热工仪表高级工模拟练习题及答案

热工仪表高级工模拟练习题及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.以下哪种热电偶的测量温度范围最广（）A.S型热电偶B.K型热电偶C.E型热电偶D.B型热电偶答案：D解析：B型热电偶（铂铑30-铂铑6）的测量温度范围可达到0-1800℃，在常见热电偶中测量温度范围最广。S型热电偶（铂铑10-铂）测量范围一般为0-1600℃；K型热电偶（镍铬-镍硅）测量范围通常是-200-1300℃；E型热电偶（镍铬-铜镍）测量范围约为-200-900℃。2.热电阻温度计是基于（）特性来测量温度的。A.热电效应B.热阻效应C.热辐射效应D.热膨胀效应答案：B解析：热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的特性（热阻效应）来测量温度的。热电效应是热电偶的工作原理；热辐射效应常用于辐射温度计；热膨胀效应是膨胀式温度计（如玻璃液体温度计）的工作原理。3.差压式流量计的节流装置中，最常用的是（）A.孔板B.喷嘴C.文丘里管D.均速管答案：A解析：孔板是差压式流量计节流装置中最常用的一种。它结构简单、制造方便、成本较低，且有丰富的实验数据和标准规范。喷嘴的压力损失相对孔板较小，但制造工艺要求较高；文丘里管压力损失小，测量精度高，但结构复杂、造价高；均速管主要用于大管径、低流速的流量测量。4.下列关于压力变送器的说法，错误的是（）A.压力变送器可以将压力信号转换为标准电信号B.电容式压力变送器是利用电容变化来测量压力的C.压力变送器的量程可以随意调整D.压力变送器的精度会影响测量结果的准确性答案：C解析：压力变送器的量程是有一定范围限制的，不能随意调整。它可以将压力信号转换为标准电信号（如4-20mA、1-5V等）进行传输和处理；电容式压力变送器是通过测量电容的变化来反映压力的变化；压力变送器的精度直接影响测量结果的准确性。5.热工自动控制系统中，积分作用的主要目的是（）A.消除余差B.加快响应速度C.减小超调量D.增强系统稳定性答案：A解析：积分作用的主要目的是消除系统的余差。比例作用可以加快系统的响应速度；微分作用可以减小系统的超调量，增强系统的稳定性。6.在DCS系统中，以下哪个设备不属于控制站的组成部分（）A.控制器B.I/O模块C.操作员站D.电源模块答案：C解析：控制站主要由控制器、I/O模块、电源模块等组成，用于实现对生产过程的控制。操作员站是操作人员与DCS系统进行交互的设备，不属于控制站的组成部分。7.氧化锆氧量计测量的是（）中的含氧量。A.空气B.烟气C.蒸汽D.水答案：B解析：氧化锆氧量计主要用于测量烟气中的含氧量，通过测量烟气中的氧含量可以判断燃烧过程的好坏，实现对燃烧的优化控制。8.热工仪表的精度等级是指仪表的（）A.最大相对误差B.最大绝对误差C.允许误差D.引用误差答案：D解析：热工仪表的精度等级是根据仪表的引用误差来划分的。引用误差是指绝对误差与仪表量程之比的百分数。9.热电偶补偿导线的作用是（）A.延长热电偶的冷端B.提高热电偶的测量精度C.增加热电偶的灵敏度D.保护热电偶答案：A解析：热电偶补偿导线的作用是将热电偶的冷端延伸到温度相对稳定的地方，以减小冷端温度变化对测量结果的影响。它并不能提高热电偶的测量精度、增加灵敏度或保护热电偶。10.以下哪种流量测量方法属于非接触式测量（）A.差压式流量计B.电磁流量计C.涡轮流量计D.转子流量计答案：B解析：电磁流量计是基于电磁感应原理来测量流量的，传感器与被测流体不直接接触，属于非接触式测量。差压式流量计、涡轮流量计和转子流量计都需要与被测流体直接接触。11.在热工控制系统中，比例带越小，系统的（）A.稳定性越好B.响应速度越慢C.余差越小D.超调量越小答案：C解析：比例带越小，比例作用越强，系统的响应速度加快，余差减小，但稳定性变差，超调量可能增大。12.热电阻的三线制接法可以减小（）的影响。A.环境温度B.导线电阻C.接触电阻D.电源波动答案：B解析：热电阻的三线制接法可以有效地减小导线电阻对测量结果的影响。通过合理的接线方式，使导线电阻在测量电桥中相互抵消。13.以下哪种执行器适用于大口径、大流量的调节（）A.电动执行器B.气动执行器C.液动执行器D.电磁执行器答案：C解析：液动执行器具有输出力大、动作平稳等特点，适用于大口径、大流量的调节。电动执行器常用于中小口径的调节；气动执行器应用较为广泛，但输出力相对液动执行器较小；电磁执行器主要用于快速切断或小流量调节。14.热工仪表校验时，标准表的精度等级应至少比被校表高（）A.一级B.二级C.三级D.四级答案：A解析：热工仪表校验时，标准表的精度等级应至少比被校表高一级，以保证校验结果的准确性。15.热电偶的热电势与（）有关。A.热端温度B.冷端温度C.热端和冷端温度D.热电偶的材料答案：C解析：热电偶的热电势大小与热端和冷端的温度差有关，同时也与热电偶的材料有关。在实际测量中，需要考虑冷端温度的影响并进行补偿。16.下列关于热工保护系统的说法，正确的是（）A.热工保护系统可以自动处理所有故障B.热工保护系统的动作值可以随意调整C.热工保护系统应具有可靠性和快速性D.热工保护系统不需要定期校验答案：C解析：热工保护系统应具有可靠性和快速性，以确保在设备出现异常情况时能够及时动作，保护设备和人员的安全。它不能自动处理所有故障；动作值是根据设备的安全要求和运行特性设定的，不能随意调整；热工保护系统需要定期校验，以保证其准确性和可靠性。17.压力测量时，为了保证测量的准确性，取压点应选在（）A.流速稳定的直管段B.弯头附近C.阀门附近D.变径处答案：A解析：取压点应选在流速稳定的直管段，以保证测量的压力值能够真实反映被测介质的压力。弯头附近、阀门附近和变径处的流体流动状态不稳定，会导致压力测量误差增大。18.热工自动控制系统中，反馈控制的基本原理是（）A.按照偏差进行控制B.按照给定值进行控制C.按照干扰进行控制D.按照输出值进行控制答案：A解析：反馈控制的基本原理是将系统的输出信号与给定值进行比较，得到偏差信号，然后根据偏差信号进行控制，使系统的输出值趋近于给定值。19.以下哪种温度计不需要进行冷端补偿（）A.热电偶温度计B.热电阻温度计C.辐射温度计D.双金属温度计答案：C解析：辐射温度计是基于热辐射原理测量温度的，不需要与被测物体直接接触，也不存在冷端的问题，因此不需要进行冷端补偿。热电偶温度计需要进行冷端补偿以消除冷端温度变化的影响；热电阻温度计主要受环境温度对导线电阻的影响；双金属温度计是利用双金属片的热膨胀特性测量温度，也不存在冷端补偿的问题，但它不属于本题的重点考察对象。20.在热工仪表的安装过程中，电缆敷设应避免与（）平行敷设。A.动力电缆B.信号电缆C.控制电缆D.补偿导线答案：A解析：在热工仪表的安装过程中，电缆敷设应避免与动力电缆平行敷设，因为动力电缆会产生较强的电磁干扰，可能会影响热工仪表信号电缆和控制电缆的正常工作。信号电缆、控制电缆和补偿导线本身都是传输信号的电缆，它们之间可以根据需要合理敷设。二、判断题（每题1分，共10分）1.热电阻的阻值随温度的升高而减小。（×）解析：热电阻的阻值一般随温度的升高而增大，具有正的温度系数。2.压力变送器的输出信号与输入压力成正比。（√）解析：压力变送器的基本功能就是将输入的压力信号转换为与之成正比的标准电信号输出。3.积分时间越长，积分作用越强。（×）解析：积分时间越长，积分作用越弱；积分时间越短，积分作用越强。4.热电偶的热电势只与热端和冷端的温度有关，与热电偶的长度和直径无关。（√）解析：热电偶的热电势主要取决于热端和冷端的温度差以及热电偶的材料，与热电偶的长度和直径无关。5.差压式流量计的测量精度与节流装置的形式有关。（√）解析：不同形式的节流装置（如孔板、喷嘴、文丘里管等）具有不同的流量系数和压力损失特性，会影响差压式流量计的测量精度。6.热工自动控制系统中，前馈控制可以完全消除干扰的影响。（×）解析：前馈控制可以对可测干扰进行补偿，但由于实际系统中存在不可测干扰和模型误差等因素，不能完全消除干扰的影响。7.氧化锆氧量计在使用前需要进行校准。（√）解析：为了保证氧化锆氧量计测量结果的准确性，在使用前需要进行校准。8.热工仪表的灵敏度越高，测量精度就越高。（×）解析：灵敏度是指仪表对被测量变化的响应能力，而测量精度不仅与灵敏度有关，还与仪表的误差、稳定性等因素有关。灵敏度高并不一定意味着测量精度高。9.电动执行器的输出信号是角位移或直线位移。（√）解析：电动执行器可以将电信号转换为角位移（如用于调节阀的旋转动作）或直线位移（如用于直行程调节阀）。10.热工保护系统的动作信号可以直接作用于设备的跳闸回路。（√）解析：热工保护系统的主要作用是在设备出现异常情况时及时动作，其动作信号可以直接作用于设备的跳闸回路，以保护设备的安全。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述热电偶的工作原理。答：热电偶是基于热电效应工作的。两种不同材料的导体或半导体A和B组成一个闭合回路，当两个接点1和2的温度不同时（T＞T0），在回路中就会产生热电势，这种现象称为热电效应。产生的热电势由两部分组成：温差电势和接触电势。温差电势是由于同一导体两端温度不同而产生的，接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同，在它们的接触处形成的电势差。热电势的大小与热端和冷端的温度差以及热电偶的材料有关。通过测量热电势的大小，就可以根据热电偶的分度表来确定热端的温度。2.说明热工自动控制系统中比例、积分、微分控制作用的特点。答：-比例控制（P）：比例控制是按偏差的大小进行控制的，控制器的输出信号与输入偏差信号成比例关系。其特点是响应速度快，能迅速对偏差做出反应，但存在余差。比例带越小，比例作用越强，响应速度越快，但系统的稳定性可能变差。-积分控制（I）：积分控制是对偏差进行积分运算，其输出信号与偏差的积分成正比。积分作用的主要特点是能够消除余差，但积分控制作用缓慢，会使系统的响应速度变慢，可能导致系统超调量增大，甚至引起系统不稳定。积分时间越短，积分作用越强。-微分控制（D）：微分控制是根据偏差的变化率进行控制的，其输出信号与偏差的变化率成正比。微分控制能够提前预测偏差的变化趋势，对急剧变化的偏差有较强的抑制作用，可减小系统的超调量，增强系统的稳定性。但微分控制对噪声敏感，单独使用微分控制不能消除偏差。3.简述差压式流量计的工作原理及组成部分。答：差压式流量计的工作原理是基于流体流动的节流原理。当流体流经节流装置（如孔板、喷嘴等）时，流束会在节流件处形成局部收缩，使流速增加，静压力降低，在节流件前后产生压差。根据伯努利方程和连续性方程，在一定的条件下，流体的流量与节流件前后的压差的平方根成正比。通过测量节流件前后的压差，就可以计算出流体的流量。差压式流量计主要由节流装置、差压变送器和显示仪表三部分组成。节流装置安装在管道中，用于产生压差；差压变送器将节流装置前后的压差信号转换为标准电信号（如4-20mA）；显示仪表根据差压变送器输出的信号，按照流量计算公式计算并显示出流体的流量。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某热电阻在0℃时的阻值为100Ω，其温度系数为0.00385/℃，当测量温度为100℃时，求该热电阻的阻值。解：根据热电阻的阻值与温度的关系公式：Rt=R0(1+αt)其中，Rt为温度t时的热电阻阻值，R0为0℃时的热电阻阻值，α为温度系数，t为测量温度。已知R0=100Ω，α=0.00385/℃，t=100℃将数据代入公式可得：Rt=100×(1+0.00385×100)=100×(1+0.385)=100×1.385=138.5Ω答：当测量温度为100℃时，该热电阻的阻值为138.5Ω。2.某差压式流量计，节流装置为孔板，已知孔板的流量系数为0.6，管道内径为200mm，差压变送器测得的压差为10kPa，被测流体为水（密度为1000kg/m³），求水的流量（以m³/h为单位）。解：首先根据差压式流量计的流量计算公式：$q_{v}=C\varepsilonA_{0}\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}$其中，$q_{v}$为体积流量（m³/s），C为流量系数，$\varepsilon$为可膨胀性系数（对于不可压缩流体，如水，$\varepsilon$=1），$A_{0}$为节流件的开孔面积（m²），$\Deltap$为节流件前后的压差（Pa），$\rho$为流体的密度（kg/m³）。已知管道内径D=200mm=0.2m，假设孔板的开孔直径$d$与管道内径D满足一定的设计比例关系，这里先不考虑具体的开孔直径计算，直接使用公式。$A_{0}=\frac{\pi}{4}d^{2}$，本题可先根据简化公式$q_{v}=C\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\times\frac{\pi}{4}D^{2}$（在不考虑开孔直径精确计算时的近似）$C=0.6$，$\Deltap=10kPa=10000Pa