化工仪表模拟试题与参考答案

化工仪表模拟试题与参考答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列哪种仪表不属于压力测量仪表（）A.弹簧管压力表B.差压变送器C.热电偶D.膜盒压力表答案：C。热电偶是温度测量仪表，而弹簧管压力表、差压变送器、膜盒压力表都可用于压力测量。2.某一测量范围为0～25MPa的压力变送器，当输出为12mA时，对应的压力值为（）MPa。A.12.5B.10C.15D.20答案：A。压力变送器一般采用4-20mA信号，对应0-25MPa量程。4mA对应0MPa，20mA对应25MPa，12mA是中间值，所以对应的压力值为量程的一半，即12.5MPa。3.热电阻温度计是基于（）的特性来测量温度的。A.导体或半导体的电阻随温度变化B.热电效应C.热辐射D.热对流答案：A。热电阻温度计利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性来测量温度；热电效应是热电偶的工作原理；热辐射和热对流与热电阻温度计的工作原理无关。4.流量测量中，节流装置的作用是（）A.将流量信号转变为压力信号B.将压力信号转变为流量信号C.测量管道中的流量D.调节管道中的流量答案：A。节流装置安装在管道中，当流体流经节流装置时，会在节流装置前后产生压力差，从而将流量信号转变为压力信号，再通过差压变送器等测量压力差来计算流量。5.气动执行器的气开、气关选择原则是（）A.根据工艺生产的安全要求B.根据执行器的结构形式C.根据控制器的输出信号D.根据调节阀的口径大小答案：A。气动执行器气开、气关的选择主要是从工艺生产的安全要求出发。例如，在一些情况下，当气源中断时，调节阀应处于关闭状态以保证安全，此时应选择气开式；反之则选择气关式。6.以下哪种控制器的控制规律可消除余差（）A.P控制器B.PI控制器C.PD控制器D.位式控制器答案：B。P控制器会产生余差；PI控制器中积分作用可以消除余差；PD控制器主要用于改善系统的动态性能，不能消除余差；位式控制器一般用于简单的位式控制，也不能消除余差。7.测量仪表的精度等级是由（）决定的。A.绝对误差B.相对误差C.引用误差D.系统误差答案：C。测量仪表的精度等级是根据引用误差来划分的，引用误差是指绝对误差与量程之比的百分数。8.下列哪种传感器可用于测量物位（）A.超声波传感器B.霍尔传感器C.压电传感器D.应变片传感器答案：A。超声波传感器可以通过测量超声波在空气中传播的时间来确定物位高度；霍尔传感器主要用于测量磁场、电流等；压电传感器常用于测量力、压力等动态物理量；应变片传感器主要用于测量应力、应变等。9.集散控制系统（DCS）的基本组成不包括（）A.现场控制站B.操作员站C.工程师站D.接触器答案：D。集散控制系统（DCS）主要由现场控制站、操作员站、工程师站等组成。接触器是一种用于控制电路通断的电器元件，不属于DCS的基本组成部分。10.调节阀的流量特性是指（）A.调节阀的开度与流量之间的关系B.调节阀的输入信号与输出信号之间的关系C.调节阀的前后压差与流量之间的关系D.调节阀的流通能力与开度之间的关系答案：A。调节阀的流量特性是指调节阀的开度与流量之间的关系，常见的流量特性有直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性等。11.热电偶的冷端补偿方法不包括（）A.冰浴法B.补偿导线法C.计算修正法D.平衡电桥法答案：B。补偿导线法只是将热电偶的冷端延伸到温度相对稳定的地方，本身并不能实现冷端补偿。冰浴法是将冷端置于0℃的冰水中；计算修正法是根据冷端温度对测量结果进行修正；平衡电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化引起的热电势变化。12.在自动控制系统中，（）是被控对象。A.调节阀B.控制器C.工艺设备D.测量变送装置答案：C。被控对象是指需要控制的工艺设备或生产过程，调节阀是执行器，控制器是对控制信号进行运算和处理的装置，测量变送装置是将被控变量转换为标准信号的装置。13.数字式显示仪表与模拟式显示仪表相比，不具有的优点是（）A.精度高B.显示清晰C.响应速度快D.便于与计算机连接答案：C。数字式显示仪表精度高、显示清晰、便于与计算机连接，但响应速度相对模拟式显示仪表可能较慢。14.以下哪种仪表属于分析仪表（）A.气相色谱仪B.电磁流量计C.压力传感器D.温度变送器答案：A。气相色谱仪用于分析气体或易挥发液体的成分，属于分析仪表；电磁流量计用于测量流量，压力传感器用于测量压力，温度变送器用于测量温度，它们都不属于分析仪表。15.智能仪表与传统仪表相比，主要特点不包括（）A.具有自诊断功能B.精度低C.可进行数据处理D.通信功能强答案：B。智能仪表具有精度高、自诊断功能、可进行数据处理和通信功能强等特点，而不是精度低。二、填空题（每题2分，共20分）1.测量误差按其性质可分为______误差、______误差和______误差。答案：系统、随机、粗大2.压力测量仪表按其工作原理可分为______式、______式、______式和______式四类。答案：弹性、液柱、电气、活塞3.热电偶的热电势大小与______和______有关。答案：热端温度、冷端温度4.流量测量方法可分为______法、______法和______法。答案：速度、容积、质量5.气动执行器由______和______两部分组成。答案：执行机构、调节机构6.自动控制系统按给定值的形式可分为______控制系统、______控制系统和______控制系统。答案：定值、随动、程序7.仪表的灵敏度是指______与______之比。答案：输出变化量、输入变化量8.物位测量的方法有______法、______法、______法和______法等。答案：直读、浮力、静压、电气9.集散控制系统（DCS）采用______、______和______相结合的结构。答案：分散控制、集中操作、分级管理10.调节阀的流通能力C是指______。答案：在规定条件下，当调节阀的前后压差为100kPa，流体密度为1g/cm³时，每小时通过调节阀的流体体积（m³/h）三、简答题（每题10分，共30分）1.简述压力变送器的工作原理。压力变送器主要由测量部分、转换部分和信号输出部分组成。其工作原理基于力平衡或应变等原理。以应变式压力变送器为例，当压力作用于弹性敏感元件（如膜片）时，弹性敏感元件产生变形，粘贴在其上的应变片也随之发生形变。由于应变片的电阻值与应变大小成正比，所以应变片的电阻值会发生变化。通过测量电桥将电阻变化转换为电压或电流信号的变化，再经过放大、处理等环节，将其转换为标准的电信号（如4-20mA）输出，该输出信号与输入压力成正比，从而实现压力的测量和变送。2.说明热电偶冷端补偿的必要性及常用的冷端补偿方法。必要性：热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关。在实际应用中，热电偶的冷端温度往往会随环境温度的变化而变化，若不进行冷端补偿，会导致测量结果产生误差，影响测量的准确性。常用的冷端补偿方法有：（1）冰浴法：将热电偶的冷端置于0℃的冰水中，使冷端温度恒定为0℃，这种方法精度高，但操作不方便，适用于实验室等对测量精度要求较高的场合。（2）计算修正法：在测量时，同时测量冷端温度，根据热电偶的分度表，查出冷端温度对应的热电势值，然后将测量得到的热电势值加上冷端温度对应的热电势值，再根据分度表查出对应的热端温度，从而得到准确的测量结果。（3）补偿导线法：利用与热电偶具有相似热电特性的补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度相对稳定的地方，如控制室。补偿导线只能起到延伸冷端的作用，不能实现冷端温度的自动补偿。（4）平衡电桥法：利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化引起的热电势变化。当冷端温度变化时，电桥的输出电压也会发生变化，该电压与热电偶因冷端温度变化而产生的热电势变化大小相等、方向相反，从而实现冷端补偿。3.分析调节阀气开、气关形式的选择原则，并举例说明。选择原则：主要根据工艺生产的安全要求来选择调节阀的气开、气关形式。当系统出现故障（如气源中断、控制器故障等）时，调节阀应处于能保证生产安全的位置。举例：（1）在加热炉的燃料气管道上，应选用气开式调节阀。因为当气源中断时，调节阀关闭，停止向加热炉供应燃料气，避免因燃料气继续供应而引发安全事故。（2）在锅炉的给水管道上，一般选用气关式调节阀。当气源中断时，调节阀打开，继续向锅炉供水，防止锅炉因缺水而发生干烧等事故。四、计算题（每题10分，共20分）1.某台压力变送器的测量范围为0～10MPa，精度等级为1.0级。求该变送器在测量5MPa压力时的最大绝对误差和相对误差。解：（1）根据精度等级的定义，最大引用误差δm为：δm=±精度等级%=±1.0%量程L=10-0=10MPa最大绝对误差Δm=δm×L=±1.0%×10=±0.1MPa（2）相对误差δ为：δ=(Δm/测量值)×100%=(±0.1/5)×100%=±2%答：该变送器在测量5MPa压力时的最大绝对误差为±0.1MPa，相对误差为±2%。2.已知某节流装置的流量系数C=0.6，孔板孔径d=50mm，管道内径D=100mm，流体密度ρ=1000kg/m³，差压变送器测得的差压Δp=10000Pa。求通过节流装置的体积流量Qv。解：首先计算面积比m：m=(d/D)²=(50/100)²=0.25根据节流装置的流量计算公式：\[Q_{v}=C\frac{\pi}{4}d^{2}\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\]将已知数据代入公式：\[Q_{v}=0.6\times\frac{\pi}{4}\times(0.