化工仪表与自动化考试试题汇总及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一

一、 填空题（36分）

1、 过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。

2、 过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。

3、 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。 4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、 选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通道的放大倍数（增益）。

6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差 、 衰减比 和 余差 等。 8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P _调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。

9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.02~0.1MPa ；电Ⅱ型标准信号范围是 4~20mA ；电Ⅲ型标准信号范围是 0~10mA 。

二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答：

1

在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。

2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？

答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。

②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶 ③

? 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。

? 计算法：EAB（t，0）＝ EAB（t，t0）＋ EAB（t0，0） ? 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0

? 补偿电桥法：用电桥产生EAB（t0， 0）与EAB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

? 补偿热电偶：用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电

偶。

3、（10分）控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度δ=50% （2）PI输出，已知：比例度δ=100%

积分时间Ti=1分

答：

2

4、(20分)下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)；

① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ ② 在下图中画出控制流程图； ③ 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向； ④ 画出简单控制系统方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

答：① 构成控制系统时的被控变量是出口介质温度；操纵变量是燃料量，干扰量是：进料流量和温度、燃料的压力、炉膛温度和压力以及环境温度。 ② 控制流程图见下图。

③ 执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向。

3

④ 简单控制系统方框图见下图。

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定。

三、计算题：（10分）

计算下图各热电偶回路所产生的热电势（10分）。 注：A B----K型热电偶；AˊBˊ----K型热电偶补偿导线

C D---- S型热电偶； CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；

答：1、E1=EAB(300,50)+ECD(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142) =10.342 (mV)

E2=ECD(300,50)-ECD(50,25) =(2.323-0.299)-(0.299-0.142) =1.867 (mV)

《化工仪表与自动化》课程测试试题二

4

一、 填空题（28分）

1．控制系统引入积分作用是为了_消除余差___,但积分的引入会使系统__不稳定,引入微分作用是为了_克服容量滞后___。某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应_减小放到倍数___。

2.被调介质流过阀门的相对流量(Q/Qmax)与阀门相对行程(l/L)之间的关系,称为调节阀的 流量_______特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为____理想__ 特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为_工作___ 特性。调节阀的流量特性有_直线__、__等百分比___、__抛物线__和__快开_，流量特性的选择主要是与__广义对象__相匹配。

3. 与单回路控制系统相比，串级调节系统具有以下三个特点：

①(对于进入副回路的干扰有很强的克服能力 );②( 提高了工作频率 );③(具有)。

4.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响越小 ;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量 越差 ;干扰通道的纯滞后对调节质量 有影响，纯滞后越大，质量越差 。 5．简单调节系统的基本特征是 闭合回路 和 负反馈 。 6．常用的标准节流件有 孔板 和 喷嘴 。

7. 热电偶的热电特性与 热电偶材料、两节点温度 __有关，与 热电偶几何尺寸 无关。 二、综合题(分)

1、（10分）画出气开式类型执行器的两种简单结构示意简图；控制系统在什么情况下选择气开类型执行器？举例说明。 答：①

5

7．描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数、滞后时间 ，如果时间常数越大，系统的响应速度 越慢 ，系统的稳定性 越好 。

8．差压式流量计由 节流件 、 导压管 和 显示仪器 组成。常用的标准取压方式有 角接取压 和 法兰取压 。

9．指出你所知道的几种复杂控制系统串级控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择控制系统、前馈控制系统、比值控制系统等。

二、综合题（54分）

1、（10分）在控制系统中如何得到执行器的类型？画出执行器类型的简单结构示意简图。 答：

在控制系统中，执行器类型的获得是靠改变执行机构和调节机构的作用方向来得到的，一般情况下，对于大口径的执行器，执行机构采用正作用，靠改变调节机构的正反装来得到执行器的气开气关类型，对于小口径的执行器，调节机构选择正装，故只能靠改变执行机构的正反作用来得到执行器的气开气关类型 2、（14分）比较差压式流量计与转子式流量计的异同点。 答：①相同点：两者都是利用节流原理来测量流量。

②不同点： 差压式流量计 转子式流量计 节流件固定安装 节流件安装不固定 节流件前后差压变化 节流件前后差压固定 输入输出非线性 输入输出线性

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3、（10分）控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线。

答：

4、(20分) 如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。 ① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ ② 如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图； ③ 选择执行器的气开、气关类型； ④ 画出控制系统的方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

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答：① 构成控制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量是冷却剂流量，干扰量是：冷却剂压力和温度、搅拌速度以及环境温度。 ② 控制流程图见下图1。 ③ 执行器应选择气关类型。 ④ 控制系统方框图见下图2。

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气关阀开大，冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。

图1

图2

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三、计算题：（10分）

计算下图热电偶温度计所产生的热电势以及温度计所显示的温度（10分）。 注：C D---- S型热电偶；CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；

答：① E=ECD(300,25) =(2.323-0.142) =2.181 (mV)

②因为电子电位差计有自动冷端温度补偿装置，所以测量不受环境温度影响，温度计所显示的温度为300℃。

化工仪表及自动化试题

一．选择题（每题2分，共50分）

1.生产过程中所保持定值的工艺变量称为

A、操作变量 B、被控变量 C、设定值 D、对象 2.热电偶的测温原理是

A、电阻随温变化 B、热电效应 C、霍尔效应 D、节流原理 3.气动差压变送器的工作原理是

A、热电效应 B、电阻随温度变化 C、电压平衡 D、力矩平衡原理

4。利用差压变送器测液位时，若正、负压室与取压点之间装有隔离 罐并充以隔离液，这时需时变送器进行的迁移是

A、正迁移 B、负迁移 C、无迁移 D、零点迁移 5.在单元组合仪表中常用的统一标准信号为

A、0~10mV或4~20mV B、0~10mV或0~20mV C、0~10mA或4~20mA D、0~10mA或0~20mA 6．弹簧压力表中游丝的作用是：（ ）

A．提高仪表的精度 B．改变仪表的量程 C．克服仪表变差 D．提高仪表灵敏度 7．自动电位差计所配测温元件为（ ）

A．热电偶 B．热电阻 C．弹簧 D．膜片 8．节流式流量计工作原理为（ ）

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A．把输入微小位移转换成相应的气压信号输出 B．电阻随温度变化 C.电压平衡

D．流体流经节流装置所产生的静压差与流量之间的关系

9．自动控制系统中，感受被控变量并转换为测量值的部分为（） A．检测元件及变送器 B．调节器 C．对象 D．执行器 10．标注在化工仪表面板上的符号1.5是指该仪表的（）

A变差为1.5级 B精度为1.5级 C．基本误差为1.5级 D．附加误差为1.5级

11．某一温度计，其测量范围为0---400℃，经校验发现其最大绝对误差为5，则℃该表的精度等级是（ ）。

A .0.5 B .0.8 C .1.0 D.1.5

12.节流式流量计测量的是流体流经节流装置时所产生的（） A．速度变化 B．面积变化 C．动压能变化 D．静压差 13．自动控制系统，理想过渡过程的衰减比n:1是（）

A．2—4：1 B。4---10：1 C。2：1 D。12：1 14．过渡过程中被控变量最大指示值与设定值之差的指标是：（） A．余差 B。 衰减比 C。 过渡时间 D。 最大偏差 15．热电阻适用的测温范围是（ ）

A． 500 ℃以上中高温 B.500℃以下中低温 C. 300℃以下中高温 D.300℃以下中低温

16.气动差压变送器将测量信号转换为标准气压信号的原理是（） A．电压平衡 B．力矩平衡 C．节流原理 D．电桥平衡 17．压力表测压点应该选在被测介质流动的（ ） A．直管处 B. 接近阀门处 C. 任意处 D.拐弯处 18.热电偶冷端温度补偿解决的问题是 （ ） A．冷端温度为零 B.冷端温度为正 C．冷端温度不为零 D.冷端温度为负

19.补偿导线的热电特性在（ ）范围内同热电偶本身几乎完全一样。 A．0---200℃ B.0--250 ℃ C.0---100 ℃ D.20--100℃

20．一台电子自动电位差压计精确度等级为0.5级，测量范围为0--500℃，经校验发现最大绝对误差为4℃，问该表应定为几级： A．0.5级 B. 0.8级 C. 1.0级 D.1.5级

21．动圈表与热电偶配套使用时，表外接线电阻为（ ） A.15 Ω B. 10 Ω C. 5 Ω D. 2.5Ω

22．热电偶在配用动圈式显示仪表测量温度时，参比端温度补偿的方法采用：（ ）

A．冰浴法 B.查表法 C.补偿电桥法 D.校正仪表零点法 23．热电偶的测温原理是基于：

A．热电偶的变形法 B.热电偶的热电效应 C．热电偶的热电阻特性 D.以上都不是

24．某工艺测量温度，要求测量范围在0--300℃，最大绝对误差不能大于6℃，则仪表应选用的精度等级为：（ ）

A．2.0级 B.1.5级 C.2.5级 D.4.0级 25．单位时间内流体在某一截面上流过的体积是：（ ）

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A．质量流量 B.体积流量 C.流速 D.质量流速

二．填空题（每空1分）

1、一个简单的自动控制系统至少必须具有检测元件及变送器、调节器、—执行器——— 和对象四个部分。

2、差压变送器有数种，它们的主要区另在于膜盒（或膜片）的尺寸不同，———— 变送器的膜盒最小 ，———变送器的膜盒最大。

3、弹簧管压力在测量稳定压力时，正常操作压力应该为量程的———2/3— ；在测量高压时，正常操作压力不应超过量程的——3/5—— 。

4．压力表安装时，若测量介质有腐蚀性或粘度较大，应加装适当的 ——隔离器和隔离液————。

5．转子流量计工作时，被测流体应—匀速——流过转子与锥形管之间的环隙。 6．在选用仪表量程时，应尽量让被测工艺变量处于仪表量程的—1/3—. 7．工业测量仪表的变差规定不得超过该仪表本身的—允许误差———，否则应予以检修。

8．一般在被测压力稳定的情况下，正常操作压力值为量程的—2/3—。

9．普通热电偶由热电极，—绝缘管———，—保护套———和接线盒等部分组成。

10．显示仪表按其显示方式可分为—模拟——，—数字—和图象显示三大类。 11．衡量数字显示仪表性能的技术指标有—灵敏度和灵敏限———，—精确度—————，——变差———和分辨力，输入阻抗，采样速度等项。 12．目前生产的化工检测仪表，按所测量变量的不同，大致可分为

——物位——，—流量——，—温度——，压力，化学成分及物性检测仪表五类。

三．简答题

1．热电阻的测温原理是什么？热电阻的温度计有哪几部分组成 ？ 工业上常用的热电阻有哪几种？

2．简要说明弹簧管压力表的测压原理。选择时应主要考虑哪几个方面？

3．压力表安装有哪些注意事项？ 4．什么是液位测量时差压变送器的零点迁移？如何实现迁移，迁移弹簧的作用是什么？

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5．什么叫参比端温度补偿？参比端温度补偿的方法有哪几种？

6．什么是测量误差，精确度等级及回差？

四．综合分析题（每题10分，共30分） 1．用差压变送器测量贮槽内液体液位时，

（1）若正，负压室的差压△P＞0，应如何迁移？具体怎样操作 ？

（ 2 ）若仪表量程为0---8KPa,迁移量为2kpa,当h=0时，输入差压 △P 是多少 ？

（ 3）若仪表量程为0—5kpa,迁移量为-3kpa,当h为最大时，输出的气压信号为多大？

2．某一标尺为0—1000度的温度计出厂前经检验某刻度标尺上的各点测量结果分别为： 被校表读数/度 0 200 400 600 700 800 900 1000 标准表读数/度 0 201 402 604 706 805 903 1001 （1） 求出该温度计的最大绝对误差值。 （2） 确定该温度计的精度等级。

3．如果某反映器最大压力为15MPa,要求最大绝对误差不超过±0.5MPa,现用一只2.5级，0—25MPa的弹簧管压力表进行测量，通过计算说明该表能否满足对测量误差的要求﹖应选用几级压力表﹖并说明按量程选择弹簧管压力表时应注意的问题。

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