2025年仪器仪表练习题与答案

2025年仪器仪表练习题与答案一、选择题（每题3分，共30分）1.以下哪种传感器属于能量控制型传感器？A.热电偶B.压电式加速度传感器C.电阻应变片D.光电池答案：C解析：能量控制型传感器自身不产生能量，需外部电源提供能量，如电阻应变片通过外部电源激励产生电信号变化；能量转换型传感器（如热电偶、压电传感器、光电池）可直接将被测能量转换为电信号。2.某压力仪表的量程为0-10MPa，精度等级为0.5级，其最大绝对误差为？A.0.05MPaB.0.1MPaC.0.5MPaD.1MPa答案：A解析：最大绝对误差=量程×精度等级%=10MPa×0.5%=0.05MPa。3.下列哪种温度测量方式属于非接触式测量？A.铂电阻温度计B.红外测温仪C.热电偶D.双金属温度计答案：B解析：非接触式测量通过接收被测物体的热辐射（如红外）获取温度，无需与被测物接触；其余选项均需接触被测物。4.在流量测量中，用于测量大管径、低流速液体流量的仪表是？A.涡轮流量计B.电磁流量计C.转子流量计D.超声波流量计答案：D解析：超声波流量计适用于大管径、非导电液体或低流速场景；电磁流量计需被测液体导电；涡轮流量计对流速有下限要求；转子流量计通常用于小管径。5.智能仪表与传统仪表的核心区别在于？A.具备数字显示功能B.集成微处理器C.支持4-20mA信号输出D.采用模块化设计答案：B解析：智能仪表的核心是内置微处理器（MCU），可实现数据处理、自校准、通信等功能；传统仪表多为模拟电路或简单数字电路。6.某电感式位移传感器的输出信号为正弦波，需转换为数字量显示位移，最合理的信号处理流程是？A.放大→滤波→A/D转换→解调B.解调→放大→滤波→A/D转换C.滤波→放大→解调→A/D转换D.放大→解调→滤波→A/D转换答案：D解析：电感式传感器输出的正弦波通常携带位移调制信息，需先放大弱信号，再解调（提取位移相关的幅值或相位变化），滤波去除噪声，最后A/D转换为数字量。7.下列哪种误差属于系统误差？A.读数时视线偏移导致的误差B.温度波动引起的传感器零点漂移C.电网电压随机波动导致的测量值跳动D.多次测量时环境噪声的随机干扰答案：B解析：系统误差具有确定性（如温度引起的漂移可通过补偿消除）；随机误差（如选项A、C、D）无规律且不可预测。8.用于测量腐蚀性气体压力的仪表，其隔离装置应选用？A.硅油隔离器（耐油）B.聚四氟乙烯隔离膜片（耐腐）C.金属波纹管（耐高压）D.橡胶密封垫（耐温）答案：B解析：腐蚀性气体需选用耐腐蚀材料，聚四氟乙烯化学稳定性高，适用于强腐蚀环境。9.某仪表的显示分辨率为0.1℃，其最小可分辨的温度变化是？A.0.05℃B.0.1℃C.0.2℃D.0.5℃答案：B解析：分辨率是仪表能区分的最小输入变化量，因此最小可分辨变化为0.1℃。10.在工业现场，为避免电磁干扰影响仪表信号传输，应优先选择？A.单股铜芯导线（非屏蔽）B.屏蔽双绞线C.同轴电缆（未接地）D.多股软导线（无屏蔽）答案：B解析：屏蔽双绞线可有效抑制电磁干扰（EMI），屏蔽层接地后能隔离外部电磁场；同轴电缆需正确接地才能发挥作用，否则可能引入干扰。二、填空题（每空2分，共20分）1.热电偶的热电势由______电势和______电势组成，其测温原理基于______效应。答案：接触；温差；塞贝克2.压力仪表的“量程迁移”是指通过调整仪表参数，使测量范围______（上移/下移/扩展），以适应______的测量需求。答案：上移或下移；特定零点或满度3.智能仪表的通信接口中，ModbusRTU采用______传输方式，CAN总线具有______和______的特点，适合工业现场多节点通信。答案：串行异步；高可靠性；抗干扰能力强4.流量测量中，孔板流量计属于______式流量计，其测量原理基于______方程；涡街流量计属于______式流量计，测量依据是______现象。答案：差压；伯努利；流体振动；卡门涡街三、简答题（每题8分，共40分）1.简述电阻应变片测量力的基本原理，并说明温度补偿的必要性。答案：电阻应变片通过粘贴在被测构件表面，当构件受力变形时，应变片随构件一起伸缩，其电阻值因几何尺寸变化（长度、截面积）和材料电阻率变化（压阻效应）而改变。通过惠斯通电桥将电阻变化转换为电压信号，即可测量力的大小。温度补偿的必要性：环境温度变化会导致应变片自身电阻变化（热阻效应），同时构件与应变片材料线膨胀系数不同会产生附加应变，这两种因素会引入测量误差。通过在电桥中接入温度补偿片（与工作片同材料、同环境但不受力），可抵消温度引起的电阻变化，提高测量精度。2.对比分析模拟式仪表与数字式仪表的优缺点。答案：模拟式仪表（如指针式万用表）优点：直观显示连续变化趋势，成本低，无需电源（部分类型）；缺点：读数误差大（人眼判读），精度低，无法存储数据，功能单一。数字式仪表（如数字万用表）优点：读数准确（消除人为误差），精度高（可达0.01%级），可存储、处理数据，支持多功能集成（如自动量程切换）；缺点：需电源供电，显示为离散值（丢失微小变化细节），成本较高，复杂电路易受干扰。3.说明电磁流量计的工作条件及选型注意事项。答案：工作条件：被测液体必须导电（电导率≥5μS/cm），不能测量气体或非导电液体（如石油）；管道需满管，液体中允许含少量颗粒或气泡（但浓度过高会影响信号）。选型注意事项：①口径与管道匹配（避免缩径导致流速过高或扩径导致流速过低）；②衬里材料需耐腐蚀（如聚四氟乙烯用于强酸，橡胶用于一般腐蚀）；③电极材料与被测液体兼容（如316L不锈钢用于水，哈氏合金用于酸）；④输出信号类型（4-20mA、RS485等）需与控制系统匹配；⑤防爆要求（如工业现场需选防爆型）。4.简述仪表误差的主要来源及减小误差的方法。答案：误差来源：①仪器误差（仪表本身精度限制、元件老化）；②环境误差（温度、湿度、电磁场干扰）；③方法误差（测量原理近似或操作不当）；④人员误差（读数偏差、操作失误）。减小方法：①选用高精度仪表并定期校准；②采取环境控制（如恒温箱、屏蔽罩）或补偿措施（如温度补偿电路）；③优化测量方法（如采用多次测量取平均、替代法消除系统误差）；④加强人员培训，规范操作流程。5.分析智能仪表中软件滤波（如滑动平均滤波、中值滤波）的应用场景及原理。答案：滑动平均滤波：适用于信号含随机噪声但变化趋势缓慢的场景（如温度测量）。原理：取最近N个采样值的算术平均作为当前输出，通过调整N值平衡平滑效果和响应速度（N越大，噪声抑制越好但延迟越高）。中值滤波：适用于信号含脉冲干扰（如电磁尖峰）的场景（如工业现场的压力突变）。原理：对连续M个采样值排序，取中间值作为输出，可有效剔除异常大/小的脉冲噪声，保留信号真实变化。四、计算题（共10分）某温度控制系统使用K型热电偶（分度号K，参考端温度为25℃）测量炉温，测得热电势为36.28mV。已知K型热电偶在25℃时的热电势为1.00mV，在1000℃时热电势为40.09mV，900℃时为37.32mV，850℃时为34.71mV。试计算实际炉温（要求写出计算步骤）。答案：步骤1：计算参考端温度修正后的热电势。实际热电势E(t,t0)=E(t,t_ref)+E(t_ref,0℃)，其中t_ref=25℃，E(t_ref,0℃)=1.00mV（已知）。题目中测得热电势为E(t,t_ref)=36.28mV，因此总热电势E(t,0℃)=36.28mV+1.00mV=37.28mV。步骤2：根据分度表插值计算温度。已知：900℃时E=37.32mV850℃时E=34.71mV目标E=37.28mV接近900℃的37.32mV，差值为37.32mV-37.28mV=0.04mV。设温度为t=900℃-Δt，其中Δt为温度差