(2025年)热工检测技术试题库+答案

(2025年)热工检测技术试题库+答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下关于热电偶测温原理的描述，正确的是（）A.基于导体的热电效应（塞贝克效应）B.利用半导体的电阻随温度变化特性C.依赖物体的热辐射强度与温度的关系D.通过测量介质的热膨胀量实现温度检测答案：A2.工业用铂热电阻（Pt100）在0℃时的标称电阻值为（）A.50ΩB.100ΩC.150ΩD.200Ω答案：B3.测量锅炉炉膛高温（1600℃）时，最适宜的温度传感器是（）A.K型热电偶B.S型热电偶C.铜热电阻D.半导体热敏电阻答案：B（S型热电偶测量上限可达1600℃）4.弹簧管压力表的量程选择应满足被测压力正常工作值在量程的（）A.1/3~2/3B.1/2~3/4C.2/3~满量程D.1/4~1/2答案：B（正常工作压力应在量程的1/2~3/4，避免过载）5.差压式流量计的流量与差压的关系为（）A.流量与差压成正比B.流量与差压的平方根成正比C.流量与差压的平方成正比D.流量与差压成反比答案：B6.电容式物位计测量导电液体时，电容值的变化主要取决于（）A.电极与液体的介电常数差B.液体高度变化引起的覆盖面积C.液体温度变化导致的介电常数变化D.电极间的绝缘层厚度答案：B（导电液体相当于电容的一个极板，物位变化改变极板覆盖面积）7.热电阻采用三线制接法的主要目的是（）A.提高测量灵敏度B.消除引线电阻的影响C.简化电路结构D.增加测量范围答案：B8.以下哪种压力检测元件属于弹性式敏感元件（）A.应变片B.压电晶体C.波纹管D.压阻式传感器答案：C（波纹管是弹性元件，通过形变传递压力）9.测量腐蚀性气体压力时，应选用的隔离装置是（）A.水银隔离罐B.甘油隔离器C.氟塑料膜片D.不锈钢引压管答案：C（氟塑料耐腐蚀性强）10.涡街流量计的输出信号频率与（）成正比A.流体密度B.管道直径C.流体流速D.流体黏度答案：C（涡街频率f=St·v/d，St为斯特劳哈尔数，v为流速，d为漩涡发生体特征尺寸）11.红外测温仪的测量原理基于（）A.普朗克黑体辐射定律B.牛顿冷却定律C.傅里叶热传导定律D.基尔霍夫定律答案：A12.校验压力变送器时，标准压力源的精度应至少比被校表高（）A.1个等级B.2个等级C.3个等级D.4个等级答案：B（标准器精度需高于被校表2个等级以上）13.以下关于热电阻测温误差的描述，错误的是（）A.环境温度变化会引起引线电阻变化B.测量电流过大会产生自热误差C.热电阻元件老化会导致零点漂移D.采用两线制接法可完全消除引线误差答案：D（两线制无法消除引线电阻影响，三线制可补偿）14.超声波物位计测量液体时，声波传播介质应为（）A.液体本身B.空气C.固体导波杆D.真空答案：B（超声波通过空气传播至液面反射）15.工业用热电偶的补偿导线应与热电偶的（）一致A.热电极材料B.热电特性C.绝缘等级D.保护套管材质答案：B（补偿导线需与热电偶的热电势-温度特性匹配）二、填空题（每空1分，共20分）1.温度检测按测量方式分为接触式和非接触式，其中热电偶属于______式，红外测温仪属于______式。答案：接触；非接触2.压力的表示方法有绝对压力、表压和真空度，其中表压=______-______。答案：绝对压力；大气压力3.标准孔板属于差压式流量计的______元件，差压变送器属于______元件。答案：节流；信号转换4.热电阻的分度号Pt100中“100”表示______，Cu50中“50”表示______。答案：0℃时的电阻值为100Ω；0℃时的电阻值为50Ω5.弹性压力计的弹性敏感元件主要有______、______和膜盒三种形式。答案：弹簧管；波纹管6.超声波流量计按测量原理可分为______法和______法，其中工业中常用的是时差法。答案：时差；频差（或多普勒）7.热电偶产生热电势的必要条件是______和______。答案：两热电极材料不同；两接点温度不同8.物位检测中的“物位”包括______、______和界面三种状态。答案：液位；料位9.压力变送器的输出信号通常为______mADC或______VDC的标准信号。答案：4~20；1~510.热工检测系统的基本组成包括______、______和显示记录装置三部分。答案：传感器；信号处理单元三、简答题（每题5分，共40分）1.简述热电偶冷端补偿的必要性及常用补偿方法。答案：必要性：热电偶的热电势仅与热端和冷端的温差有关，当冷端温度不为0℃或波动时，会导致测量误差。常用方法：①冷端恒温法（将冷端置于0℃恒温槽）；②补偿导线法（延长热电极至温度稳定处）；③计算修正法（根据冷端实际温度查表修正）；④电桥补偿法（利用不平衡电桥产生补偿电势）。2.说明涡街流量计的工作原理及主要特点。答案：工作原理：在流体中插入漩涡发生体（如三角柱），当流速满足雷诺数条件时，流体在发生体两侧交替产生漩涡，形成卡门涡街。漩涡分离频率与流速成正比，通过检测频率可得到流量。主要特点：无运动部件，精度较高（±0.5%~±1.5%），量程比宽（10:1~20:1），适用于清洁流体，对振动敏感。3.比较差压式流量计和电磁流量计的适用场景。答案：差压式（如孔板）：适用于清洁、单相流体（气体、液体），耐高温高压，结构简单但压损大，量程比小（3:1~4:1），需配套差压变送器。电磁流量计：适用于导电液体（电导率>5μS/cm），如污水、泥浆，无压损，量程比宽（10:1~100:1），不能测气体或绝缘液体。4.热电阻测温时，三线制接法如何消除引线电阻影响？答案：三线制将两根引线分别接入电桥的相邻桥臂，第三根引线接入电源端。当环境温度变化时，两根测量引线的电阻变化（ΔR）在电桥中相互抵消（一臂增加ΔR，另一臂也增加ΔR，电桥输出不受影响），从而消除引线电阻及其温漂的影响。5.简述压力传感器的静态特性指标（列出至少4项）。答案：①量程：测量范围的上限和下限；②精度：测量结果与真值的接近程度；③灵敏度：输出变化量与输入变化量的比值；④线性度：输出-输入特性曲线与理想直线的偏离程度；⑤重复性：同一条件下多次测量的一致性；⑥滞后：输入正反向变化时输出的差值。6.说明红外测温仪的主要误差来源。答案：①被测物体发射率误差（实际物体发射率<1，需修正）；②环境辐射干扰（周围物体的反射辐射）；③大气吸收误差（水蒸气、CO₂等吸收红外能量）；④距离系数（D:S不满足要求时，目标未充满视场）；⑤被测物体表面状态（氧化、粗糙度影响发射率）。7.简述电容式物位计的工作原理及测量导电液体时的注意事项。答案：工作原理：电容值C=εA/d（ε为介电常数，A为极板面积，d为极板间距）。物位变化时，A或ε改变，导致C变化，通过测量C得到物位。测量导电液体时：①需在电极外包裹绝缘层（防止液体短路）；②绝缘层厚度均匀，避免局部放电；③液体作为公共极板，物位高度对应极板覆盖面积。8.分析热工检测系统中信号干扰的主要类型及抑制措施。答案：干扰类型：①电磁干扰（高频电磁场感应）；②静电干扰（电容耦合）；③接地干扰（不同接地点电位差）；④信号回路干扰（导线电阻压降）。抑制措施：①屏蔽（传感器和导线加金属屏蔽层）；②接地（单点接地，避免地环路）；③滤波（加RC滤波器或电磁兼容器件）；④隔离（信号隔离器切断干扰通路）；⑤双绞线（减少电磁感应）。四、计算题（每题6分，共30分）1.某K型热电偶（分度号K，热电势-温度关系：E(100℃,0℃)=4.096mV，E(30℃,0℃)=1.203mV）测量炉温，冷端温度为30℃，测得热电势E(t,30℃)=36.0mV，求炉温t。解：根据中间温度定律，E(t,0℃)=E(t,30℃)+E(30℃,0℃)=36.0+1.203=37.203mV查K型热电偶分度表，E=37.203mV对应的温度约为890℃（分度表中E(890℃,0℃)=37.129mV，E(895℃,0℃)=37.387mV，线性插值得t≈890+(37.203-37.129)/(37.387-37.129)×5≈891.4℃）答案：约891℃2.某压力变送器量程为0~1.6MPa，输出信号4~20mA。当被测压力为1.0MPa时，输出电流应为多少？解：量程范围ΔP=1.6-0=1.6MPa，电流范围ΔI=20-4=16mA压力比例=1.0/1.6=0.625输出电流I=4+16×0.625=4+10=14mA答案：14mA3.用标准孔板测量水流量，已知孔板直径d=50mm，管道直径D=100mm，流量系数α=0.6，被测水密度ρ=1000kg/m³，差压ΔP=40kPa，求体积流量Q（m³/h）。解：孔板面积A=πd²/4=π×(0.05)²/4≈0.001963m²体积流量公式Q=α×A×√(2ΔP/ρ)代入数据：Q=0.6×0.001963×√(2×40000/1000)=0.6×0.001963×√80≈0.6×0.001963×8.944≈0.0105m³/s=37.8m³/h答案：约37.8m³/h4.某Pt100热电阻在20℃时的电阻值为107.79Ω（分度表：R0=100Ω，A=3.9083×10⁻³/℃，B=-5.775×10⁻⁷/℃²），用二次方程R(t)=R0(1+At+Bt²)计算实际温度（保留一位小数）。解：代入公式得107.79=100×(1+3.9083×10⁻³t-5.775×10⁻⁷t²)整理：1.0779=1+0.0039083t-0.0000005775t²即0.0000005775t²-0.0039083t+0.0779=0用求根公式t=[0.0039083±√(0.0039083²-4×0.0000005775×0.0779)]/(2×0.0000005775)计算判别式≈0.00001527-0.000000180≈0.00001509√≈0.003885t=(0.0039083+0.003885)/(0.000001155)≈0.007793/0.000001155≈674.7℃（舍去负根）答案：约674.7℃（注：实际Pt100在674℃时电阻约为100×(1+3.9083×10⁻³×674.7-5.775×10⁻⁷×674.7²)≈107.8Ω，符合）5.某超声波流量计测量管道内水的流速，超声波在水中的传播速度c=1500m/s，两换能器间距L=0.1m，夹角θ=45°（sinθ=√2/2≈0.707），顺流时间t1=66.67μs，逆流时间t2=66.73μs，求流速v。解：时差法公式Δt=t2-t1=2Lv/(c²-v²)≈2Lv/c²（v<<c时）v=c²Δt/(2L)Δt=66.73-66.67=0.06μs=6×10⁻⁸sv=(1500)²×6×10⁻⁸/(2×0.1)=2,250,000×6×10⁻⁸/0.2=0.135/0.2=0.675m/s答案：0.675m/s五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某火力发电厂锅炉主蒸汽温度检测系统采用K型热电偶+补偿导线+温度变送器的配置，运行中发现显示温度比实际值偏低15~20℃，试分析可能的故障原因及排查方法。答案：可能原因：①补偿导线型号错误（非K型，导致热电势输出偏低）；②补偿导线极性接反（热电势相减）；③冷端温度补偿失效（变送器未正确采集冷端温度或补偿电路故障）；④热电偶热电极老化（热电特性改变，输出电势降低）；⑤接线端子接触不良（接触电阻增大，信号衰减）；⑥温度变送器零点漂移（输出信号整体偏低）。排查方法：①检查补偿导线型号（应与K型匹配）及接线极性（正负极是否对应）；②用万用表测量热电偶输出电势（断开变送器，直接测热电势），与实际温度对应的标准电势对比；③测量冷端实际温度（用温度计），计算理论热电势[E(t,0℃)=E(t,t0)+E(t0,0℃)]，与实测电势对比；④检查接线端子是否氧化或松动（用万用表测接触电阻）；⑤校准温度变送器（输入标准电势，检查输出是否正常）。2.某化工反应釜需检测内部腐蚀性液体的液位（介质电导率100μS/cm，最高温度80℃），设计一套物位检测系统并说明选型依据。答案：检测系统设计：选用电磁式物位计或电容式物位计（优先电磁式）。选型依据：①介质腐蚀性强，需选择