1、5.3热电阻.235 4温度变送器.235.5膨胀式温度计.245.6温度仪表的选用和安装.256.显示仪表6.1动圈式显示仪表266.2数字式显示仪表.276.3智能显示仪表.277.调节阀7.1结构与类型297.2调节阀的特性分析.317.3流量系数和口径计算.317.4调节阀的选择327.5调节阀的校验327.6调节阀的维修328.防爆、防腐、螺纹、法兰8.1防爆348.2防腐.348.3外壳防护.348.4法兰351.1测量误差 1-1填空 按误差数值表法的方法，误差可分为（ ）、（ ）、（ ）。 按误差出现的规律，误差可分为（ ）、（ ）、（ ）。 按仪表使用条件来分，误差可分为（
2、）、（ ）。 按被测变量随时间变化的关系来分，误差可分为（ ）、（ ）。按与被测变量的关系来分，误差可分为（ ）、（ ）。答 绝对误差，相对误差，引用误差;系统误差，随机误差，疏忽误差 ；基本误差，附加误差； 静态误差，动态误差；定值误差；累计误差。1-2什么是真值?什么是约定真值、相对真值?答 真值是一个变量本身所具有的真实值。它是一个理想的概念，一般是无法得到的。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中，以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。 相对真值是当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3
3、1/20时，可认为高一级的标准器或仪表的示值为低一级的相对真值。1-3用一只标准压力表检定甲、乙两只压力表时，读得标准表的指示值为100kPa,甲、乙两表的读数各为101.0 kPa和99.5 kPa，求它们的绝对误差和修正值。解 甲表的绝对误差 x1xx0=101.01001.0kPa乙表的绝对误差 x299.51000.5 kPa对仪表读数的修正值：甲表C1x11.0kPa乙表C2x2+0.5 kPa 1-4某压力表刻度0100 kPa，在50 kPa处计量检定值为49.5 kPa，求在50 kPa处仪表示值的绝对误差，示值相对误差和示值引用误差?解 仪表示值的绝对误差=50-49.50.
4、5 kPa仪表示值相对误差0.5/50100%=1%仪表示值引用误差=0.5/100100%=0.5% 1-5什么叫系统误差、偶然误差和疏忽误差?各有什么特点?产生的原因是什么?答 系统误差又称规律误差，因其大小和符号均不改变或按一定规律变化。其主要特点是容易消除或修正。产生系统误差的主要原因是：仪表本身的缺陷，使用仪表的方法不正确，观测者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。 偶然误差又称随机误差，因它的出现完全是随机的。其主要特点是不易发觉，不好分析，难于修正，但它服从于统计规律。产生偶然误差的原因很复杂，它是许多复杂因素微小变化的共同作用所致。 疏忽误差又叫粗差，其主要特点是无规律可循。
5、但明显地与事实不符合。产生这类误差的主要原因是观察者的失误或外界的偶然干扰。 1-6填空 试指出下列情况属于何种误差（系统误差，随机误差，疏忽误差）？ 用一只普通万用表测量同一个电压，每隔10min测一次，重复测量10次，数值相差造成的误差。 用普通万用表测量电阻值时，如果没有反复调整零点而造成的误差。 看错刻度线造成的误差。 使用人员读数不当造成的误差。 仪表安装位置不当造成的误差。 差压变送器承受静压变化造成的误差。 因精神不集中而写错数据造成的误差。 仪表受环境条件（温度、电源电压变化造成的误差。 选错单位或算错数字造成的误差。 标准电池的电势值随环境温度变化造成的误差。（11）在节流装
6、置的流量测量中，因温度、压力等偏离设计条件而造成的误差。答 随机误差；、（11） 系统误差；、疏忽误差。1-7 试指出下列量值的有效数字位数。4.8mA；4.80 mA； 2705k；2.705103 ；1.3610-3 V； 1.0kg/l ；0.2W； 2500mmH2O ；1.0332W；735.56mmHg；（11）10.000mH2O答 一位; 、两位; 、四位; 、三位; 、（11） 五位。 “0”这个数字，可以是有效数字，也可以不是有效数字。例如在0.2W中0不是有效数字，因为它和0.2W的精度无关；但在10.000mH2O中，后面的四个0均为有效数字，因为它们和10.000的精
7、确度有关。假如这两个数均是采用“四舍五入”法截取所得的近似数，对0.2W来说，其误差的绝对值为0.05W,若去掉前面的0,写成210-1W，其误差的绝对值为0.510-1，即仍为0.05W，与精确度无关。而对于10.000mH2O来说，其误差的绝对值为0.0005mH2O,若去掉近似数后面的四个0，写成1.010mH2O,其误差的绝对值0.510,成了5mH2O，不再是0.0005mH2O,即与精确度有关。因此对待近似数时,不可像对待准确数那样随便去掉小数点部分右边的0，或在小数点右边加上0。1.2仪表的质量指标1-8选择1.5级仪表的精度等级可写为A.1.5级B. 士1 .5级C.D 仪表的
8、精度级别指的是仪表的A.误差B.基本误差C.最大误差D.允许误差E.基本误差的最大允许值答 A、C、 D； E。 仪表的精度指的是基本误差的最大允许值，即基本误差限，但在习惯上有时也简单地说为基本误差或允许误差。 1-9判断（对打，不对打） 回差在数值上等于不灵敏区。 灵敏度数值越大，则仪表越灵敏。 灵敏限数值越大，则仪表越灵敏。 同一台仪表，不同的输入输出段，其灵敏度是不一样的。 灵敏度实际上是放大倍数。灵敏限实际上是死区。答 ； ； ； 。 回差是在正反行程上，同一输入的两相应输出值之间的最大差值。而不灵敏区是指不能引起输出变化的最大输入量。所以回差在数值上不等于不灵敏区，它还包括滞环。
9、灵敏度是仪表达到稳态后，输出增量与输入增量之比，所以比值越大，仪表越灵敏。而灵敏限是引起输出变化的最小输入增量，所以灵敏限越大，仪表越不灵敏。 如果仪表的输入输出是线性特性，则仪表的灵敏度是常数;如果是非线性特性，则仪表的灵敏度在整个量程范围内是变数，它在不同的输入输出段是不一样的。 如果仪表的输入输出具有相同的单位，则灵敏度就是放大倍数;如果是不同的单位，则灵敏度是转换系数。 1-10仪表的稳定时间就是全行程时间吗? 答 稳定时间是从输入信号阶跃变化起，到输出信号进入并不再超过偏离其最终稳态值规定的允差（例如5%）时的时间间隔，如图1-6的t2。而全行程时间（又称阶跃响应时间）是指当输入产生
10、阶跃变化起，输出由初始值第一次到达规定最终与初始稳态值之差的时间间隔。通常其差值规定为10%、5%、1% 。如图1-6的t1。所以二者是不一样的。2.1压力测量与压力单位2-1什么是压力，它的法定计量单位是什么?答 压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa。 lPa就是1牛顿（N）的力作用在1平方米（）面积上所产生的压力，即 1Pa=1N/=（1kgms-2）/ =1kg/ms21MPa=1000kPa=10 6Pa2-2请说明绝对压力、大气压、表压及真空度的含义及相互关系。答 绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。
11、表压是以大气压为基准来表示的压力，所以它和绝对压力正好相差一个大气压（0 .1 MPa） 。 如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表所测得的压力为负压，其值称为真空度。绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图2-1所示。2.2模拟式变送器2-3和杠杆式变送器相比，电容式、振弦式、扩散硅式等变送器有什么优点? 答 电容式、振弦式、扩散硅式等变送器是20世纪70年代开发出来的一代变送器，和它的上一代杠杆式变送器相比，具有许多优点。主要有： 结构简单。它们是基于微位移检测和转换技术，是微位移平衡式变送器，体积小，重量轻。不像杠杆式变送器，为了保证足够的测量力矩和反馈力矩，需要杠杆、支点、
12、轴封膜片和较大的反馈机构。 精度高。电容式、振弦式、扩散硅式等变送器一般都为0.25级，稳定性也好。而杠杆式变送器一般为0.5级，且由于机械零件多，支承、拉条、反馈波纹管等的弯曲疲劳、热膨胀等原因，稳定性也较差。 测量范围宽，静压误差小。例如1151系列变送器的测量范围为01.3kPa到06890kPa。静压为13780kPa ,零点变化为最大量程的0.5%。最大负迁移为最小调校量程的600%，正迁移为最小调校量程的500%。 调整、使用方便。 两线制，木质安全防爆。 由于以上原因，这一代变送器至今还在我国广泛使用。2-4如何调校电容式差压变送器的零位、量程、线性度、迁移量和阻尼?答 调校接线
13、如图2-10所示。图中稳压电源，直流24 V10%，连续可调； 标准电阻，2500.005%； 数字电压表，05V 0.05% （或相应精度的电位计）； 负载电阻，01k电阻箱0.1%； 标准压力计； 信号压力源，低差压用微压调节器,中差压用气动定值器，高差压、大差压用活塞式压力计。 调校方法如下。 （1）零位、量程 调校前，将阻尼电位器按逆时针方向旋到头（即关掉阻尼作用）。接通电源通电1530min后，调整零位。输入差压为0时，使变送器输出为4mA，即电压表指示10.004V。然后加入相当于满度输出的差压信号，调节量程电位器（顺时针转动，输出增大，反之减小），使变送器输出为20mA，即电压表
14、指示5注意在调量程电位器时将影响零位，而调零位电位器时不影响量程范围，故在调完测量范围以后尚需调整一次零位。 （2）线性度 通常变送器出厂时已校好，如要求线性度较高而且具备精密标准仪器时也可进行。步骤如下：在调好零位及量程后，加入相当二分之一量程的差压信号，此时输出应为12mA，即电压表指示3.0000.004V ，如不符合要求，则调节线性度电位器，使输出达到要求，然后重复检查零位、量程及线性度到合格为止。 （3）迁移量 先将量程调到需要数值，如10002500 mmH2O测量范围，则先将量程调到01500mmH2O。如量程始点迁移量不大，可直接调节调零电位器来实现迁移。如迁移量较大，则需将安
15、全接线盒中的正负迁移开关拨到相应位置 （注意不可将两只开关全都拨向“+” 、“”符号端），然后在输入端加入稳定的量程始点差压信号，调节零位电位器使输出为4mA。2 .3智能变送器2-5智能变送器是什么时候推出的?它有何特点? 答 20世纪80年代初，美国霍尼韦尔公司首先推出了ST3000系列智能压力变送器，这是计算机技术和通讯技术发展到一定阶段的必然产物。随后，世界上其他仪表公司也都推出了相类似的智能变送器。这些仪表的共同特点如下。 在检测部件中，除了压力（差压）传感元件外，一般还有温度传感元件。产品采用微机械电子加工技术、超大规模的专用集成电路（ ASIC）和表面安装技术，因此仪表结构紧凑，
16、可靠性高，体积很小。智能变送器的精度较高，一般都在0.1%0.2%，有的还能到0.075%; 测量范围很宽，量程比达40、50、100甚至400;其他如温度性能、静压性能、单向过载性能等也比以往的变送器有很大的提高。 智能变送器可以在手持通信器（又称手操器、手持终端）上远方设定仪表的零点和量程，因此仪表可以在不通信号压力的情况下更改测量范围，这对于人员难以到达的场合特别感到方便。智能变送器和DCS控制系统之间可实现数字通信，这就为全数字化的现场总线控制系统提供了条件。 2-6判断如果模拟变送器采用了微处理器，即成为智能变送器。答 。在变送器中，仅增加了微处理器，还不能说是智能变送器，而应用微处
17、理器产生下列功能的才称为智能变送器： 具有双向通信能力； 完善的自诊断功能； 优良的技术性能，包括可靠的传感器技术，宽广的量程范围，以及稳定的压力和温度补正。2.4现场总线型变送器2-7 什么是混合式智能变送器? 它和现场总线智能变送器有什么不同?答 目前我国各工厂内使用的智能变送器大多是既有数字输出信号，又有模拟输出信号的混合式智能变送器，通常又称为Smart变送器。它和全数字式现场总线智能变送器相比，无论是在仪表结构上，还是在仪表的功能上都是有区别的。和控制系统的连接方式。现有的智能变送器是每台仪表用两根导线和DCS相连，即1对1的连接方式，而现场总线智能变送器则是1对多的连接方式。和上位
18、机系统的通信方式。现有的智能变送器的通信标准不是国际上规定的现场总线通信标准，通信速率很慢，而且不同公司的变送器通信协议也不相同，因此相互间没有互换性和互操性。和上位机系统传输的信息。现有的智能变送器传递的主要是420mA模拟信号，叠加其上的数字信号只用于传递辅助信息，用于变送器的校验、组态和诊断。 综上所述，现有的智能变送器是过渡性的产品。产生的主要原因是当初开发这种变送器时，国际上尚未制定出统一的通信协议。各仪表公司为了早日占领市场，都按各自开发的通信规程设计。但为了变送器之间互换，也为了和现有的DCS系统传递信息，故都保留了420mA模拟信号，电路内都有A/D和D/A转换单元。但这样做以
19、后，仪表的结构较为复杂，精度不易提高，功能也较简单。除了能远程设定仪表零点和量程，以及技术指标较高外，其他和传统的模拟变送器没有什么区别，所以虽称为智能变送器，但和真正的全数字式现场总线型智能变送器是不同的。 2-8 什么是现场总线智能变送器?它有哪些特点? 答 现场总线智能变送器是根据现场总线通信协议开发出来的一种变送器，它是现场总线控制系统FCS的基础。现场总线智能变送器的特点如下。全数字式 在混合式智能变送器中，由于开发时的条件限制，还保留有模拟信号。但在现场总线变送器中，模拟信号已没有必要，是全数字结构，因此仪表结构简单，精度提高。 现场总线通信方式 现场总线智能变送器是现场总线控制系
20、统的一部分，它的通信标准和现场总线标准是同一个，双向传输，串行，既能和上位机系统通信，又能和现场设备通信，一对导线上可传输多种信息，不同厂家、不同型号的变送器，只要功能类同，就可进行互操，互换。 精度提高 由于采用了全数字的仪表结构和数字传输，所以在系统中不需要A/D和D/A转换。这样，不但仪表本身的精度提高，而且信号的传输精度也会提高。 功能增强 数字传感器和微处理器相结合，加上按现场总线标准的通信方式，使得变送器的功能大为增强。现场总线变送器已不是传统意义上的变送器，而是同时起着变送、控制和通信的作用，集变送、控制、通信于一身。在系统中，每台变送器都是一个网络节点，它们和操作站、维护管理系
21、统、上位机一样，平等地挂在总线上，共同完成系统的自动化任务。2-9什么是现场总线控制系统FCS?它和集散控制系统DCS有什么区别? 答 现场总线控制系统FCS是现场总线技术与基于现场总线的现场装置（包括变送器和执行器）和控制室设备构成的控制系统，它是建立在全数字通信基础上的，是一种完全分散的控制系统。 现场总线控制系统FCS和集散系统DCS相比，有如下区别。 结构不同 传统的DCS由操作站和控制站两大部分组成。而在FCS中，60%80%的控制功能转移到了现场仪表，只有少部分高级控制才留在控制中心，因此在FCS中已没有DCS中那样的控制站，I/O接口卡件也减少，因而结构简单。 布线不同 在DCS
22、中，每台变送器都有二根导线通到控制系统。而在FCS中，多台变送器可同时挂接在两根总线上，因而电缆减少，接线简单，安装费用降低，维护方便。 功能不同 在DCS中，控制依赖于控制站，所以DCS虽然叫分散控制系统，实际上并没有彻底分散。而在FCS中，大部分控制由控制中心移到了现场，因而实现了控制功能的彻底分散。通信网络不同 现场总线是开放式的互联网络，同层次网络、不同层次网络、不同厂家生产的网络可实现互联，网络数据共享。而在DCS中.不同厂家的系统的通信协议是不同的，因此不能互联。 系统的安全性、可靠性和维护工作量不同，FCS比DCS优越。2.5法兰式变送器 2-10什么是法兰变送器，它和普通变送器
23、有什么区别? 答 法兰变送器是在普通的变送器基础上增加了一个远传密封装置构成的，所以也叫远传式变送器或隔膜密封式变送器。远传密封装置由法兰膜盒、毛细管和毛细管内的填充液三部分组成。工作时，被测介质作用在法兰膜盒的隔离膜片上，使膜片产生变形，然后通过毛细管内的填充液，将压力传到变送器的敏感元件上，经转换，仪表便输出相应的信号。 法兰变送器和普通变送器相比，有如下区别。在普通的变送器中，被测介质通过导压管而进入变送器测量室。如果被测介质是粘稠液体，则容易堵塞导压管。现在用毛细管代替导压管，堵塞现象便不会存在。因为毛细管是密封的，它早面的填充液是经过挑选的，化学物理性能稳定，不会像导压管内的介质那样
24、，易凝冻，易汽化，因而不必像普通变送器那样加灌隔离液，安装隔离器、冷凝器等辅助设备。这样，测量精度便可提高，维护工作量便可减少。 因法兰膜盒离变送器本体远，所以仪表的接液温度可以提高，应用范围可以扩大。 对仪表本身来说，由于法兰变送器比普通变送器多了一个远传密封装置，因而仪表的结构较为复杂，精度下降，故障的可能性增加。 2-11填空 法兰变送器的温度性能主要由法兰膜盒上隔离膜片的刚度和法兰膜盒内的填充液性质决定，所以如隔离膜片的刚度越（ ），则膜片的压力-位移性能越（ ），因而变送器的温度性能越（ ）。 隔离膜片的刚度决定于膜片直径、膜片厚度、膜片材质和波纹深度等因素。为了使变送器有良好的温度
25、性能，隔离膜片的直径要 ，厚度要（ ），波纹深度要（ ）。此外，还需填充液的热膨胀系数要（ ），填充液内的挥发性物质要（ ），填充液充灌前要将密闭系统中的空气（ ）。 答 大，差，不好； 大，薄，深；小，少，排除干净。 2-12如图2-36所示，双法兰变送器测量容器液位时有三种安装位置： 变送器在两个安装法兰下面【图2-36（a）】； 变送器在两个安装法兰中间【图2-36（b）】； 变送器在两个安装法兰上面【图2-36（c）】。 请说明变送器在这三种位置时的量程和迁移量是否一样。设变送器至容器下法兰的距离为H1，上法兰的距离为H2，两法兰间的距离为H0。 解 为了说明三种安装位置是否一样。先计算它们的量程和迁移量。 量程计算。以变送器在两法兰中间位置为例。 当液面最高时，法兰变送器高压侧压力p1，为 p1=（H1+H2）介g+p0H10g式中 介被测介质的密度，kg/m3； 0膜盒内填充液密度，kg/m3；p0容器内压力，Pa；g重力加速度，m/s2。当液面最低时，法兰变送器高压侧压力p1为p1=H10g+ p0于是变送器量程p为 p=p1p1=（H1+H2） 介g =H0介g 同样方法可以证明，变送器安装在两个法兰上面
