化工仪表与自动化课后习题答案

题解2-3图 RC电路的阶跃响应曲线

13.解 这是一个积分对象，则

?h?Q110.1Qdt?dt?t?0.2t(m) 1A?A?0.5

题解2-13图 水槽液位h的变化曲线

14、解:（输入）燃料变化量

t?0;?0, x(t)???0.5(t/h)?50/6(kg/min),t?0由题图知,该系统属于一阶系统，输出量(温度)的变化量y(t)相对于输入(燃料)变化量x(t)的关系(方程)为

Tdy(t)?y(t)?Kx(t) dt当x(t)=A=50/6(kg/min)=const.时，方程的解为

y(t)=KA(1et/T)℃

由题图知，y()=KA=150120=30℃,则

K=30/A=30/(50/6)=(℃/(kg/min))

首先不考虑延迟，y(t)的变化从t0=2min开始，到t1=8min时，实际变化时间t=6min，由题图知

y(t)=y(6)=30(1e6/T)=145120=25（℃）

由此解出 T=(min)

所以

y(t)=30(1et/℃

若考虑滞后时间 =2min，则

t?2min;?0,y??t??? ?(t?2)/3.35y(t??)?30(1?e),t?2min?微分方程为

3.35dy?(t?2)?y?(t?2)?3.6x(t) dt系统的特性参数是系统的固有特性，不会随输入信号的变化而变化，因此，前面求解过程中所确定的K和T的值是不变的。所以，当燃料变化量x(t)=A=1时，温度变化量的函数表达式为

y(t)=y(t)=(1e(t2)/℃

第3章 检测仪表与传感器 P101

1.测量过程在实质上是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。一般它都是利用专门的技术工具，将被测参数经过一次或多次的信号能量形式的转换，最后获得一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来。 3.

4.仪表的精确度等级是将仪表允许的相对百分误差的“±”号及“%”去掉后的数值，以一定的符号形式表示在仪表标尺板上。精确度等级目前是按国家统一规定的允许误差大小来划分成若干等级的。 5、 (1) 校验数据处理： 标准表读数/℃ 被校表读数/℃ 绝对误差/℃ 0 0 0 200 201 +1 400 402 +2 600 604 +4 700 706 +6 800 805 +5 900 903 +3 1000 1001 +1 由以上数据处理表知，最大绝对误差：+6℃； (2)仪表误差：?max??6?100%??0.6%，仪表的精度等级应定为级； 1000(3)仪表的基本误差：m=1000(%)=10℃, 该温度仪表不符合工艺上的误差要求。 6、解 （1）校验数据处理：

标准表读数/MPa 被校表正行程读数/MPa 被校表反行程读数/MPa 压力表的变差/% 被校表正、行程读数平均值 /MPa 仪表绝对误差/ MPa 0 0 0 0 0 0 2 1 98 4 6 8 10 由以上数据处理表知，该压力表的变差：%； （2）仪表误差：?max??0.005?100%??0.5%； 10但是，由于仪表变差为%>%，所以该压力表不符合级精度。 7． 解 （1）工程上的压力是物理上的压强，即P=F/S（压强）。

（2）绝对压力是指物体所受的实际压力；

表压力=绝对压力大气压力；

负压力（真空度）=大气压力绝对压力

8.通常，由于各种工艺设备和检测仪表本身就处于大气压力之下，因此工程上常采用表压和真空度来表示压力的大小，一般仪表所指的压力也是表压或真空度。

9.测压仪表按其转换原理不同，主要分为四大类：液柱式压力计：它是将被测压力转换成液柱高度来进行测量的；弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的位移来进行测量的；电气式压力计：它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的；活塞式压力计：它是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测 量的。

10.主要的弹性元件有：1 弹簧管：可分为单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压范围较宽，最高可测量高达1000MPa的压力；2膜片：可分为平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围较弹簧管式的为低，通常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器； 3波纹管：这种弹性元件易变形，常用于微压与低压的测量。

11． 解：（1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由端产生相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移大小，就能反映被测压力p的大小。

（2）弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（测量元件），放大机构，游丝，指针，表盘。

（3）弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使弹簧管产生很小的位移量，放大机构将这个很小的位移量放大从而带动指针在表盘上指示出当前的压力值。 12.

13.将霍尔元件与弹簧管配合，可组成霍尔片式弹簧管压力传感器。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现压力的测量。

14.应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用金属导体的电阻应变效应制成的。压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。利用半导体的压阻效应制成的。

15.工作原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极

板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。

特点：结构紧凑、灵敏度高、过载能力大、测量精度可达级、可以测量压力和差压。 20. 解 压力表允许的最大绝对误差为

max=%=

在校验点处，绝对误差为

==(MPa)

该校验点的测量误差为

??故该校验点不符合级精度。

?0.008?100%??1.57%

0.50821. 解 （1）为了保证敏感元件能在其安全的范围内可靠地工作，也考虑到被测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。（2）由于仪表的基本误差m由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范围内其大小是一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。

22. 解 用0~、精度为级的压力表来进行测量的基本误差

1max=%=>(允许值)

该表不符合工艺上的误差要求。

用0~、精度为级的压力表来进行测量的基本误差

2max=%=>(允许值)

该表符合工艺上的误差要求。

23. 解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限pmin=，工作压力上限pmax=。设所选压力表量程为p，则根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有

pmax?pmin3p41?p3??p?44pmax??1.6?2.13(MPa) 33p?3pmin?3?1.1?3.3(MPa)

根据压力表量程系列（附表1），可选YX-150型、测量范围为0~的电接点压力表。

根据测量误差要求，测量的最大误差为

max5%=(MPa)

则所选压力表的最大引用误差应满足

?max?要求，故可选精度等级为级的压力表。

0.055?100%?2.2%

2.5?024. 解 合成塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p，则

5p??14?23.3(MPa)

3根据压力表量程系列（附表1），可选YX-150型、测量范围为0~25MPa的电接点压力表。

根据测量误差要求，所选压力表的最大允许误差应满足