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？
gh2??gh ?P??1gH?(?1 (2-1) 2)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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18. 涡街流量计是根据什么原理测量流量的? 采用什么方法检测漩涡的分离频率? 19. 涡轮流量计如何实现磁电之间的转换? 它适用于什么介质的流量测量? 20. 弯管流量计工作原理及特点是什么?
21. 质量流量的测量有哪几种方法? 各有什么特点?
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温度测量部分
1．什么是热电效应? 热电偶的热电势是如何产生的？
2． 用镍铬一镍硅热电偶测量某炉膛温度，现测得的热电势为31.64 mV，巳知热电偶冷端温度为30 ℃，求热端温度ｔ=? ℃。 789.44℃
3．热电偶为什么要进行冷端温度补偿? 补偿方法有哪几种?
4． 用铂铑—铂热电偶测温，冷端温度为30℃，显示仪表（无冷端补偿措施）读数为985 ℃，所测的实际温度应是多少? 1000℃
5． 用Ｋ分度号热电偶测量某设备的温度，测得回路中的热电势为20mV、巳知冷端温度为25℃，求设备的实际温度? 若用S分度号的热电偶来测量，在相同条件下，测得的热电势应是多少?
508.4℃, 4.175mV
6．根据热电偶回路的有关性质，证明图4-1中回路总电势为 E=EAB(t, t1)+ECD(t1, t2)+EEF(t2, t3)
7．热电偶补偿导线正、负极性与热电偶的正、负极性接反会出现什么现象？试分析之。 8．如图4-2所示为温差测量回路，热电偶的分度号为K，问在补偿导线两端测得的热电势应是多少？
4.188mV
图 4-1 图 4-2
9．用E分度号的热电偶与其相应的显示仪表配用测量温度，显示仪表带有冷端温度补偿作用，但错用普通导线代替了补偿导线，当把显示仪表输入端短接时，显示温度为28℃，用水银温度计测得的热电偶冷端温度为42℃，求显示仪表显示385℃时，被测的实际温度为多少？
395.85℃
10．图4-3为铂铑—铂热电偶与显示仪表组成的测温系统。Aˊ、Bˊ为热电偶补偿导 线，但续接的一段由于疏忽接反，已知：E(1000,0)=9.585mV E(100,0)=0.645mV E(50,0)=0.299mV
E(20,0)=0.113mV 图 4-3
求：（1）显示仪表显示的温度是多少？ 9.213mV, 967.64℃
（2）若全部正确连接显示仪表应显示何值？由于第二段补偿导线接反而引入的绝对误差是多少℃？
1000℃,-32.36℃
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11．热电阻的测温原理是什么？同热电偶相比有何优点? 12．常用热电偶和热电阻的分度号有哪几种? 各有何特点?
13．热电阻为什么要采用三线制连接？为什么要规定热电阻的连接导线电阻?
14．用分度号为Pt100 铂电阻测温，但错用了Cu100 的分度表，查得温度为140 ℃， 问实际温度为多少？ 157.1
15．辐射式温度计为什么要对仪表温度示值进行修正?
16．巳知某两线制温度变送器，内部无线性化功能。它配镍铬一康铜热电偶测量范围为200-300 ℃，迁移和量程巳调校完毕。问变送器输出分别为8mA 、12mA及16mA电流时表明热电偶热端温度是多少℃? 这些结果受冷端温度变化的影响吗？ 17．测温元件安装时应注意哪些问题?
18. 一支分度号为E的热电偶与显示仪表配套测温，热电偶冷端温度t0=42℃，如果不采用补偿导线而采用普通铜线进行热电偶与显示仪表之间的连接，设仪表接线端子处的温度为t1=28 ℃，求显示仪表显示385℃时其测量误差是多少℃？ -32.4
19. 一测温系统，采用Ｋ分度号热电偶测温，并采用相应的补偿导线将热电偶信号引入自动电位差计显示温度，但错用了与Ｅ分度号配用的显示仪表。当仪表显示160℃时，问实际温度应是多少？（室温25℃） 10.008mV，246.5℃
20 一支分度号为CU100的铜电阻测温，错接了按CU50分度的显示仪表，则显示温度为147℃，求实际温度？ 81.49Ω，-43℃
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显示仪表部分
1．电位差计的基本工作原理是什么？
2. 对于起始点为0℃的自动电子电位差计，当输入端短路时，仪表指针应指示在何处？为什么？
4．试比较自动电位差计和自动平衡电桥的测量原理、结构组成和使用等方面的异同。 5. 如果在自动电位差计和自动平衡电桥的测量桥路中，量程电阻RM和起始电阻RG分别断路，各会显示什么数值？为什么?
6. 当热电阻短路、断路时，自动平衡电桥应指示在什么地方? 为什么? 7．什么是不平衡电桥? 什么是平衡电桥？
10. 热电阻温度计为什么要采用三线制接法？为什么要规定一定数值的外线路电阻？ 11. 数字显示仪表主要由哪几部分组成？各部分起什么作用？ 12. 无笔记录仪有哪些特点？有哪几种组态方式？
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