化工仪表与自动化考试试题汇总及其规范标准答案内容

1、化工仪表与自动化课程测试试题一、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_05、 选择控制方案时，总是力图使调节通道

2、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0.020.1MPa ;电儿型标准信号范围是 420mA ;电川型标准信号范围是 010mA。二、综合题（54分）1、（ 10分）画出气关式类型执行

3、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。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。女口：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：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。 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

4、调整法、电桥补偿法和补偿热电偶?冰浴法：用冰槽使to保持零度。? 计算法：Eab （t，0）= Eab （t，to）+ Eab （to，0）? 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到 to? 补偿电桥法：用电桥产生Eab （to， 0）与Eab （t，to）叠加，即可消除 to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、（ io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S =5o%（2） PI输出，已知：比例度S =ioo%积分时间Ti=1分答:C手A SC -! 丄4、（2

5、0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）； 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ 在下图中画出控制流程图； 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向； 画出简单控制系统方框图； 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： 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。 执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向 简单控制系统方框图见下图。 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

6、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；Ax Bx 一K型热电偶补偿导线C D-S 型热电偶；C / D，-S型热电偶补偿导线;25CC60(fCGOT-OS0eC答：1、E1=頤300,50)+E cd(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142) =10.342(mV)E2=E cd(300,50)-E cd(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填空题（28分）

7、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（I/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

8、下三个特点： （对于进入副回路的干扰有很强的克服能力 ）；（提高了工作频率）；（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。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：-v-A

9、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、（20分）在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组合控制规律？写出 各自的表达式？它们各应用在什么场所？答：在控制系统应用中，基本调节规律有：P、I、D,基本组合调节规律有PI、PD PID。P： Ay 二心1 fPI：妙二K（ + 匸 edi） TiPD:餌心（ +硝deI fdedtPID： =）p：自衡能力强，滞后小的对象且控制质量要求不高pi :对象滞后小，负荷变化幅度大，要求无差PD 一阶滞后较大允许有余差的对象PID：负荷变化大，容量滞后大，被控变量变化缓慢，质量要求高3、（

10、12分）下图为电子电位差计结构原理图，请补充完整连接线（包括电源 和电流及输入信号的方向），并回答：电子电位差计是根据什么原理工作的？在 温度检测中与何种检测元件配套使用？指出调整零点、量程的电阻。答:电子电位差计是使用电压平衡原理工作。 在温度检测中热电偶配套。下图是其线路图Rm o4、（ 10分）写出差压式流量计的基本方程式；说明公式中各个符号所代表 的含义。答：a流量系数；Q被测流体流量 体膨胀校正系数Fo节流件的开口面积P被测流体的密度P节流件前后差压、计算题（20分）1、( 10分)计算下图液位差压变送器的量程、测量范围及迁移量。已知：H=CH 10m h=1.2m p =35kg/

11、m3g 10m/s2答： P=R-P-=Hp g+hp g=3500H+4200 Pa差压变送器：量程=35000 (Pa)测量范围=420039200 (Pa) 迁移量=4200 (Pa)2、( 10分)某压力仪表的测量范围是1001100Pa,其精度为0.5级， 则这台表的量程是多少？基本误差是多少？最大绝对误差是多少？允许误差是 多少？答： 1000Pa 0.5%土 5Pa 0.5%化工仪表与自动化课程测试试题 三一、填空题(28分)1、 检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。2、 在控制系统中，增加比例度，控制作用减少：增加积分时间;控制作用卫 少:增加微分时间，控制作用增

12、加。3、按误差出现的规律，可将误差分为 系统 误差、 偶然 误差及 疏忽 误 差。4、 描述对象特性的三个参数是放大系数、 时间常数 和滞后时间 。5、 某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50C ,上限是850E。贝吐匕表的 量程是 800;测量范围是 50850;允许基本误差是 0.5%:最大绝对误差是 4。6、 热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有 冷端温度保持0度法、冷端 温度修正法、校正仪表零点法 、补偿电桥法 、补偿热电偶法 五种。7、 自动平衡电桥配热电阻测温时，采用三线制 连接，其连接导线的电阻规定为 2x2.5。二、综合题（62分）1、（ 15分）比较电子电位差计与电子平

13、衡电桥在测量原理和结构上有哪些异 同点。答：原理的相同点：都是利用滑动触点位置的变化来反映被测温度的大小。结构的相同点： 放大器、可逆电机、同步电机、传动机构结构的不相同点：检测元件、测量桥路。原理的不相同点：申子电代垄计电子平衡电桥仪表屮衡时不平衡测盅兀件皆馄冷端温度补偿热电偶用补偿寻线接在如也翌上热电阻用三线制接在桥电源直流宜流或吃流2、（ 15分）热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端 温度补偿？如不能应如何处理？答：使用补偿导线的目的是将热电偶的冷端从温度较高、波动较大的地方 移到温度较低、且相对稳定的地方。 如果只使用补偿导线还不能达到冷端温度补偿的目的，必须与其它方

14、法配合 起来使用。 具体方法如下：热电偶常用的冷端温度补偿方法有： 公式计算法、冰浴法、仪表机械零点调整 法和电桥补偿法。3、（12分）画出串级控制系统的方框图；分别说出副回路及主回路所起到的作 用。答：下图为串级控制系统的方框图；副回路是克服作用于副对象的干扰，使副 被控变量基本稳定，减少对主变量的影响；而主回路主要克服作用于主对象的 干扰，保证主被控变量稳定。4、（20分）工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t（简单控制系统），为保证塔 正常操作，回流量不允许中断。 指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？（4分） 在图上画出控制流程图并确定执行器类型；（5分） 选择控制器的作

15、用方向；（3分） 画出简单控制系统方框图；（4分） 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。（4分）答： 构成控制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量是塔顶回流量，主要 干扰量是：进料的流量和温度，回流的温度和流量，加热蒸汽量等。 控制器为反作用方向。 简单控制系统方框图见下图 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，其输出控制信号增加，气开阀开大，回流量加大，塔顶温度 下降，回复给定。三、计算题（10分）计算下图液位差压变送器量程、测量范围及迁移量（10分）32已知：H=CH 10m p =35kg/m ; g 10m/s

16、。答： P=R-P-=Hp g=3500H Pa差压变送器量程：35000 （Pa）测量范围：035000 （Pa）迁移量：0 （Pa）化工仪表与自动化课程测试试题四一、填空题（32分）1、 表征控制规律的参数是 比例度、 积分时间 及 微分时间。2、串级调节系统结构上有两个回路，分别称为 丄回路和_副 回路；有两个被调 参数，分别称为主参数和副参数；有一个调节参数。3、 弹簧管压力表是利用产生位移与被测压力相平衡来测量的。4、 不受被测介质物理性质影响的流量计是： _电磁流量计、 涡流量计、椭圆齿轮流量计 （说出三种即可）。5、差压式流量计是利用节流原理进行测量流量的 6电容式液位传感器测量

17、液位时，如测量高粘度导电介质则测量精度受 虚拟 液位的影响。7、分度号为S型的热电偶，如果错接了 K型热电偶的补偿导线则产生的热电势 会 增加。如果补偿导线的型号正确但正负接反，则产生的热电势会 减少8、电容式差压变送器的测量部分是先将差压 转变成 位移，然后再变成电容变化量作为转换部分的输入。二、综合题（58分）1、（ 10分）均匀控制系统和一般控制系统的异同点有哪些？怎样实现均匀控制？ 答：均匀控制系统和一般控制系统的相同点：结构相同；不同点：目的和特 点不同，其目的是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量间能互相兼顾和 协调操作，特点是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。均匀

18、控制的实现可以从以下 2方面来做：1）调节规律上采用P或PI，而不采 用D调节，2）参数整定上比例度从小到大整定，且比例度（和积分时间）都较 大。2、（ 8分）从保证控制质量的角度，控制阀设计中应考虑哪几个方面？阀的理 想流量特性有哪几种形式？答：控制阀的设计应考虑：阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量特性 选择。理想流量特性有4种形式：1）直线特性2）等百分比特性3）快开特性 4）抛物线特性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的输出响应曲线已知：比例度S =200%已知：比例度S =100%积分时间Ti=2分fr-111i；_laL1J匚狛J11

19、1Aiai113J5573玄1一111Aa1r3-43：答:4、（20分）某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90 1） C 已知主要干扰为蒸汽压力的波动。（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。（2）制定合理的控制方案。（3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气（4）画出控制流程图与方框图蒸汽原料IT答:被控变量为列管式蒸汽加热器物料岀口温度，因测量温度较低但精度较高选择铂热电阻为测量元 件。 干扰为蒸汽压力，控制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温度的 串级控制。 控制阀选用的气开式 控制流程图与方框图如图5、（10分）某化学反应器工艺规定操作温度为

20、 4002oC,考虑安全因素，调节 过程中温度偏离给定值不得超过 6oC。现设计运行的温度定值调节系统，在最大 阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过 渡时间（按被控变量进入新稳态值的 2%为准）和振荡周期。答：由反应曲线可知：最大偏差 A=45-40=5 C余差C=41-40=C衰减比过渡时间：Ts=23min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）。如图为S型热偶测温线路，由于疏忽将其中第二段补偿导线接反， 求：输入到 显示仪表的总电势为多少？由于第二段补偿导线接反引入的误差是多少？答:E仁ES(800,50)-E s(50,0)

21、=(7.345-0.299)-0.299=6.747 (mV) E2=Ecd(800,0)-6.747= 7.345-6.747 =0.598(mV)化工仪表与自动化课程测试试题五一、 填空题（36分）1、在阶跃扰动作用下，自动控制系统的过渡过程有 发散震荡_、等幅震荡 _、非震荡衰减_和衰减震荡等基本形式。2、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为 定值控制系统一、随动控制系统、程序控制系统_等控制系统。3、对象的数学模型就是_利用数学的表达式来描述对象的特点 。4、 液位变送器测量进行零点迁移时只改变 测量范围，不改变量程5、在常用的热电偶温度计中，精度较高的是 _S_热电偶，线性最好的是

22、_K亠 _热电偶，灵敏度较高的是 _E_热电偶。6 .常用的热电阻材料是 同、铂，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _线性好的是铜_热电阻，它适于测量_低温度。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？

23、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：相同点：两者都是利用节流原理来测量流量。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3、（ 10分）控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已

24、知参数, 画出P、PI的输出响应曲线。111ftE诒岀1-JJU彳4J5i111LiLL口知土 比例仗程=101%3帜閏附冋n=i分2231II-1134T 一 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ 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； 选择执行器的气开、气关类型； 画出控制系统的方框图； 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： 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。 控制流程图见下图1。 执行器应选择气关类型。 控制系统方框图见下图2。 该系统克

25、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2三、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；C / D / -S型热电偶补偿导线；2 U 厂答: E=Ecc（300,25） =（2.323-0.142） =2.181 （mV）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300C。化工仪表及自动化试题选择题（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

26、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、010mV 或 420mV B、010mV 或 020mVC、010mA 或 420mA D、010mA 或 020mA6 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

27、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（）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 C,经校验发现其最大绝对误差为 5, 则C该

28、表的精度等级是（）0A .0.5 B .0.8 C .1.0D.1.512. 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. 24: 1 B o 4-10 : 1 C o 2: 1 D 。12: 114. 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 o衰减比C o过渡时间D o最大偏差15. 热电阻适用的测温范围是（）A. 500 C以上中高温B.500 C以下中低温C. 300 C以下中高温D.300 C以下中低温16. 气动差压变送器将测量信号转换为

29、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 C B.0-250 C C.0-100 C D.20-100 C20. 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 C,经 校验发现最大绝对误差为4 C,问该表应定为几级：A. 0.5 级 B. 0.8 级 C.

30、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 Q B. 10Q C. 5 Q D. 2.5 Q22. 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 C,最大绝对误差不能大于 6C， 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：（）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、一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，一一变送器的膜盒最小，变送器的膜盒最大。3、