仪表简答题

3-14 电容式压力传感器的工作原理是什么?有何特点?

解 见教材P.54~P55。当差动电容传感器的中间弹性膜片两边压力不等时，膜片变形，膜片两边电容器的电容量变化（不等），利用变压器电桥将电容量的变化转换为电桥输出电压的变化，从而反映膜片两边压力的差异（即压差）。

其特点：输出信号与压差成正比；应用范围广，可用于表压、差压、流量、液位等的测量。

3-1 什么叫测量过程?

解 测量过程就是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程

3-28 为什么说转子流量计是定压式流量计?

解：转子流量计测量流体流量时，转子前后流体压力的压差p为一常数， 3-37 电磁流量计的工作原理是什么?它对被测介质有什么要求?

解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁力线而产生感应电动势的电磁感应原理，流体的流速越大，感应电动势也越大，感应电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。

3-46 什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?

解 （1）当被测容器的液位H=0时，差压液位计所感受的压差p≠0的现象，称为液位测量时的零点迁移，

3-22．常用的热电偶有哪几种?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明使用补偿导线时要注意哪几点?

解：（1）常用的热电偶有如下几种：

（2）所配用的补偿导线如下：

（3）用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并与测量电路相连接。使用补偿导线时要注意：在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性；保持延伸电极与热电偶两个接点温度相等。

3-56 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种? 解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T（或t）的单值函数。热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。

（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。

3-57试述热电偶温度计、热电阻温度计各包括哪些元件和仪表?输入、输出信号各是什

么?

解：热电偶温度计由热电偶（感温元件）、显示仪表和连接导线组成；输入信号是温度，输出信号是热电势。

热电阻温度计由热电阻（感温元件）、显示仪表和连接导线组成；输入信号是温度，输出信号是电阻。

3-60．试述热电阻测温原理?常用测温热电阻有哪几种?热电阻的分度号主要有几种?相应的R0各为多少?

解：（1）热电阻测温原理：电阻－温度效应，即大多数金属导体的电阻值随温度而变化的现象。

（2）常用测温热电阻有：铂热电阻和铜热电阻。 （3）铂热电阻的分度号主要有：  Pt100，（R0=100）；  Pt50，（R0=50）；

 Pt1000，（R0=1000）；等 铜热电阻的分度号主要有：  Cu100，（R0=100）；

 Cu50，（R0=50）；等

3-20 现有一台测量范围为0~1.6MPa，精度为1.5级的普通弹簧管压力表，校验后，其结果为： 被校表读数/MPa 标准表上行程读数/MPa 标准表下行程读数/MPa 0．0 0．4 0．8 1．2 1．6 0．000 0．385 0．790 1．210 1．595 0．000 0．405 0．810 1．215 1．595 试问这台表合格否?它能否用于某空气贮罐的压力测量（该贮罐工作压力为0.8~1.0MPa，测量的绝对误差不允许大于0.05MPa）?

解 压力表的校验

表3-1 压力表的校验数据及其数据处理结果 被校表读数/MPa 标准表上行程读数/MPa 标准表下行程读数/MPa 升降变差/MPa 标准表上、下行程读数平均值/MPa 绝对误差/MPa 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 0.000 0.385 0.790 1.210 1.595 0.000 0.405 0.810 1.215 1.595 0.000 0.020 0.020 0.005 0.000 0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595 0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005 最大误差 0.020 -0.013 仪表的最大引用误差（从绝对误差和升降变差中选取绝对值最大者做为m，求仪表的最大引用误差）

max所以，这台仪表1.5级的精度等级合格。

空气贮罐的压力属稳态压力，且Pmax=1.0MPa1.62/3MPa；Pmin=0.8MPa1.61/3MPa；最大误差max=1.61.5%=0.024MPa0.05MPa。所以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。 3-5 某一标尺为0~1000℃的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：

标准表读数/℃ 被校表读数/℃ 0 0 200 201 400 402 600 604 700 706 800 805 900 903 1000 1001 m0.020100%100%1.25%PFS1.6

(1)求出该温度仪表的最大绝对误差值； (2)确定该温度仪表的精度等级；

(3)如果工艺上允许的最大绝对误差为8C，问该温度仪表是否符合要求? 解 (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：

仪表的精度等级应定为1.0级；

(3)仪表的基本误差：m=1000(1.0%)=10℃, 该温度仪表不符合工艺上的误差要求。

3-6 如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得出下列数据： 标准表读数/MPa 被校表正行程读数/MPa 被校表反行程读数/MPa 0 0 0 2 1.98 2.02 4 3.96 4.03 6 5.94 6.06 8 7.97 8.03 10 9.99 10.01 6100%0.6%1000，

(1)求出该压力表的变差； (2)问该压力表是否符合1．0级精度? 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 2.02 0.4 2.00 0.00 4 3.96 4.03 0.7 3.995 0.005 6 5.94 6.06 1.2 6.00 0.00 8 7.97 8.03 0.6 8.00 0.00 10 9.99 10.01 0.2 10.00 0.00 由以上数据处理表知，该压力表的变差：1.2%； （2）仪表误差：

但是，由于仪表变差为1.2%>1.0%，所以该压力表不符合1.0级精度。

3-15 某压力表的测量范围为0～1MPa，精度等级为1.0级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少?若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计上读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否符合1级精度，为什么?

解 压力表允许的最大绝对误差为

max=1.0MPa1.0%=0.01MPa

在校验点0.5MPa处，绝对误差为

=0.50.508=0.008(MPa)

该校验点的测量误差为

0.005100%0.5%10；

故该校验点不符合1.0级精度。

3-17 如果某反应器最大压力为0.8MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。现用一台测量范围为0~1.6MPa，精度为l.0级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求?若采用一台测量范围为0~1.0MPa，精度为1.0级的压力表，问能符合误差要求吗?试说明其理由。

解 用0~1.6MPa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差

max=1.6MPa1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允许值)

该表不符合工艺上的误差要求。

用0~1.0MPa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差

max=1.0MPa1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允许值)

该表符合工艺上的误差要求。

0.008100%1.57%0.508

3-32 用转子流量计来测气压为0.65MPa、温度为40℃的CO2气体的流量时，若已知流量计读数为50L/s，求CO2的真实流量（已知CO2在标准状态时的密度为1.977kg／m3）。

解 由题知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K， T1=273+40=313（K）；0=1.293kg/Nm3；1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。则

Q10p1T01.2930.751325293Q050105(L/s)1p0T11.9770.101325313

3-48 测量高温液体(指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况)时，经常在负压管上装有冷凝罐

(见题3-19图)，问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移?如要迁移，迁移量应如何考虑?

题3-19图 高温液体的液位测量

解：差压液位计正压室压力

p1=gh1+ gH+p0

负压室压力

p2=gh2+ p0

正、负压室的压差

p=p1p2= gH(h2h1) g

H=0时，p= (h2h1) g。

这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使H=0时，p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为(h2h1) g

3-58 用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端（室温）为25C，求设备的温度?如果改用E型热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少?

解 用K型热电偶测温时，设设备的温度为t，则E(t，25)=20mV，查K型热电偶分度表，E(25，0)=1.000mV。根据中间温度定律，

E(t，0)= E(t，25)+ E(25，0)=20+1.0=21.000 mV

反查K型热电偶分度表，得t=508.4℃

若改用E型热电偶来测次设备温度，同样，根据中间温度定律，测得热电势为 EK(508.4，25)= EK(508.4，0) EK(25，0)=37678.61496.5=36182.1V36.18mV。

3-59 现用一支镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30℃，显示仪表的机械零位在0℃时，这时指示值为400℃，则认为换热器内的温度为430℃对不对?为什么?正确值为多少度?

解 认为换热器内的温度为430℃不对。

设换热器内的温度为t，实测热电势为E(t，30)，根据显示仪表指示值为400℃，则有E(t，30)= E(400，0)，由中间温度定律并查镍铬-铜镍（E型）热电偶分度表，有

E(t，0)= E(t，30)+ E(30，0)= E(400，0)+ E(30，0)=28943+1801=30744V 反查镍铬-铜镍热电偶分度表，得器内的温度t=422.5℃

4-13 测温系统如题4-13图所示。请说出这是工业上用的哪种温度计?已知热电偶为K，但错用与E配套的显示仪表，当仪表指示为160℃时，请计算实际温度tx为多少度?（室温为25℃）

题4-13图 测温系统图

解 这是工业上用的热电偶温度计。

当与E型热电偶配套的显示仪表指示为160℃、室温为25℃时，显示仪表的输入信号应为E型热电偶在热端为160℃、冷端为25℃时的热电势EE(160，25)。而显示仪表外实际配用的是K型热电偶，其输入的热电势EE(160，25)，实际应为K型热电偶在热端为tx℃、冷端为25℃时的热电势EK(tx，25)，即EK(tx，25)= EE(160，25)。

EE(160，25)= EE(160，0)  EE(25，0)

查E型热电偶分度表EE(160，0) = 10501V，EE(25，0)=1496.5V，则

EE(160，25)=105011496.5=9004.5V

EK(tx，0) =EK(tx，25)+ EK(25，0)

=9004.5+1000(查K型热电偶分度表) =10004.5（V）

反查K型热电偶分度表，得tx=246.4℃

4-10 对于标尺始端为0℃的电子电位差计，当热电偶的热端为0℃，冷端为25℃时，问这时应指示多少度?输入信号为多少?若热端为0℃，冷端也为0℃时，这时应指示多少度?输入信号为多少?

解 当热电偶的热端为0℃，冷端为25℃时，应指示0℃； 输入信号为E(0，25)= E(25，0)。

若热端为0℃，冷端也为0℃时，这时应指示0℃；输入信号为E(0，0)=0。