2020 計測及び制御

10問 • 2年前

問題一覧

各種の温度計の原理や特徴について示す。熱電温度計は熱電対、補償導線、基準接点装置、温度変換器、受信計器より構成される。補償導線は測定点と計測点の距離があるときに使用する。一般に熱電対の材料は高価であり、補償導線に熱電対と同じ材質の線材を使用すれば、精度は高いが価格は高くなる。熱電対とほぼ同じ材質の補償導線を使用するものを( 1 )という。基準接点装置には基準接点を温度一定に保つタイプと基準接点温度に対する熱起電力を発生させるタイプがあり、前者には( 2 )と( 3 )がある。

エクステンション形, 氷点式, 電子冷却式

抵抗温度計は金属や非金属の電気抵抗が温度によって変化することを利用する温度計である。金属の抵抗体として( 1 )が一般であり、世界的に規格が統一されている。長所は精度が良い、( 2 )が不要である、大きい出力が得られることである。

白金, 基準接点温度補償

水晶温度計は水晶振動子の( 1 )が温度によって変化することを利用した温度計であり、1℃当たり( 2 )変化させることができることから高い温度分解能が得られる。

周波数, 1kHz

各種の流量計の原理や特徴について示す。面積式流量計は( 1 )と( 2 )から構成される。流量の測定原理は差圧式流量計とほとんど同じである。動力が不要で、かつ安価に製作できることから現場の指示計としてよく使われる。 ※解答は順不同

フロート, テーパ管

加熱した物体に流体を接触させたとき、流体側へ単位時間に移動する熱量は流体の( 1 )と温度上昇と質量流量の積に比例する。この関係を利用した流量計を( 2 )流量計と呼ぶ。

定圧比熱, 熱式

ピトー管式流速計で流速を測定する場合、ピトー管の軸が流れ方向と( 1 )となるように設置する。ピトー管で測定した圧力から静圧の値を差し引くと動圧が求められる。動圧は流速の( 2 )乗に比例するという関係から流速を求めることができる。

平行, 2

図のように密封容器に液位hまで液体が入っている。容器内の気体圧力をP₀とすると底面の圧力P₁は( 1 )となる。ここでρは液体密度、gは重力の加速度である。したがって、P₀とP₁を測定すればhが求まる。しかし、実際に差圧計で測定されるのは差圧P₂-P₃である。気体の密度は小さくP₀=P₃は( 2 )とのることから、差圧から液面hを求めるには高さh₁も測定する必要がある。

ρgh+P₀, ρg(h+h₁)

PID動作調整計の出力mv[%]は画像の式で表される。ここでPBは比例( 1 )、T₁は積分時間、Tᴅは微分時間であり、PID定数と呼ばれる。また、eは( 2 )を表し、mv₀はeが0のときの調節計の出力である。PBが狭かったり、積分時間が( 3 )過ぎたり、微分時間が( 4 )過ぎたりすると、測定値が波を打つようになるため、PID定数は制御の目的に合わせて適切に調整する必要がある。なお、eは(( 5 )-測定値)のため、( 5 )を変更するときもPID動作が働き、特に( 6 )動作がかなり強い場合は調節計出力が大きく変化する。これを避けるため、eの代わりに測定値を採用する調節計もある。これを測定値( 6 )形調節計という。

帯, 偏差, 短, 長, 目標値, 微分

制御系を構成する各部分を、信号の流れに重点を置いて書き直したものを( 1 )線図という。正式な線図では( 1 )の中に( 2 )を記入する。これは、左端から入る信号(入力信号)と右へ出る信号(出力信号)の比と定義されており、( 3 )変換形式で記述する。制御を信号の流れによって分類すると、フィードバック制御、フィードフォワード制御、( 4 )制御に分類される。( 4 )制御は、「あらかじめ定められた順序又は手続に従って制御の各段階を逐次進めていく制御」である。

ブロック, 伝達関数, ラプラス, シーケンス

ディジタル式調節計では、入力をA/D変換回路によってディジタル信号化し、マイクロプロセッサとメモリより成るディジタル演算回路でPID演算処理などを行う。調節計の出力としては( 1 )が最も一般的な出力であるが、その他に、リレーや電磁弁を駆動するリレー出力、ソリッドステートリレーを駆動する( 2 )出力用、電磁弁やコントロールモータを駆動する電動弁駆動出力がある。温度制御を行うためのリレー出力では( 3 )動作でPID動作と同じ効果を持たせるため、( 4 )出力としている。

4〜20mA DC, 電圧パルス, オンオフ, 時間比例

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