395毫伏，同时测得冷端环境温度为50℃，求热端的实际温度。

已知K分度热电偶在50℃时的热电势值为2.022毫伏，450℃时的热电势值为18.531毫伏，448.7时的热电势值为18.417毫伏。

答案：E（t,0℃）=E(t,t0)＋E(t0, 0℃)=16.395＋2.022=18.417（毫伏）

所以热端的实际温度为448.7℃。 答：热端的实际温度为448.7℃。 难度：3

知识点：温度测量部分

二、检定一只测量范围为0—10MPa，准确度为1．5级的弹簧管式压力表，所用的精密压力表的量程和准确度等级应为多少? 答案：检定一般压力表时，作为标准器的精密压力表的允许误差的绝对值应不大于被检表允许误差绝对值的1／3，其测量上限值一般应比被检表的测量上限值大1／3为好。为此： 精密表的测量上限应为

103（1+1/3）=13．3MPa

根据弹簧管式精密压力表的产品系列，可选用0～16MPa的精密压力表。

被检表允许基本误差的绝对值为：

1031.5/100=o．15MPa

则精密表的允许基本误差的绝对值应不大于0．05MPa

设精密表的准确度级别为a,则a应为a≤0.053100/16=0.3125 答：可选用0．25级精密压力表 难度：3

知识点：压力测量部分

三、现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围

分别为－100~+500℃、－50~550℃、0~1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？

答案：(500+100)32.5%=15，15÷5003100%=3%； (550+50)32.0%=12， 12÷5003100%=2.4%； (1000－0)31.5%=15， 15÷5003100%=3%； 所以准确度2.0级量程范围－50~550℃的测温仪表最合适。 难度：2

知识点：基本知识部分

四、欲测量60mV电压，要求测量误差不大于0.4％，现有两块电压表，一块量程为0-75mV，0.2级毫伏表，一块量程为0～300mV，0.1级毫伏表，问应选用哪一块毫伏表，并说明理由。

答案：量程为0--75mV，0．2级毫伏表的允许误差 △1=7530.2％=0.15mV

量程为0～300mV，0.1级毫伏表的允许误差 △2=30030.1％=0.3mV

而根据题意测量60mV电压的误差要求不大于 △=6030.4％=0.24mV 答：应选用75mV，0.2级毫伏表。 难度：3

知识点：基本知识部分

五、已知扩散硅压力变送器输出电流为4～20mA，原测量范围0～1MPa改为测量范围为1～2.5MPa后，则原来0.6MPa压力的电流表工作点对应于改测量范围后的被测压力是多少MPa?

答案：因为输出电流与被测压力成正比，设0.6MPa时电流为Ix 则(0.6－0)／(1－0)＝(Ix－4)／(20－4) 得Ix＝13.6mA

量程改动后设13.6mA对应被测压力为Px，则

(Px－1)／(2.5－1)＝(13.6－4)／(20－4) 得Px＝1.9MPa

答：原来0.6MPa压力的电流表工作点对应于改测量范围后的被测压力是1.9MPa。 难度：3

知识点：压力测量部分

六、已知某热电偶热电动势有E(1000，0)＝41.27mV，E(20，0)＝0.8mV和E(30，20)＝0.4mV。试求该热电偶的热电动势E(30，0)、E(1000，20)和E(30，1000)? 答案：由中间温度定律，可得 E(30，0)＝E(30，20)＋E(20，0) ＝0.4mV＋0.8mV＝1.2mV

E(1000，20)＝E(1000，0)－E(20，0) ＝41.27mV－0.8mV＝40.47mV

E(30，1000)＝E(30，0)－E(1000，0)＝1.2mV－41.27mV＝－40.07mV 难度：2

知识点：温度测量部分

七、已知某测点压力约10MPa，要求其测量误差不超过±0.1MPa。试在平稳压力和波动压力下分别确定该测点用的压力表标尺范围及精度等级?

答案：设测点压力为Px＝10MPa，量程为Pp，则 对于平稳压力的测量，有

Pp＜3Px＝3310MPa＝30MPa Pp＞Px＝1.5310MPa＝15MPa

则所选压力表的标尺范围应是0～16MPa或0～25MPa。 对于波动压力的测量，有

Pp＝2Px＝2310MPa＝20MPa

难度：2

知识点：压力测量部分

八、已知图中单室平衡容器的汽水连通管之间的跨距L＝6300mm，汽包水位H＝150mm，饱和水密度??＝680.075kg／m3，饱和蒸汽密度；ρs＝59.086kg／m3，正压管中冷凝水密度；ρ1＝962.83kg／m3。试求此时平衡容器的输出差压为多少?

答：输出电流为12.7mA，供电电压至少13V。

答案：按力学原理，当汽包水位在任意值H时，平衡容器的输出差压ΔP为

ΔP＝P＋－P－＝Lρ1g－Hρωg－(L－H)ρsg＝L(ρ1－ρs)g－H(ρω－ρs)g

由此可得，平衡容器的输出差压为

ΔΡ＝0.33（962.83－59.086）39.8066－0.153(680.075－59.806)39.8066＝1745Pa 答：输出差压为1745Pa。 知识点：压力测量部分

十、1151型电容式差压变送器，已知ΔP＝－200～2000Pa对应输出4～20mA，负载电阻650Ω，试求：(1)差压为1000Pa时，输出电流为多少mA?(2)电源供电电压至少多少?

答案：设输出电流为I，则

I?41000?(?200)＝20?42000?(?200)

解得I＝12.7(mA)

∵因为回路最大电流为20mA，

则供电电压至少为U＝IR＝203103650＝13(V)

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