化工儀表試習(xí)題庫（含答案）一、填空題（共15題，每題2分）1.工業(yè)現(xiàn)場常用的溫度檢測元件中，熱電阻利用金屬或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的特性測溫，而熱電偶則基于塞貝克效應(yīng)，通過兩種不同材料的熱電勢差測溫。2.壓力儀表中，1MPa等于10^6Pa，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）約等于101325Pa。3.差壓式流量計(jì)的核心公式為\(Q=K\sqrt{\DeltaP}\)，其中\(zhòng)(K\)為儀表常數(shù)，與節(jié)流裝置的幾何尺寸、流體密度等因素有關(guān)，\(\DeltaP\)代表節(jié)流件前后的差壓值。4.浮筒式液位計(jì)的測量原理是基于阿基米德浮力定律，當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒浸沒體積改變，浮力變化通過力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)。5.氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式（FC）指無氣信號(hào)時(shí)閥門關(guān)閉，有氣信號(hào)時(shí)閥門打開；氣關(guān)式（FO）則相反。6.熱電阻的三線制接法可減小導(dǎo)線電阻對(duì)測量精度的影響，通常用于工業(yè)現(xiàn)場長距離信號(hào)傳輸。7.智能儀表的核心部件是微處理器（CPU），其具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷、通信等功能。8.標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)中，氣動(dòng)儀表的輸出信號(hào)范圍是20-100kPa，電動(dòng)儀表（4-20mA）對(duì)應(yīng)的0%和100%電流值分別為4mA和20mA。9.電磁流量計(jì)的測量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，僅適用于導(dǎo)電液體（電導(dǎo)率≥5μS/cm）的流量測量。10.熱電偶的冷端補(bǔ)償方法包括冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、電橋補(bǔ)償法等，其中最常用的是補(bǔ)償導(dǎo)線法。11.壓力變送器的量程遷移分為正遷移和負(fù)遷移，當(dāng)測量點(diǎn)低于儀表安裝位置時(shí)需進(jìn)行正遷移（假設(shè)被測介質(zhì)密度大于環(huán)境介質(zhì)）。12.DCS（分散控制系統(tǒng)）的核心結(jié)構(gòu)包括現(xiàn)場控制站、操作站、工程師站和通信網(wǎng)絡(luò)。13.超聲波物位計(jì)通過發(fā)射-接收超聲波脈沖的時(shí)間差計(jì)算物位高度，適用于非接觸式測量，但易受粉塵、蒸汽等因素干擾。14.儀表防爆標(biāo)志“ExdIIBT3”中，“d”代表隔爆型，“IIB”表示II類B級(jí)爆炸性氣體環(huán)境，“T3”為溫度組別（最高表面溫度≤200℃）。15.調(diào)節(jié)閥的流量特性指相對(duì)流量與相對(duì)開度的關(guān)系，常見理想特性有直線型、等百分比型、快開型。二、選擇題（共15題，每題3分）1.以下哪種溫度檢測元件適合測量-200℃~500℃的低溫范圍？（）A.鉑熱電阻（Pt100）B.銅熱電阻（Cu50）C.K型熱電偶（鎳鉻-鎳硅）D.雙金屬溫度計(jì)答案：A（鉑熱電阻測溫范圍寬，-200℃~850℃；銅熱電阻一般-50℃~150℃；K型熱電偶通常0℃~1300℃；雙金屬溫度計(jì)精度低，一般-80℃~600℃）2.差壓式流量計(jì)中，節(jié)流件前后的直管段要求是（）。A.前5D，后3DB.前10D，后5DC.前20D，后5DD.前30D，后10D答案：C（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，節(jié)流件前直管段長度一般≥20倍管徑，后≥5倍管徑，以保證流場穩(wěn)定）3.某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入信號(hào)為20-100kPa，當(dāng)信號(hào)為60kPa時(shí)，閥門開度為（）。A.40%B.50%C.60%D.70%答案：B（(60-20)/(100-20)=50%）4.以下哪種流量計(jì)不能測量氣體流量？（）A.渦街流量計(jì)B.電磁流量計(jì)C.孔板流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)（金屬管）答案：B（電磁流量計(jì)依賴導(dǎo)電液體切割磁感線，氣體不導(dǎo)電）5.熱電阻測量溫度時(shí)，若導(dǎo)線斷開，顯示儀表會(huì)（）。A.顯示最大值B.顯示最小值C.顯示室溫D.無規(guī)律波動(dòng)答案：A（熱電阻通常與電橋連接，導(dǎo)線斷開時(shí)電橋失衡，輸出趨近于滿量程）6.熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是（）。A.延長熱電偶長度，降低成本B.補(bǔ)償冷端溫度變化對(duì)熱電勢的影響C.提高信號(hào)傳輸抗干擾能力D.增加熱電勢輸出答案：B（補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延伸至溫度穩(wěn)定的控制室，配合儀表內(nèi)部的冷端補(bǔ)償電路消除溫度波動(dòng)影響）7.某壓力變送器量程為0-1MPa，遷移量為+0.2MPa，實(shí)際測量范圍變?yōu)椋ǎ.0.2-1.2MPaB.-0.2-0.8MPaC.0.5-1.5MPaD.0-1MPa（無變化）答案：A（正遷移是將測量起點(diǎn)上移，原0點(diǎn)變?yōu)?.2MPa，滿量程點(diǎn)變?yōu)?+0.2=1.2MPa）8.以下哪種執(zhí)行器適用于快速切斷工藝介質(zhì)？（）A.直通單座閥B.蝶閥C.球閥D.角形閥答案：C（球閥球體旋轉(zhuǎn)90°即可完成開關(guān)，切斷性能好，適用于快速切斷）9.超聲波液位計(jì)在測量強(qiáng)揮發(fā)性液體（如液氨）時(shí)，可能出現(xiàn)的問題是（）。A.信號(hào)衰減嚴(yán)重，測量誤差大B.液體導(dǎo)電率變化影響精度C.溫度過高損壞傳感器D.介質(zhì)密度變化導(dǎo)致誤差答案：A（揮發(fā)性氣體會(huì)吸收超聲波能量，導(dǎo)致回波信號(hào)減弱甚至丟失）10.智能壓力變送器與傳統(tǒng)模擬變送器的主要區(qū)別是（）。A.輸出信號(hào)不同（4-20mAvs0-10mA）B.增加了微處理器，具備自診斷功能C.測量精度更高D.耐腐蝕性更強(qiáng)答案：B（智能儀表的核心是集成微處理器，支持?jǐn)?shù)字通信、參數(shù)自整定、故障診斷等功能）11.以下哪種物位計(jì)受被測介質(zhì)密度影響最小？（）A.差壓式液位計(jì)B.浮筒式液位計(jì)C.雷達(dá)物位計(jì)D.電容式物位計(jì)答案：C（雷達(dá)通過電磁波反射測量，與介質(zhì)密度無關(guān)；差壓式依賴密度ρgh，浮筒式依賴浮力=ρgV，電容式與介電常數(shù)相關(guān)）12.調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇需考慮（）。A.介質(zhì)腐蝕性B.工藝對(duì)象的特性（如非線性）C.管道壓力等級(jí)D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型答案：B（例如，對(duì)象特性呈非線性時(shí)，選擇等百分比特性調(diào)節(jié)閥可補(bǔ)償非線性，使系統(tǒng)總特性線性化）13.以下哪種防爆類型適用于存在可燃性粉塵的環(huán)境？（）A.Exd（隔爆型）B.Exi（本安型）C.Ext（粉塵防爆型）D.Exe（增安型）答案：C（粉塵防爆標(biāo)志通常為ExtD，D表示粉塵環(huán)境）14.某溫度控制系統(tǒng)中，熱電偶與顯示儀表之間未使用補(bǔ)償導(dǎo)線，而直接用普通銅線連接，會(huì)導(dǎo)致（）。A.測量值偏高（若控制室溫度高于現(xiàn)場冷端）B.測量值偏低（若控制室溫度高于現(xiàn)場冷端）C.無影響（熱電勢僅與兩端溫差有關(guān)）D.信號(hào)干擾增大答案：B（熱電偶的熱電勢E(T,T0)與冷端溫度T0有關(guān)，若用普通銅線連接，相當(dāng)于冷端移至控制室，若T0升高，則E(T,T0)減小，顯示值偏低）15.DCS系統(tǒng)中，操作站的主要功能是（）。A.實(shí)現(xiàn)控制算法（如PID）B.采集現(xiàn)場信號(hào)C.提供人機(jī)交互界面（監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置）D.冗余備份控制程序答案：C（控制算法由現(xiàn)場控制站完成，信號(hào)采集由I/O模塊實(shí)現(xiàn)，操作站用于監(jiān)控和操作）三、判斷題（共10題，每題2分）1.熱電阻的測量精度高于熱電偶，適合中低溫測量。（√）（熱電阻在-200℃~500℃范圍內(nèi)精度可達(dá)0.1℃，熱電偶一般±1℃~±2℃）2.電磁流量計(jì)可以測量氣體流量。（×）（需導(dǎo)電液體，氣體不導(dǎo)電）3.壓力變送器的量程越大，測量精度越高。（×）（精度通常以量程的百分比表示，量程越大，絕對(duì)誤差越大）4.氣動(dòng)執(zhí)行器的輸出力比電動(dòng)執(zhí)行器大，適合高靜壓、高壓差場合。（√）（氣動(dòng)執(zhí)行器通過壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，輸出力大，抗過載能力強(qiáng)）5.雙金屬溫度計(jì)屬于接觸式測溫，無需外部電源。（√）（利用兩種金屬熱膨脹系數(shù)差異帶動(dòng)指針，無源）6.轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度是按水（液體）或空氣（氣體）標(biāo)定的，測量其他介質(zhì)時(shí)需修正。（√）（轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公式與介質(zhì)密度、粘度相關(guān)，需根據(jù)實(shí)際介質(zhì)參數(shù)修正）7.熱電偶的熱電勢大小僅與熱端和冷端的溫度差有關(guān)，與熱電極的長度和直徑無關(guān)。（√）（塞貝克效應(yīng)的熱電勢由材料和兩端溫度決定，與尺寸無關(guān)）8.儀表引壓管的坡度應(yīng)≥1:10，防止積液或積氣。（√）（規(guī)范要求引壓管傾斜度不小于1:10，液體介質(zhì)坡度向下，氣體介質(zhì)向上）9.智能儀表的4-20mA信號(hào)可以同時(shí)傳輸數(shù)字信號(hào)（如HART協(xié)議）。（√）（HART協(xié)議通過FSK調(diào)制疊加在4-20mA模擬信號(hào)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信）10.調(diào)節(jié)閥的氣開/氣關(guān)選擇主要取決于工藝安全要求（如斷氣時(shí)閥門應(yīng)處于安全位置）。（√）（例如，加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣開式，斷氣時(shí)關(guān)閉，防止燃料泄漏）四、簡答題（共10題，每題5分）1.簡述差壓式流量計(jì)的組成及工作原理。答：組成：節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴）、差壓變送器、引壓管。工作原理：流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，流束收縮，流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓ΔP；根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程，流量Q與√ΔP成正比，通過測量ΔP并經(jīng)密度、溫度等修正后得到流量值。2.熱電阻三線制接法如何減小導(dǎo)線電阻誤差？答：三線制中，兩根導(dǎo)線分別接入電橋的相鄰橋臂，第三根導(dǎo)線接入電源端。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩根測量導(dǎo)線的電阻變化（ΔR）在電橋中相互抵消（一臂增ΔR，另一臂減ΔR），僅電源端導(dǎo)線的電阻變化不影響電橋平衡，從而減小導(dǎo)線電阻對(duì)測量結(jié)果的影響。3.氣動(dòng)執(zhí)行器的正反作用如何選擇？舉例說明。答：氣開式（FC）：無氣信號(hào)（0kPa）時(shí)閥門關(guān)閉，有氣信號(hào)時(shí)打開；氣關(guān)式（FO）：無氣信號(hào)時(shí)閥門打開，有氣信號(hào)時(shí)關(guān)閉。選擇原則：根據(jù)工藝安全要求，斷氣時(shí)閥門應(yīng)處于使生產(chǎn)系統(tǒng)安全的位置。例如，加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣開式（斷氣時(shí)關(guān)閉，防止燃料泄漏引發(fā)爆炸）；冷卻介質(zhì)（如循環(huán)水）調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣關(guān)式（斷氣時(shí)全開，防止設(shè)備超溫）。4.電磁流量計(jì)安裝時(shí)需注意哪些事項(xiàng)？答：①確保測量管內(nèi)充滿被測介質(zhì)（避免氣泡），水平安裝時(shí)電極應(yīng)在管道兩側(cè)（防止底部沉積、頂部氣泡）；②管道需良好接地（被測介質(zhì)與地電位一致），避免電磁干擾；③前后直管段要求（前5D，后3D）；④遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場設(shè)備（如電機(jī)、變壓器）；⑤不能測量非導(dǎo)電液體（如石油、氣體）。5.簡述熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)谋匾约半姌蜓a(bǔ)償法的原理。答：必要性：熱電偶的熱電勢E(T,T0)與冷端溫度T0相關(guān)，若T0波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致測量誤差。實(shí)際中冷端易受環(huán)境溫度影響（如現(xiàn)場接線盒溫度變化），需補(bǔ)償。電橋補(bǔ)償法：在冷端串聯(lián)一個(gè)不平衡電橋（由銅電阻、錳銅電阻等組成），電橋輸出電壓ΔU隨T0變化，且ΔU與熱電偶因T0變化產(chǎn)生的熱電勢變化ΔE大小相等、符號(hào)相反，從而抵消T0波動(dòng)的影響。6.壓力儀表選型時(shí)需考慮哪些因素？答：①測量范圍：量程應(yīng)覆蓋被測壓力的1.5~2倍（避免超量程損壞）；②精度等級(jí)：根據(jù)工藝要求選擇（如一般工藝選1.5級(jí)，聯(lián)鎖控制選0.5級(jí)）；③介質(zhì)特性：腐蝕性介質(zhì)選耐腐材質(zhì)（如316L不銹鋼），粘稠/易結(jié)晶介質(zhì)選隔膜式壓力表；④環(huán)境條件：防爆要求（Ex標(biāo)志）、溫度/濕度防護(hù)（IP等級(jí)）；⑤安裝方式：就地指示（壓力表）或遠(yuǎn)傳（壓力變送器）。7.智能儀表相比傳統(tǒng)模擬儀表有哪些優(yōu)勢？答：①數(shù)字化功能：支持HART、Modbus等通信協(xié)議，可遠(yuǎn)程組態(tài)、診斷；②自診斷：檢測傳感器故障、線路短路/斷路；③高精度：內(nèi)置溫度、壓力補(bǔ)償算法，減小環(huán)境影響；④多功能：可同時(shí)測量多個(gè)參數(shù)（如壓力變送器可測溫度、密度）；⑤靈活性：通過軟件調(diào)整量程、輸出特性（如線性/開方）。8.浮筒式液位計(jì)與浮子式液位計(jì)的主要區(qū)別是什么？答：浮筒式：浮筒浸沒在液體中，液位變化時(shí)浮筒受浮力變化（浮力=ρgV排），通過扭力管轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)；適用于液位連續(xù)測量，受液體密度影響大（需密度已知）。浮子式：浮子漂浮在液面上，液位變化時(shí)浮子隨液面升降，通過機(jī)械傳動(dòng)（如鋼帶、磁耦合）帶動(dòng)指針；適用于液位連續(xù)或開關(guān)量測量，受液體密度影響?。ǜ∽用芏刃∮谝后w）。9.調(diào)節(jié)閥的流量特性為何需要與工藝對(duì)象匹配？舉例說明。答：工藝對(duì)象通常存在非線性（如換熱器的傳熱系數(shù)隨流量變化），若調(diào)節(jié)閥的流量特性與對(duì)象特性相反，可使系統(tǒng)總特性線性化，提高控制質(zhì)量。例如：對(duì)象特性呈快開型（流量增大時(shí)，對(duì)象輸出變化率減?。?，選擇等百分比特性調(diào)節(jié)閥（流量增大時(shí)，閥門開度變化率增大），兩者疊加后總特性接近線性。10.DCS系統(tǒng)的“分散控制、集中管理”體現(xiàn)在哪些方面？答：分散控制：現(xiàn)場控制站分散在各工藝裝置區(qū)，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、控制算法（如PID），單個(gè)站故障不影響其他站；集中管理：操作站和工程師站集中在控制室，實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控、參數(shù)統(tǒng)一設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析，管理人員可實(shí)時(shí)掌握全廠運(yùn)行狀態(tài)。五、綜合分析題（共5題，每題8分）1.某化工廠反應(yīng)釜需測量0-100℃的溫度，現(xiàn)場環(huán)境存在振動(dòng)，且需遠(yuǎn)傳信號(hào)至控制室。請選擇合適的溫度檢測儀表，并說明選型依據(jù)及安裝注意事項(xiàng)。答：（1）選型：鉑熱電阻（Pt100）配溫度變送器。（2）依據(jù)：①測量范圍0-100℃在熱電阻適用范圍內(nèi)（-200℃~850℃），且精度高于熱電偶（適合中低溫）；②現(xiàn)場振動(dòng)環(huán)境下，熱電阻結(jié)構(gòu)比熱電偶（易碎）更可靠；③遠(yuǎn)傳需要4-20mA信號(hào)，溫度變送器可將熱電阻的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。（3）安裝注意事項(xiàng)：①熱電阻插入深度≥10倍保護(hù)管直徑（確保感溫元件與介質(zhì)充分接觸）；②保護(hù)管材質(zhì)選擇不銹鋼（耐介質(zhì)腐蝕）；③接線盒密封（IP65以上），防止水汽進(jìn)入；④信號(hào)電纜采用屏蔽電纜，遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜（抗干擾）；⑤振動(dòng)環(huán)境下，固定熱電阻安裝支架（防松動(dòng)）。2.某蒸汽管道采用孔板流量計(jì)測量流量，差壓變送器量程為0-10kPa，輸出4-20mA信號(hào)。已知實(shí)際差壓為6kPa，求輸出電流值；若蒸汽溫度升高導(dǎo)致密度增大，實(shí)際流量不變時(shí)，差壓變送器的顯示值會(huì)如何變化？為什么？答：（1）輸出電流計(jì)算：電流\(I=4+(20-4)\times\frac{\DeltaP}{\DeltaP_{\text{滿}}}=4+16\times\frac{6}{10}=13.6\,\text{mA}\)。（2）溫度升高、密度增大時(shí)，顯示值變化：差壓變送器顯示的是差壓值，而實(shí)際流量公式為\(Q=K\sqrt{\frac{\DeltaP}{\rho}}\)（\(\rho\)為介質(zhì)密度）。若實(shí)際流量Q不變，\(\rho\)增大，則\(\DeltaP\)需增大（\(\DeltaP\propto\rhoQ^2\)）。因此，差壓變送器的顯示值（ΔP）會(huì)升高，但這是虛假的，實(shí)際流量并未變化（需通過密度補(bǔ)償修正）。3.某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)“信號(hào)增大，閥門開度無變化”的故障，試分析可能原因及排查步驟。答：可能原因：①氣源故障（無壓縮空氣或壓力不足）；②執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障（膜片破裂、彈簧卡阻）；③閥門卡塞（閥芯與閥座卡死、介質(zhì)結(jié)晶堵塞）；④定位器故障（反饋桿脫落、噴嘴擋板堵塞）；⑤信號(hào)管路泄漏（氣管斷裂或接頭松動(dòng)）。排查步驟：①檢查氣源壓力（正常應(yīng)為0.4-0.7MPa）；②手動(dòng)操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)（用手輪開關(guān)閥門），若