兰石化化工仪表自动化题库

1． 放大系数是描述被控对象重新达到平衡时其 与 之比，是被控变量的 特性参数。

2． 仪表所能测量的被测量上下限的 称为仪表的量程，如测量范围为-200~800℃的温度计，

其量程为 ℃。

3． 孔板流量计的特点是 ，转子流量计的优点为可测 （填大或小）流量，压力损

失 （填大或小）。

4． PID调节器硬件结构的主要组成部分有： ， ，和 。

5． 红外线气体分析仪是基于物质对光辐射的 吸收原理工作的；当氧化锆固体电解质两侧

的氧浓度不同时，会形成 ；色谱分析仪是利用各组分的 不同进行物质成分分析的。

6． 生产过程自动化系统所包含的内容？

7． 比例积分调节规律中，积分时间TI对系统过渡过程的影响？ 8． DDZ-III型温度变送器的性能优点？

1． 如图所示，为一贮槽液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值。试画出该系统的方框图，并

指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？

qv1 LT LC qv2 图1贮槽液位控制系统

2． 试分析衰减比对过渡过程的影响，并画出衰减比分别为n<1，n=1,n>1,n→∞时的过渡过程曲线。 3． 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℃，仪表指示值为400℃，若认为换热器内的温度为430℃，对不对？为什么？正确值为多少？ 已知热电偶的分度号如下表所示： 30℃ 1.801mV

4． 试画图解释调节器的积分作用是通过负反馈微分电路形成的。 5． 试分析如图所示电气转换器的工作原理

400℃ 28.943mV 420℃ 30.546mV 430℃ 31.350mV

6．已知被测压力在范围0.7~1MPa内波动，要求测量的绝对误差不得超过0.02MPa，试选定弹簧管压力计的量程和精度等级。可供选用的压力计量程系列为：0~0.6 MPa；0~1 MPa；0~1.6 MPa；0~2.5 MPa。

附：仪表精度等级系列 0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,(2),2.5,5.0

填空题

1 输出变化量 ， 输入变化量， 静态。 2代数差 ， 1000。

3 恒流通面积变压差， 小， 小 。

4输入电路 ， PID运算电路 ， 输出电路 。 5选择性，氧浓差电池，分配系数 。

6答：生产过程自动化包含四个方面的内容：

（1）自动检测系统；（2）信号连锁系统； （3）自动操纵系统；（4）自动控制系统。

7答：积分时间对过渡过程的影响具有双重作用。在相同的扰动作用下，随着积分时间的减小，积分作用不断增强，调节器的输出增大，最大偏差减小，余差消除加快，但同时系统的振荡加剧，稳定性下降，积分时间过小，还可能导致系统的不稳定。

8答：DDZ-III型温度变送器的性能优点主要有以下三方面：

（1） 采用低漂移、高增益的线性集成电路，提高了仪表的可靠性，稳定性及各项技术性能； （2） 在热电偶与热电阻的温度变送器中采用了线性化电路，使变送器输出信号与被测温度信号保

持了线性关系；

（3） 线路中采取了安全火花防爆措施，兼有安全栅的功能，可用于危险场所中的温度或直流毫伏

信号测量。

三、 分析计算题 1 解：（1）如图所示为该控制系统的方框图。 干扰 h hs 液位控制器 执行器 贮槽 液位测量变送装置 （2）该系统的被控对象是贮槽，被控变量是贮槽液位，操纵变量是出水流量qv2。

2 解：（1）衰减比n是过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比，衰减比越小，系统的衰减程度

越小，过渡过程越缓慢；衰减比越大，系统的衰减程度越大，过渡过程越接近非周期的单调过程。

n<1，发散振荡 （2）

n=1，等幅振荡 n﹥1，衰减振荡 n→∞，单调过程 3 解：不对，因为此时冷端温度为30 ℃，而仪表的指示值（400℃）是在仪表的机械零位在0℃时

的值，所以换热器的实际温度不是仪表的指示值与冷端温

度之和，也不是仪表的指示值。 查表可得：E(400，0)=28.943 mV ,即E(t，30)= 28.943 mV，

E(30， 0)= 1.801 mV ,即 E(t0， 0)= 1.801 mV 由：E(t， 0)= E(t，t0)+ E(t0， 0)= 28.943 +1.801 =30.744 mV 根据30.744 mV查表并采用线性插值法，求得换热器的实际温度为422℃。

5解：基本工作原理——力矩平衡原理；

如图所示0-10mA电流信号→磁场7，产生电磁力（测量力）→杠杆偏转→喷嘴挡板机构间距减小，P

背增加→ 放大器功率放大后输出气信号，同时信号至反馈波纹管，直到与测量力矩相平衡。 1．在阶跃干扰作用下，系统过渡过程有 ， ， 和 等。

2．线性度是描述仪表的 和 之间的吻合程度，量程越小，线性化带来的误差 （填越大或越小）。

3．孔板流量计的特点是 ，转子流量计的优点为可测 （填大或小）流量，压力损失 （填大或小）。

4．调节器按信号作用方式分为 调节器和 调节器，其中当测量信号增加，调节器的输出信号减小的是 调节器。

5．计算机控制系统与模拟控制系统基本结构是 的 （填相同或不同），前一控制系统中增加了 元件，信号的输出在时间上是 的。

简答：

1. 生产过程自动化所包含的内容？

2．简述描述被控对象特性的参数滞后时间的种类及其产生的原因，并分析其对控制通道的影响？ 3．热电偶冷端温度的处理方法有哪些？

1. 如图所示为一自力式贮槽水位控制系统，试画出该系统的方块图，并指出系统中被控对象、被控

变量、操纵变量是什么？

2 进水

4 3 1 图1贮槽水位控制系统 出水 1-贮槽；2-浮球；3-杠杆；4-针形阀 2．某化学反应器工艺规定操作温度为900±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。其中y0=900℃，y1=908℃，y2=918℃，y3=950℃，t1=9min，t2=45min，t3=47min，试确定该系统的最大偏差，衰减比，余差，振荡周期和过渡时间（按被控变量进入±1%新稳态来确定），并分析该系统能否满足工艺要求？

y3

y2 y1 y0

t1 t2 t3 t/min

图2系统过渡过程曲线

3．用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问：实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？已知热电偶分度表如下表所示：

20℃ 0.798mV

4．试分析比例度对余差、最大偏差和系统稳定性的影响。一电动比例调节器，它的量程是100-200℃，输出信号是0-10mA，当输入从140℃变化到160℃时，相应的调节器输出从3mA变化到8mA，求该调节器的比例度。

5．检定一只量程为5A的电流表，当输入量为1A时，指示值为1.10A。试求该仪表的绝对误差、相对误差、引用误差，并确定该仪表的精度等级。（8分）

60℃ 2.436mV 500℃ 20.64mV 557℃ 23.07mV 538℃ 22.260 mV 539℃ 22.303 mV 附：仪表精度等级系列——0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、（2）、2.5、5.0 6．试分析如图所示电气转换器的工作原理

一、填空题

1． 发散振荡过程，等幅振荡过程，衰减振荡过程，非振荡的单调过程等。 2． 标定曲线，拟合直线 , 越小。 3． 变压差恒流通面积，小 ，小。 4． 正作用，反作用，反作用。

5． 相同， 模/数和数/模转换，连续。 三、简答题

1.答：生产过程自动化包含四个方面的内容：

（1）自动检测系统；（2）信号连锁系统； （3）自动操纵系统；（4）自动控制系统。

2．答：滞后时间依产生的原因不同分为两类：

传递滞后τ0——由于信号的传输、介质的输送或能量的传递要经过一段时间； 容量滞后τc——由于物料或能量的传递过程中受到一定的阻力引起的。

对于控制通道而言，滞后的存在不利于控制，会使控制作用的效果不及时，影响控制质量。 3．答：热电偶冷端温度的处理方法有三种：

（1） 恒温法：——将热电偶冷端置于人造恒温装置中，使冷端温度保持为0℃； （2） 示值修正法——采用机械零位调整法或计算修正法，对仪表示值进行修正；

（3） 冷端温度补偿电桥法——利用不平衡电桥产生的电压作为补偿电压，以抵消因冷端温度变化

引起的热电势的变化。

四、分析计算题 1.解：（1）该控制系统方框图如图所示

干扰 h0 杠杆系统 针形阀 贮槽 h 浮球 （2）该控制系统中：贮槽为被控对象，贮槽水位为被控变量，进水流量为操纵变量。 2．解：由图可得：最大偏差A= y3 — y0=950—900=50℃

衰减比n=（y3 — y1）/（y2 — y1）=（950 —908）/（918 —908） =4.2:1≈4:1

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