传感器习题与思考题2006-答案

中国石油大学信息与控制工程学院自动化系

《传感器与检测基础》习题集

测量误差和仪表的性能指标

1、什么是真值? 什么是约定真值、相对真值? 2、什么叫绝对误差，相对误差，引用误差，回差?

3、什么叫系统误差、随机误差和疏忽误差? 各有什么特点? 产生的原因是什么? 4、什么叫测量不确定度、准确度和准确度等级? ’

5、测量不确定度有哪几种形式? 试总结各种不确定度的计算程序。

6、有两台测温仪表，其测量范围分别是0-800~C和600-1100℃，已知其最大绝对误差均为±6℃，试分别确定他们的精度等级。

7、检定一块1.5级刻度为0～100kPa的压力表，发现在50kPa处的误差最大为1.4kPa，其它刻度处的误差均小于1.4kPa，问这块压力表是否合格?

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压力测量部分

1．弹簧管压力表测压原理是什么？试述弹簧管压力表的主要组成及测压动作过程。

2．试述石英晶体压电效应的产生过程。横向和纵向压电效应的产生与所测压力之间的关系是什么？

3．什么是霍尔效应？霍尔电势的大小和方向与哪些因素有关？ 4．金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有什么不同？

5．一台差压变送器，测量范围是0～60 kPa，输出信号范围是4～20 mA，问被测差压为35 kPa时，变送器的输出应是多少mA？13.3mA

6．电容式压力传感器有哪几种类型？差动式结构具有什么优点？

7．电容式压力变送器，测量范围为0～250kPa，求输出信号为16mA时，被测压力应是多少kPa？ 187.5kPa

8．试述自感传感器及差动变压器的工作原理灵敏度。

9．振弦式压力变送器的工作原理是什么？如何使得振弦产生振动？

10．要求测量0.8MPa的压力，测量的最大误差应小于或等于±0.01MPa，现有一块0～1.0MPa、精度0.5级的压力表，问量程和精度能否满足要求？应选择何量程、何精度？ 0-1.6Mpa,0.625% 0.5

11．需要测量某台空气压缩机缓冲罐内的压力，工作压力范围为1.1～1.6MPa，要求就地观察，并要求测量误差不得大于罐内压力的±5％，试选择一合适的压力仪表用于测量。 2.4Mpa,0-2.5MPa;±2.2%,1.5,普通压力表

12．某化肥厂合成氨塔的压力控制指标为14±0.4MPa，要求有一就地压力显示，试选择压力仪表的类型、测量范围及精度等级。

23.33Mpa,0-25Mpa;1.6%,1.5, 不锈钢或碳钢材料

13．为什么测量仪表的测量范围要根据被测量的大小来选取？选量程很大的仪表来测量很小的参数有何问题？

14．需要校验精度为1.0级、0～10MPa的压力表，试选择标准表的精度和量程。 0-16MPa、0.2级或更高

15．校验一块精度1.5级、0～6MPa的压力表，现有0.25级、0～10MPa和0.2级、0～16MPa的压力表各一块，哪一块可以作为标准表？为什么？ 0.25级、0～10MPa

16．用活塞式压力计校验弹簧管压力表时，应如何读取上、下行读数？读数时为什么要使测量活塞和砝码保持一定的旋转速度？

17．压力仪表的安装包括哪些内容？需要注意哪些问题？

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物位测量部分

1．按工作原理不同，物位测量仪表有那些种类？它们的工作原理各是什么？ 2．分别说明浮球式液位计和浮筒液位计的工作原理，它们之间有何区别？

3．什么是差压式液位计的零点迁移问题？迁移的实质是什么？正、负迁移有什么不同？如何判断？

4．按图2-1和2-2的安装方法，分别为何种迁移？试分析讨论迁移量分别为多少？ ?P??1gH?(?1 (2-1) gh2??gh2)1 ?P??gH?(?gh2??0gh)1 (2-2)

图 2-1 图 2-2 图 2-3

5．如图2-3所示，测量密闭容器内的液位，气相为不凝性气体，采用单法兰差压式液位计，液位测量范围为H ，已知：介质密度ρ=0.8g/cm3, H =500mm, H0=200mm,试问： （1）差压计的量程应是多少kPa？（2）何种迁移？迁移量是多少kPa？ 3.92kPa, 正迁移1.568 kPa

6．用差压式液位计测量某锅炉水位，如图2-4所示，水位变化范围为H，水的密度随温度变化可以忽略，已知Hmax=2000mm, ρ=0.95g/cm3 , 试问：（1）若差压计不带迁移机构能否使用？如

何使用？存在什么问题？（2）若差压计带有迁移机构应如何使 图 2—4 用？需要进行哪种迁移？迁移量是多少KPa？迁移后的测量范围应是多少？

?P??gH??gHmax

测量范围：-18.62 ~ 0 kPa

（1）可反接，但需注意差压与液位对应关系；

（2）负迁移，迁移量为：-18.62 kPa 或18.62 kPa 图 2—5

7．如图2-5所示用差压变送器测量某容器液位，被测介质密度ρ1 =0.85g/cm3 ，隔离液体密度ρ2 =0.95g/cm3，液位测量范围 H=2000mm , h1=1000mm , h2=3000mm ,试问：（1）需要进行哪种迁移？迁移量是多少kPa？（2）迁移后的测量范围应是多少？

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?P??1gH?(?2gh1??2gh2)

（1）负迁移，迁移量为：-18.62 kPa 或18.62 kPa （2）测量范围：-18.62 ~ -1.96 kPa

8．应用差压变送器测量两种液体的分界面，安装情况如图2-6所示，已知ρ1 =0.75g/cm3 ，ρ2 =1.0g/cm3, h4=200mm ， h2=600mm ， h3=1800mm ，ρ0 =1.0g/cm3， 试问：

（1） 采用此种方法测量界位时应注意什么问题？

（2） 差压变送器的量程应是多少kPa？是何种迁移？迁移量为多少kPa？

图 2-6

P??P1??1g(h1?h2?h3?H)??2g(H?h4)??0gh5 P??P1??1gh1??0g(h2?h3?h4?h5)

?P?(?2??1)gH??1g(h2?h3)??2gh4??0g(h2?h3?h4)?(?2??1)gH??1g(h?h4)??2gh4??0gh

9．浮筒式液位计的量程由什么决定？在相同液位高度下，当被测介质密度不同时，如何使液位计的输出相同？

10．浮筒式液位计的校验一般采用水校和挂重的方法。若浮筒截面为A，长度为L,重量为W ；被测介质密度为ρ，试说明使液位计输出分别为0%、25%、50%、75%、100%时，若分别采用这两种方法校验具体应如何实施？（设被测介质的密度为850kg/m3）

11．试分析用电容式液位计分别测量导电介质和非导电介质的液位时，相当于各自改变了哪个物理量从而引起电容量变化的？何时需要考虑虚假液位的影响？如何消除？ 12．试述射频导纳物位计和超声波物位计的工作原理及它们应用的场合。 12. 试述核辐射式物位计的特点及应用场合。

13. 可以用做界位测量的物位计有哪几种？简述其原理和特点。

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流量测量部分

1．什么叫流量和总量？有哪几种表示方法？常用流量单位是什么？

2．试述差压式流量计测量流量的原理，并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？ 3．什么叫标准节流装置？有几种形式？它们分别采用哪几种取压方式？

4. 原来测量水的差压式流量计，现在用来测量其测量范围相同的油的流量，读数是否正确？为什么？

5．用一台电容式差压变送器与节流装置配用测量流量，变送器的测量范围为0～10KPa，对应流量为0～320m3／h, 求输出为14mA时，差压是多少？流量是多少？ 6.25kPa, 252.98 m3／h

6．用一台电动力平衡式差压变送器配孔板测量流量，原设计差压范围为0～63kPa，流量范围为0～125T／h, 安装时误装了一台差压范围为0～40KPa的差压变送器，启用后流量稳定，仪表输出压力为10mA，试问：

（1）实际流量是多少？ 60.99 T/h

（2）若采用0～63kPa的差压变送器，此时变送器的输出应为多少mA？ 7.81mA 7．为了防止差压计的测量室单向受压，投用时应如何启动差压计？

8．靶式流量计与差压式流量计的工作原理是否相同？该流量计有何特点？安装时应注意哪些问题？

9．靶式流量计的转换部分和差压变送器相比，为何要增加一个阻尼器？

10. 用一台电动Ⅲ型靶式流量计测量加热炉燃料油流量，已知流量计的测量范围为0～40m3／h, 产生的最大作用力Fmax＝22N，问当变送器输出为8mA时，靶的受力为多少？此时的流量应为多少？ 5.5N, 20 m3/h

11．容积式流量计的泄漏量与哪些因素有关？安装时有哪些要求？ 12．试比较差压式流量计与转子流量计测量原理的异同。

13．当被测介质的密度、压力或温度变化时，转子流量计的指示值应如何修正？

14．用转子流量计来测量表压为31.992KPa、温度为40℃的N2气的流量，若巳知流量计读数为10m3／h, 求N2气的真实流量（巳知N2在工业标准状态时的密度为1.165Kg／m3）应是多少？ 11.285 Nm3/h

15. 用水标定的流量计, 测量范围为0～1000 m3／h, 现将不锈钢转子(密度为7.92g／cm3)更换成相同形状的铝转子(密度为2.86g／cm3), 用来测量水的流量。试问更换转子后的测量范围应是多少? 518.45 m3/h

16. 已知被测液体的实际最大流量为500m3／h, 工作状态下的密度为0.8g／cm3, 试选择一台转子为不锈钢材料(密度为7.92g／cm3), 测量范围合适的转子流量计用于此介质的流量测量。 440.89 m3/h

17. 电磁流量计的工作原理是什么? 它对被测介质有什么要求?

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