仪表高级理论模拟试题含参考答案

仪表高级理论模拟试题含参考答案一、选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种仪表测量精度最高（）A.磁电式仪表B.电磁式仪表C.电动式仪表D.感应式仪表答案：C。电动式仪表具有较高的测量精度，可用于精密测量，而磁电式、电磁式、感应式仪表精度相对较低。磁电式仪表适用于直流测量；电磁式仪表常用于交流电路；感应式仪表主要用于电能测量。2.在热电偶温度计中，当引入第三个导体时，只要第三个导体两端温度相同，则对热电偶的热电势（）A.有影响B.无影响C.有时有影响，有时无影响D.不确定答案：B。根据热电偶的中间导体定律，在热电偶回路中接入第三个导体，只要第三个导体两端温度相同，对热电偶的热电势无影响。这是热电偶能够实际应用的重要定律之一，保证了在测量过程中连接测量仪表等导体不会影响测量结果。3.智能仪表与传统仪表相比，最显著的特点是（）A.精度高B.可靠性高C.具有微处理器D.显示清晰答案：C。智能仪表区别于传统仪表的最显著特点是具有微处理器。微处理器使智能仪表能够实现数据处理、存储、运算、自动校准等多种功能，而精度高、可靠性高、显示清晰等特点传统仪表也可能具备，但不是智能仪表的本质特征。4.对于压力仪表，量程为0-10MPa，精度等级为1.0级，则该仪表的最大绝对误差为（）A.±0.01MPaB.±0.1MPaC.±1MPaD.±10MPa答案：B。根据精度等级的定义，最大绝对误差=量程×精度等级%，即10×1.0%=±0.1MPa。精度等级是衡量仪表测量误差的一个重要指标。5.差压式流量计测量流量时，流量与差压的关系是（）A.流量与差压成正比B.流量与差压的平方成正比C.流量与差压的平方根成正比D.流量与差压成反比答案：C。由差压式流量计的基本原理可知，流量公式为$Q=K\sqrt{\DeltaP}$，其中$Q$为流量，$\DeltaP$为差压，$K$为常数，所以流量与差压的平方根成正比。6.热电阻温度计是基于（）原理来测量温度的。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。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；热膨胀效应可用于膨胀式温度计。7.在自动控制系统中，用于克服干扰对被控变量的影响，使被控变量保持在给定值附近的是（）A.控制器B.执行器C.检测变送装置D.被控对象答案：A。控制器根据检测变送装置送来的测量值与给定值的偏差，按一定的控制规律计算出控制信号，以克服干扰对被控变量的影响，使被控变量保持在给定值附近。执行器是根据控制器的输出信号改变操纵变量；检测变送装置是将被控变量转换为标准信号；被控对象是被控制的生产过程或设备。8.以下哪种阀门流量特性为等百分比特性（）A.快开阀B.直线阀C.对数阀D.抛物线阀答案：C。对数阀的流量特性为等百分比特性，即相对流量的变化率与相对开度的变化率成正比。快开阀在开度较小时流量就有较大变化；直线阀的流量与开度成线性关系；抛物线阀的流量特性介于直线阀和等百分比阀之间。9.集散控制系统（DCS）的核心是（）A.现场控制站B.操作员站C.工程师站D.通信网络答案：A。现场控制站是集散控制系统的核心，它直接与生产过程相连，完成数据采集、控制运算和输出控制信号等功能。操作员站用于操作人员对生产过程进行监控和操作；工程师站用于系统的组态、编程和维护；通信网络用于各站之间的数据传输和通信。10.仪表的灵敏度是指（）A.仪表输出变化量与输入变化量之比B.仪表的测量范围C.仪表的精度等级D.仪表的线性度答案：A。灵敏度是指仪表输出变化量与输入变化量之比，它反映了仪表对被测量变化的敏感程度。测量范围是仪表能够测量的被测量的最小值到最大值的区间；精度等级表示仪表测量的准确程度；线性度是指仪表输出与输入之间的线性关系程度。11.以下哪种传感器可用于测量物体的位移（）A.热电偶B.热电阻C.电感式传感器D.压力传感器答案：C。电感式传感器可以将位移变化转换为电感量的变化，从而实现对物体位移的测量。热电偶用于测量温度；热电阻也是用于温度测量；压力传感器用于测量压力。12.在控制系统中，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.增强稳定性答案：A。积分作用的主要目的是消除余差，只要存在偏差，积分作用就会不断积累，直到偏差消除。加快响应速度主要靠比例作用；减小超调量和增强稳定性与比例、积分、微分三种作用的综合调整有关。13.可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言中，最常用的是（）A.梯形图语言B.指令表语言C.功能块图语言D.结构化文本语言答案：A。梯形图语言是PLC最常用的编程语言，它形象直观，类似于继电器控制电路，易于理解和掌握，适合电气工程师和技术人员使用。指令表语言是一种文本形式的编程语言；功能块图语言以功能块的形式表示控制逻辑；结构化文本语言类似于高级编程语言。14.以下哪种干扰属于电磁干扰（）A.温度变化干扰B.机械振动干扰C.电源波动干扰D.电场和磁场干扰答案：D。电场和磁场干扰属于电磁干扰，它会通过电磁感应、静电感应等方式影响仪表和控制系统的正常工作。温度变化干扰主要影响与温度有关的测量和控制；机械振动干扰可能导致仪表的机械部件损坏或测量误差；电源波动干扰会影响仪表和设备的供电质量。15.超声波流量计是基于（）原理来测量流量的。A.节流原理B.速度式原理C.容积式原理D.质量式原理答案：B。超声波流量计是基于速度式原理来测量流量的，它通过测量流体中超声波传播速度的变化来确定流体的流速，进而计算出流量。节流原理常用于差压式流量计；容积式原理是通过测量流体的容积来确定流量；质量式原理是直接测量流体的质量流量。二、判断题（每题2分，共20分）1.仪表的零点迁移就是将仪表的零点由零迁移到某一数值。（）答案：正确。零点迁移是指通过调整仪表的零点，将仪表的测量起点从原来的零值移动到一个非零的数值，分为正迁移和负迁移。2.热电偶的热电势大小只与热端和冷端的温度有关，与热电偶的材料和长度无关。（）答案：错误。热电偶的热电势大小不仅与热端和冷端的温度有关，还与热电偶的材料有关，不同材料的热电偶其热电特性不同，但与热电偶的长度无关。3.智能仪表可以自动进行校准和补偿，提高测量精度。（）答案：正确。智能仪表由于具有微处理器，能够根据内置的算法和程序自动进行校准和补偿，如温度补偿、线性化处理等，从而提高测量精度。4.压力仪表的量程选择应根据被测压力的大小来确定，一般应使被测压力处于量程的1/3-2/3范围内。（）答案：正确。这样选择量程可以保证压力仪表在测量过程中具有较好的精度和可靠性，避免被测压力接近量程上限或下限而导致测量误差增大。5.控制系统的稳定性是指系统在受到干扰作用后，能够恢复到原来的平衡状态的能力。（）答案：正确。稳定性是控制系统的重要性能指标之一，一个稳定的控制系统在受到干扰后，经过一段时间的调整能够恢复到原来的平衡状态或新的平衡状态。6.调节阀的气开、气关形式选择主要取决于工艺生产的安全要求。（）答案：正确。在工艺生产中，当气源故障时，调节阀的气开、气关形式应能保证生产过程的安全，例如在一些需要切断流体的场合，应选择气关阀；在需要保持流体流通的场合，应选择气开阀。7.集散控制系统（DCS）中，各现场控制站之间是相互独立的，没有任何联系。（）答案：错误。集散控制系统中各现场控制站通过通信网络相互连接，实现数据的传输和共享，它们之间可以协同工作，共同完成对生产过程的控制和管理。8.传感器的输出信号一定是电信号。（）答案：错误。传感器的输出信号可以是电信号，也可以是其他形式的信号，如光信号、机械信号等，只是在工业测量和控制中，电信号便于传输和处理，应用较为广泛。9.在PID控制中，微分作用可以提高系统的响应速度和稳定性。（）答案：正确。微分作用能够根据偏差的变化率提前给出控制信号，有助于加快系统的响应速度，同时可以减小系统的超调量，提高系统的稳定性。10.可编程逻辑控制器（PLC）只能用于工业自动化控制，不能用于其他领域。（）答案：错误。虽然PLC最初主要用于工业自动化控制，但随着技术的发展，它的应用领域不断扩大，也可用于智能家居、交通运输、农业等其他领域。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述热电偶的工作原理及使用时的注意事项。工作原理：热电偶是基于热电效应工作的。两种不同的导体或半导体A和B组成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，这种现象称为热电效应。热电势的大小与热端和冷端的温度差有关，通过测量热电势就可以间接测量温度。注意事项：-热电偶的材料要符合要求，不同类型的热电偶适用于不同的温度范围和测量环境，应根据实际情况选择合适的热电偶。-冷端温度补偿：由于热电偶的热电势与冷端温度有关，为了准确测量温度，需要对冷端温度进行补偿，常用的方法有冰点法、补偿电桥法等。-安装位置：热电偶应安装在能准确反映被测介质温度的位置，避免安装在有强磁场、强电场或振动较大的地方。-接线正确：热电偶的正负极要连接正确，且接线要牢固，避免接触不良导致测量误差。-定期校准：为保证测量精度，热电偶需要定期进行校准。2.分析差压式流量计测量误差产生的原因。-节流装置安装不符合要求：节流装置（如孔板、喷嘴等）的安装位置、方向、同心度等不符合规定，会导致流体流动状态发生变化，从而影响差压与流量的关系，产生测量误差。例如，节流装置安装不水平或与管道不同心，会使流体在节流装置前后的流动不均匀。-流体物性变化：差压式流量计的流量计算公式是基于一定的流体物性参数（如密度、粘度等）推导出来的。当流体的物性参数发生变化时，会导致实际流量与测量流量之间存在误差。例如，流体温度、压力变化会引起密度的变化。-差压测量误差：差压变送器的精度、零点漂移、量程选择不当等因素会导致差压测量不准确，从而影响流量测量结果。此外，引压管的安装、堵塞、泄漏等问题也会影响差压测量的准确性。-雷诺数影响：差压式流量计的流量系数与雷诺数有关，当流体的雷诺数偏离设计值时，流量系数会发生变化，从而产生测量误差。-管道粗糙度：管道内壁的粗糙度会影响流体的流动状态，进而影响差压与流量的关系，导致测量误差。3.说明可编程逻辑控制器（PLC）的基本组成及各部分的作用。基本组成：PLC主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口（I/O接口）、电源和编程器等部分组成。各部分作用：-中央处理器（CPU）：是PLC的核心，它按照系统程序所赋予的功能，完成逻辑运算、数学运算、协调各部分工作等任务。CPU读取用户程序，对输入信号进行处理，并根据程序的逻辑关系输出控制信号。-存储器：用于存储系统程序、用户程序和数据。系统程序由PLC生产厂家编写，它决定了PLC的基本功能；用户程序是用户根据控制要求编写的程序；数据存储器用于存储运行过程中的各种数据，如输入输出状态、中间变量等。-输入输出接口（I/O接口）：输入接口用于接收来自现场设备（如按钮、传感器等）的信号，并将其转换为CPU能够处理的数字信号；输出接口用于将CPU处理后的控制信号转换为适合现场执行器（如继电器、电磁阀等）的信号，驱动执行器动作。-电源：为PLC各部分提供工作电源，保证PLC正常运行。电源通常具有较好的抗干扰能力和稳定性。-编程器：用于用户编写、调试和修改PLC的用户程序，并可对PLC的运行状态进行监控。编程器可以是专用的编程器，也可以是安装了编程软件的计算机。四、计算题（每题10分，共20分）1.某台压力变送器的量程为0-100kPa，输出信号为4-20mA。当输入压力为60kPa时，求该变送器的输出电流值。解：根据压力变送器的输出电流与输入压力的线性关系，设输出电流为$I$，输入压力为$P$，量程下限压力$P_1=0kPa$，量程上限压力$P_2=100kPa$，输出电流下限$I_1=4mA$，输出电流上限$I_2=20mA$。则有$\frac{I-I_1}{I_2-I_1}=\frac{P-P_1}{P_2-P_1}$将$P=60kPa$，$P_1=0kPa$，$P_2=100kPa$，$I_1=4mA$，$I_2=20mA$代入上式得：$\frac{I-4}{20-4}=\frac{60-0}{100-0}$$\frac{I-4}{16}=\frac{60}{100}$$I-4=16\times\frac{60}{100}