化工仪表与自动化复习题及复习资料

《化工仪表与自动化》课程测试试题一

一、填空题（36分）

1、过程限制系统是由邛艮制器、_执行器、测量变送和一被控对象一等环节

组成。

2、过程限制系统中按被控参数的名称来分有压力、流量、温度、一

液位—等限制系统。

3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是依据过程的内在机

理，通过物料_和_能量—物料平衡关系，用机理建模的方法求取过程的数

学模型。

4、限制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间

常数愈大,对被控变量的影响越小;干扰通道容量滞后愈多，则调整质量越

好;干扰通道的纯滞后对调整质量.无影响一

5、选择限制方案时，总是力图使调整通道的放大倍数（增益）大于干

扰通道的放大倍数（增益）。

6.某调整系统采纳比例积分作用调整器，先用纯比例调整到合适的调整

输出，再加入积分作用的后，应—减小调整器的放大倍数才能使稳定性

不变。

7.描述限制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余

差等。

8.串级调整系统,一般状况下主回路选择或调整规律调整器,副回路选用

—调整规律调整器；假如副回路采纳差压法测流量，应采纳什么装置—开方

器补偿。

9.仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1；电11型

标准信号范围是4'20；电HI型标准信号范围是0~10o

二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简洁结构示意简图；在限制

系统中如何选择执行器类型？举例说明。

答：

断时，要保证设备和操作人员的平安。如：加热炉温度限制，当燃料量

为操纵变量时，具执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，

保证平安。

2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补

偿方法？原理是什么？

答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时

候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且常常波动，这必定造成

输出削减，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。

②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机

械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶

③

冰浴法：用冰槽使to保持零度。

计算法：（t,0）=（t,t0）+（t0,0）

仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到to

补偿电桥法：用电桥产生（to,0）与（t,to）叠加，

即可消退to变更对测量的影响。

补偿热电偶：用与测量热电偶同型号的热电偶进行补

偿，用于多支热电偶。

3、（10分）限制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请依据己知参

数，画出P、的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度6=50%（2）输出，已知：比例度6=100%

积分时间1分

.入fAiri

答:

4、（20分）下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来限制炉出口介质温

度t（简洁限制系统）;

该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t上升，测量

大于给定，限制器输入偏差增大，其输出限制信号削减，气开阀关小，燃

料量削减，塔顶温度下降，维持给定。

三、计算题：(10分)

计算下图各热电偶回路所产生的热电势(10分)。

注：A型热电偶；A'B'型热电偶补偿导线

CS型热电偶；C'D'型热电偶补偿导线；

50℃c25℃

-O------------O

50℃025℃

50℃D'25℃

答:1、E1(300,50)(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142)=10.342()

E2(300,50)(50,25)=(2.323-0.299)-(0.299-0.142)=1.867()

《化工仪表与自动化》课程测试试题二

一、填空题(28分)

1.限制系统引入积分作用是为了—消退余差，但积分的引入会使系统不稳

定，引入微分作用是为了—克服容量滞后。某调整系统采纳比例积分作用调

整器，先用纯比例调整到合适的调整输出，在加入积分作用的过程中，应

减小放到倍数。

2.被调介质流过阀门的相对流量（）与阀门相对行程（）之间的关系,称为调

整阀的流量特性;若阀前后的压差保持不变时，上述关系称为志向特性;

实际运用中，阀前后的压差总是变更的，此时上述关系为—工作特性。调整

阀的流量特性有一直线、等百分比、抛物线和快开流量特性的选择主要

是与广义对象相匹配。

3.与单回路限制系统相比，串级调整系统具有以下三个特点：

①（对于进入副回路的干扰有很强的克服实力）；②（提高了工作频

率1③（具有鲁棒性）。

4.限制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间

常数愈大,对被控变量的影响越小；干扰通道容量滞后愈多，则调整质量

越好；干扰通道的纯滞后对调整质量无影响。

5.简洁调整系统的基本特征是闭合回路和负反馈。

6.常用的标准节流件有孔板和喷嘴。

7.热电偶的热电特性与热电偶材料、两节点温度有关，与

热电偶几何尺寸无关。

二、综合题（分）

1、（10分）画出气开式类型执行器的两种简洁结构示意简图；限制系统

在什么状况下选择气开类型执行器？举例说明。

答：①

②如：加热炉温度限制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类

型，当信号中断时，切断燃料，保证平安。

2、(20分)在限制系统应用中，有哪些基本限制规律和组合限制规律?

写出各自的表达式？它们各应用在什么场所？

答：①在限制系统应用中，基本调整规律有：P、I、D,基本组合调整规

律有、、。

②

P：Ay=Kpe

1

PI：Ay=A：(e+—edt)

PD:4二…丁刍

at

Ide

PID：却二K(c+亍edt+T-)

TjDdt

③

p：自衡实力强，滞后小的对象且限制质量要求不高

:对象滞后小，负荷变更幅度大，要求无差

:一阶滞后较大允许有余差的对象

:负荷变更大，容量滞后大，被控变量变更缓慢，质量要求高。

3、（12分）下图为电子电位差计结构原理图，请补充完整连接线（包

括电源和电流与输入信号的方向），并回答：电子电位差计是依据什么原

理工作的？在温度检测中与何种检测元件配套运用？指出调整零点、量程

②在温度检测中热电偶配套。下图是其线路图。

4、(10分)写出差压式流量计的基本方程式；说明公式中各个符号所

代表的含义。

答：

a——流量系数；Q——被测流体流量

£—一体膨胀校正系数F0——节流件的开口面积

P1——被测流体的密度一一节流件前后差压

三、计算题(20分)

1、(10分)计算下图液位差压变送器的量程、测量范围与迁移量。

差压变送器：量程二35000()测量范围二4200〜39200()

迁移量二4200()

2、（10分）某压力仪表的测量范围是100〜1100,其精度为0.5

级，则这台表的量程是多少？基本误差是多少？最大肯定误差是多少？允

许误差是多少？

答：①1000②0.5%③±5④0.5%

《化工仪表与自动化》课程测试试题三

一、填空题（28分）

1、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。

2、在限制系统中，增加比例度，限制作用削减；增加积分时闻

限制作用削减；增加微分时间，限制作用增加。

3、按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差

与疏忽误差。

4、描述对象特性的三个参数是放大系数、时间常数和滞

后时间。

5、某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50℃,上限是850℃。

则此表的量程是800；测量范围是50~850；允许基本误

差是0.5%；最大肯定误差是4o

6、热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有冷端温度保持0度

法、冷端温度修正法、校正仪表零点法、补偿电桥法、补偿

热电偶法五种。

7、自动平衡电桥配热电阻测温时，采纳三线制连接，其连接导线的

电阻规定为2K2.5Q。

二、综合题（62分）

1、（15分）比较电子电位差计与电子平衡电桥在测量原理和结构上有

哪些异同点。

答：原理的相同点：都是利用滑动触点位置的变更来反映被测温度的大小。

结构的相同点：放大器、可逆电机、同步电机、传动机构

结构的不相同点：检测元件、测量桥路。

原理的不相同点：

电子电位差计电子平衡电桥

仪表平衡时不平衡平衡

桥路

测温元件考虑冷端温度补偿热电阻用三线制接在桥

连接方式热电偶用补偿导线接在对角线上臂■中

电源直流直流或交流

2、（15分）热电偶测温时，运用补偿导线的目的是什么？它能否进行

冷端温度补偿？如不能应如何处理？

答：①运用补偿导线的目的是将热电偶的冷端从温度较高、波动较大的

地方移到温度较低、且相对稳定的地方。

②假如只运用补偿导线还不能达到冷端温度补偿的目的，必需与其它方法

协作起来运用。

③详细方法如下：

热电偶常用的冷端温度补偿方法有：公式计算法、冰浴法、仪表机械零

点调整法和电桥补偿法。

3、（12分）画出串级限制系统的方框图；分别说出副回路与主回路所起

到的作用。

答：下图为串级限制系统的方框图；副回路是克服作用于副对象的干扰,

使副被控变量基本稳定，削减对主变量的影响；而主回路主要克服作用于

主对象的干扰，保证主被控变量稳定。

4、（20分）工艺要求利用回流量来限制塔顶温度t（简洁限制系统），为

保证塔正常操作，回流量不允许中断。

①指出构成限制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？

（4分）

②在图上画出限制流程图并确定执行器类型；（5

分）

③选择限制器的作用方向；（3分）

④画出简洁限制系统方框图；（4分）

⑤简洁说明该系统克服干扰的过程（可设温度t上升，分析限制

动作过程）。（4分）

答：①构成限制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量

是塔顶回流量，主要干扰量是：进料的流量和温度，回流的温度和流量,

加热蒸汽量等。

限制图见下图，执行器为气关式。

③限制器为反作用方向。

④简洁限制系统方框图见下图

给定值偏差-----------捍制信q-------j接级变量!_被控变号

--------------------#控制器］----川执行二|-------王枚、对象|-----------------

测量、变送K

⑤该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t上升，测

量大于给定，限制器输入偏差增大，其输出限制信号增加，气开阀开大,

回流量加大，塔顶温度下降，回复给定。

三、计算题(10分)

计算下图液位差压变送器量程、测量范围与迁移量(10分)。

已知：0~10m；P=353；gg102。

答：AP3500H

差压变送器

量程:35000()测量范围:0-35000()迁移量：0()

《化工仪表与自动化》课程测试试题四

一、填空题(32分)

1、表征限制规律的参数是比例度、积分时间与微分时间。

2、串级调整系统结构上有两个回路，分别称为主回路和副回路；有两

个被调参数，分别称为主参数和副参数；有一个调整参数。

3、弹簧管压力表是利用弹簧产生位移与被测压力相平衡来测量的。

4、不受被测介质物理性质影响的流量计是：电磁流量计、漩涡流量

计、椭圆齿轮番量计（说出三种即可）。

5、差压式流量计是利用节流原理进行测量流量的。

6、电容式液位传感器测量液位时，如测量高粘度导电介质则测量精度受

虚拟液位的影响。

7、分度号为S型的热电偶，假如错接了K型热电偶的补偿导线则产生的

热电势会增加。假如补偿导线的型号正确但正负接反，则产生的热电

势会削减。

8、电容式差压变送器的测量部分是先将差压转变成位移，然后

再变成

电容变更量J乍为转换部分的输入。

二、综合题（58分）

1、（10分）匀称限制系统和一般限制系统的异同点有哪些？怎样实现匀

称限制？

答：①匀称限制系统和一般限制系统的相同点：结构相同；不同点：目的

和特点不同，其目的是为了解决前后工序的供求冲突，使两个变量间能相

互兼顾和协调操作，特点是使两个相互联系的变量都在允许的范围内缓慢

地变更。

②匀称限制的实现可以从以下2方面来做：1）调整规律上采纳P或，而

不采纳D调整，2）参数整定上比例度从小到大整定，且比例度（和积分

时间）都较大。

2、（8分）从保证限制质量的角度，限制阀设计中应考虑哪几个方面？

阀的志向流量特性有哪几种形式？

答：①限制阀的设计应考虑：阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量

特性选择。

②志向流量特性有4种形式：1）直线特性2）等百分比特性3）快

开特性

4）抛物线特性

3、（10分）限制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请依据已知参数，

画出P、的输出响应曲线。

已知：比例度6=200%已知：比例度6=100%积分时间2分

N34

。力俞LU,

2-

/C分）

tC分）

答:

4、（20分）某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在

（90±1）℃o已知主要干扰为蒸汽压力的波动。

（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。

（2）制定合理的限制方案。

（3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定限

制阀的气开、气关式。

（4）画出限制流程图与方框图。

蒸汽

答：①被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度，因测量温度较低但精

度较高选择钳热电阻为测量元件。

②干扰为蒸汽压力，限制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温

度的串级限制。

③限制阀选用的气开式

④限制流程图与方框图如图

5、（10分）某化学反应器工艺规定操作温度为400±2。口考虑平安因素，

调整过程中温度偏离给定值不得超过6℃o现设计运行的温度定值调整系

统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、

余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的±2%为准）和振荡

周期。

答:

由反应曲线可知：最大偏差45-40=5c余差41-40=1℃

衰减比过渡时间：23

三、计算题：（10分）

计算下图各热电偶回路所产生的热电势（10分）。

如图为S型热偶测温线路，由于疏忽将其中其次段补偿导线接反，求：①

输入到显示仪表的总电势为多少？②由于其次段补偿导线接反引入的误

差是多少？

100℃50℃0℃

o-品

不

800°C---o

100℃50℃or

答：①E1(800,50)(50,0)=(7.345-0.299)-0.299=6.747()

②E2(800,0)-6.747=7.345-6.747=0.598()

《化工仪表与自动化》课程测试试题五

填空题（36分）

1、在阶跃扰动作用下，自动限制系统的过渡过程有发散震荡、等幅震荡、

非震荡衰减.和衰减震荡等基本形式。

2、自动限制系统按按设定值的不同形式可分为定值限制系统、.随动限制

系统、程序限制系统_等限制系统。

3、对象的数学模型就是—利用数学的表达式来描述对象的特点。

4、液位变送器测量进行零点迁移时只变更测量范围，不变更量程。

5、在常用的热电偶温度计中，精度较高的是—热电偶，线性最好的是

—热电偶，灵敏度较高的是—热电偶。

6.常用的热电阻材料是铜、钳，分度号是50、100_、50,100线性好

的是铜一热电阻，它适于测量低温度。

7.描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数、滞后时间，假如

时间常数越大，系统的响应速度越慢，系统的稳定性越好.

8.差压式流量计由节流件、导压管和显示仪器组成。

常用的标准取压方式有角接取压和法兰取压。

9.指出你所知道的几种困难限制系统串级限制系统、匀称限制系统、分程

限制系统、选择限制系统、前馈限制系统、比值限制系统等。

二、综合题（54分）

1、（10分）在限制系统中如何得到执行器的类型？画出执行器类型的

简洁结构示意简图。

答：

在限制系统中，执行器类型的获得是靠变更执行机构和调整机构的作用方

一直得到的，一般状况下，对于大口径的执行器，执行机构采纳正作用，

靠变更调整机构的正反装来得到执行器的气开气关类型，对于小口径的执

行器，调整机构选择正装，故只能靠变更执行机构的正反作用来得到执行

器的气开气关类型

2、（14分）比较差压式流量计与转子式流量计的异同点。

答：①相同点：两者都是利用节流原理来测量流量。

②不同点:

差压式流量计转子式流量计

节流件固定安装节流件安装不固定

节流件前后差压变更节流件前后差压固定

输入输出非线性输入输出线性

3、（10分）限制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请依据已知参

数，画出P、的输出响应曲线。

偷入偏年,

15/（分》

P的山

2

已知：比（列度6=5O%»

2/（分）

P"俞山

已知：比例度6=100%3

积分时间Ti=l分2

T（介）

答:

4、（20分）如图为釜式反应器，釜内温度通过变更冷却剂流量的方式来限制。

①指出构成限制系统时的被控变量、限制变量、干扰量是什么？

②假如冷却剂压力为主要干扰，选择限制方案，在下图中画出限制

流程图；

③选择执行器的气开、气关类型；

④画出限制系统的方框图；

⑤简洁说明该系统克服干扰的过程（可设温度t上升，分析调整动

作过程）。

答：①构成限制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量

是冷却剂流量，干扰量是：冷却剂压力和温度、搅拌速度以与环境温度。

②限制流程图见下图1。

③执行器应选择气关类型。

④限制系统方框图见下图2。

⑤该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t上升，测

量大于给定，限制器输入偏差增大，其输出限制信号削减，气关阀开大,

冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。

图1

图2

三、计算题：（10分）

计算下图热电偶温度计所产生的热电势以与温度计所显示的温度（10分）。

注：CS型热电偶；C'D'型热电偶补偿导线；

答：①(300,25)=(2.323-0.142)=2.181()

②因为电子电位差计有自动冷端温度补偿装置，所以测量不受环境温度影

响，温度计所显示的温度为300℃。

一、选择题

1.单圈弹簧管式压力表的弹簧管通入被测压力后，产生向外挺直的扩张形

变，自由端产生微小(A)。

A.位移B.膨胀C.变更D.波动

2.在被测压力较稳定状况下，正常操作压力值应不超过压力表满量程的

(C)O

A.1/3B.1/2C.2/3D.3/4

3.电容式压力变送器是把被测压力转换成(C)的变更，然后经过测量

变送，输出与被测压力相对应的电流信号。

A.作用力B.电势差C.差动电容D.位移变更量

4.椭圆齿轮番量计的椭圆齿轮每转过一周，所排出的被测介质数量为半月

形容积的(B)倍。

A.2B.4C.6D.8

5.仪表位号212中字母“E〃的含义是(A)。

A.检测元件B.变送器C.流量变送器）流量开关

6.测量仪表启动前，引压管路应进行冲洗，一般冲洗次数不少于（C）o

A.1次B.2次C.3次D.4次

7.仪表管路埋地敷设时，应经过（B）后方可埋人。

A.调试B.防腐处理C.焊接D.爱护套管

8.仪表引压管路的长度最大不应大于（B）m.

A.25mB.50mC.75mD.40m

9.测量氧气时不能运用（B）压力表。

A.铜质垫片B.浸油垫片C.铝制垫片D.橡胶垫片

10.必需倾斜安装较长压力变送器的引压导管，其倾斜度一般为（B）。

A.1:5B.1:（10^20）C.1：100D.1：150

11.差压变送器投运时，为防止单向受压，应当先打开（A）。

A.平衡阀B.高压阀C.低压阀D,以上都不对

12.孔板流量计温度计安装要求（A）

A.温度计安装位置与孔板之间的距离可等于或大于5D,但不得超过15D.

B.温度计套管应伸入管道至公称内径的大约1/2处，对于大口径管道（大

于300,温度计套管会产生共振）温度计的设计插入深度应不小于90。

C.温度计插入方式只可直插，不能斜插。

D.温度计插入处开孔内壁边缘不用修圆，对毛刺和直管段管道内表面无

要求。

13.超声波流量计的电子数据单元主要实现数据储存、通讯、（B）的计算

等功能。

A.标况气体流量B.工况气体流量C.标况气体总量D.工况气体总量

4、超声波流量计的换能器（声波探头）检查主要是测量其（A）.

A.电阻值B.电压值Co电流值D.电感值

14.下面关于超声波流量计的安装要求叙述错误的是：（C）

A.对于双向应用的场合，流量计的两端都应认为是“上游”。

B.流量计的误差大小与与由流量计上游管道结构引起的速度分布畸变的

类型和程度以与流量计补偿畸变的实力有关。

C.在超声流量计进口处的内径变更或有突人物对气体速度分布没有影响。

15.下面关于容积式流量计的叙述错误的是：（C）

A.流量计应安装在振动尽量小的地方，室内室外均可，但应防雨淋。

B.公称通径小于80的流量计，可架在管道中，亦可将底座落在水泥地基

上，耐压6.3或公称通径150以上的流量计可用地脚螺钉固定在水泥地基

上。

C.流量计前不须装过滤器。

D.安装方式，应装在水平管道上

16.下面关于容积式流量计的保养叙述错误的是：（B）

A.腰轮番量计无需常常性的维护与保养，只要对减速器或调整机构以上

部分（简称表头）的轮系常常加润滑油，就能保证仪表正常运行。

B.加油周期：连续运行的流量计每年加油一次，断续运行的流量计每二年

加油一次。

C.对有加油孔的流量计需每半月加油一次，每次加油不得少于10。

17.下面关于气体涡轮番量计的安装叙述错误的是：（D）

A在安装之前，应当检杳涡轮番量计以确信没有由运输引起的损坏以与全

部附件（如接头，润滑油）完整无缺。

B撕去流量计进出口处的粘贴纸。

C按流量计上标明的流淌方向安装。安装前，当用微小气流吹动叶轮时，

叶轮应能转动敏捷，并没有无规则的噪声，计数器转动正常，无间断卡滞

现象，则流量计可安装运用。

D建议的安装位置是水平安装，计数器向上。在竖直安装时，通过流量计

的气体流向应从下到上。

18.下面关于气体涡轮番量计的叙述错误的是：（D）

A介质气体应当干燥且没有灰尘和杂质，杂质颗粒直径不大于5。

B流量计前后必需加肯定长度的直管段，其内径与流量计的口径相同，长

度一般不小于前10D后5D（视流量计详细型号与上游是否安装有整流器而

定），以保障新安装的流量计进行精确测量。

C全部标准的平面物都可以安装作为垫片。垫片必需同心对齐并且不能伸

进管道内壁。

D站场扫线时，应停止运行流量计，扫线作业完成后再起先流量计。

19.下面关于气体涡轮番量计运行的叙述错误的是：（D）

A流量计投入运用前，应按相应国家标准或规程进行检定或实流校准。

B与时检查流量计的脉冲输出信号，并与一次指示装置进行对比。

C没有油泵的涡轮番量计不需维护，装有油泵的涡轮番量计应3个月加注

一次润滑油。

D在线运用时，现场计数器显示的数值是被测气流在标准状态下的体现流

量。

20.自然气的（A）是输气过程中重要的限制参数，是监视和调整生产的

依据，也是企业生产经营中经济核算的主要数据。

（A）温度、压力、流量（B）压力、流量、液位

（C）压力、流量、流速（D）温度、压力、流速

2110在0℃时的电阻值为（A）欧姆

A10B100C101.325D0

22.下列（C）不是标准信号。

A4—20B1—5VC20—100D0—100

23.热电偶测温原理是基于（C）

A热阻效应B热磁效应C热电效应D热压效应

24.补偿导线的正确铺设，应当从热电偶铺设到（D）

A地接线盒B表盘端子板C二次仪表D与温度补偿装置同温的地方

25.一块精度为2.5级，测量范围为0—100的压力表，其标尺分度最少

应当分为（A）

A40格B30格C25格D20格

26.标准孔板两端面应符合（D）的技术要求。

A、平行、光滑B、平行、平整

C、平行无可见损伤D、平行、平整、光滑、无可见损伤

27.自然气流经节流装置时，流速和静压的变更是（A）。

A、流速增加、静压降低B、流速减小、静压降低

C、流速减小、静压增加D、流速增加、静压增加

28.标准节流装置由（C）组成。

A、孔板和取压装置B、标准节流件和计量直管段C