2024年職業(yè)技能：儀器儀表工技術(shù)及理論知識考試題庫(附含答案)一、選擇題1.以下哪種儀器儀表不屬于溫度測量儀表（）A.熱電偶B.熱電阻C.壓力變送器D.雙金屬溫度計答案：C。解析：壓力變送器是用于測量壓力的儀表，而熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計均是常見的溫度測量儀表。熱電偶基于熱電效應(yīng)工作，熱電阻利用電阻隨溫度變化的特性，雙金屬溫度計利用兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片受熱變形來指示溫度。2.儀表的精度等級是指儀表的（）A.誤差B.基本誤差C.允許誤差D.基本誤差的最大允許值答案：D。解析：儀表的精度等級是根據(jù)儀表的基本誤差的最大允許值來劃分的。基本誤差是儀表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差，而精度等級是對其最大允許值的一種量化表示。例如，1.0級儀表表示其基本誤差的最大允許值為±1.0%。3.在測量電流時，電流表應(yīng)（）在被測電路中。A.串聯(lián)B.并聯(lián)C.混聯(lián)D.任意連接答案：A。解析：根據(jù)歐姆定律和電路原理，為了準確測量電路中的電流，電流表必須串聯(lián)在被測電路中。因為串聯(lián)電路中各處電流相等，這樣電流表就能測量到通過被測部分的電流。如果并聯(lián)，會導致短路，損壞電流表和電路。4.下列關(guān)于調(diào)節(jié)閥的說法，錯誤的是（）A.調(diào)節(jié)閥是一種最終控制元件B.調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性、等百分比、快開等C.調(diào)節(jié)閥的口徑越大，調(diào)節(jié)效果越好D.調(diào)節(jié)閥的作用方式有氣開和氣關(guān)兩種答案：C。解析：調(diào)節(jié)閥的口徑大小應(yīng)根據(jù)實際的工藝要求和流量等參數(shù)來合理選擇，并非口徑越大調(diào)節(jié)效果就越好?？趶竭^大可能會導致調(diào)節(jié)閥在小開度下工作，使調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)振蕩等問題。調(diào)節(jié)閥是自動控制系統(tǒng)中的最終控制元件，其流量特性常見的有線性、等百分比、快開等，作用方式分為氣開和氣關(guān)兩種，以適應(yīng)不同的安全和工藝要求。5.對于壓力測量，當測量穩(wěn)定壓力時，正常操作壓力應(yīng)為量程的（）A.1/3-2/3B.1/2-2/3C.1/3-1/2D.1/4-1/2答案：A。解析：在壓力測量中，當測量穩(wěn)定壓力時，為了保證測量的準確性和儀表的使用壽命，正常操作壓力應(yīng)在量程的1/3-2/3范圍內(nèi)。如果壓力過低，測量誤差相對較大；如果壓力過高，可能會損壞儀表。6.熱電阻三線制接法的主要優(yōu)點是（）A.可以減小引線電阻的影響B(tài).可以提高測量精度C.可以簡化接線D.A和B答案：D。解析：熱電阻三線制接法通過將一根引線接入電橋的電源端，另外兩根引線分別接入電橋的相鄰兩臂，這樣可以有效地減小引線電阻隨溫度變化對測量結(jié)果的影響，從而提高測量精度。雖然三線制接線相對復(fù)雜一些，但在高精度測量中是很有必要的。7.以下哪種傳感器可用于測量位移（）A.光電傳感器B.霍爾傳感器C.電容式傳感器D.以上都是答案：D。解析：光電傳感器可以通過檢測光線的遮擋或反射來測量物體的位移；霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)，當磁場與霍爾元件相對位置發(fā)生變化時，輸出電壓會相應(yīng)改變，可用于測量位移；電容式傳感器通過檢測電容的變化來測量位移，電容的變化與極板間的距離有關(guān)。所以以上三種傳感器都可用于測量位移。8.儀表的零點遷移是指（）A.改變儀表的量程B.改變儀表的零點C.同時改變儀表的零點和量程D.以上都不是答案：B。解析：儀表的零點遷移是指通過調(diào)整儀表的零點，使儀表在輸入為零（或某一特定值）時，輸出也為零（或某一對應(yīng)值），而不改變儀表的量程。例如，將壓力變送器的零點從0kPa遷移到10kPa，就是零點遷移的操作。9.在自動控制系統(tǒng)中，被控變量是指（）A.需要控制的工藝參數(shù)B.控制器的輸出信號C.執(zhí)行器的輸入信號D.測量元件的輸出信號答案：A。解析：在自動控制系統(tǒng)中，被控變量是指需要進行控制的工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位等?？刂破鞲鶕?jù)測量元件測得的被控變量與設(shè)定值的偏差進行運算，輸出控制信號給執(zhí)行器，以調(diào)整被控變量使其達到設(shè)定值。10.超聲波流量計是利用（）原理來測量流量的。A.多普勒效應(yīng)B.時差法C.以上都是D.以上都不是答案：C。解析：超聲波流量計有兩種常見的測量原理，一種是多普勒效應(yīng)原理，它適用于測量含有一定顆?；驓馀莸牧黧w，通過檢測超聲波與流體中顆?；驓馀菹嗷プ饔卯a(chǎn)生的多普勒頻移來測量流速；另一種是時差法，它測量超聲波在順流和逆流方向上傳播的時間差來計算流速，進而得到流量。二、判斷題1.熱電偶的熱電勢大小只與熱端和冷端的溫度有關(guān)，與熱電偶的材料和長度無關(guān)。（×）解析：熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端和冷端的溫度有關(guān)，還與熱電偶的材料有關(guān)。不同材料的熱電偶，其熱電特性不同，產(chǎn)生的熱電勢也不同。而熱電偶的長度一般對熱電勢沒有影響。2.儀表的靈敏度越高，測量精度就越高。（×）解析：儀表的靈敏度是指儀表對被測量變化的響應(yīng)能力，但靈敏度高并不意味著測量精度就高。測量精度還受到儀表的線性度、重復(fù)性、穩(wěn)定性等多種因素的影響。例如，一個靈敏度很高但線性度很差的儀表，其測量精度可能并不理想。3.壓力變送器可以測量絕對壓力、表壓力和差壓。（√）解析：壓力變送器有不同的類型，分別可以測量絕對壓力、表壓力和差壓。絕對壓力變送器測量的是相對于絕對真空的壓力；表壓力變送器測量的是相對于大氣壓力的壓力；差壓變送器測量的是兩個壓力之間的差值。4.調(diào)節(jié)閥的氣開式是指當信號壓力增大時，閥門開度增大。（√）解析：調(diào)節(jié)閥的氣開式作用方式就是當輸入的信號壓力增大時，閥門的開度隨之增大；而氣關(guān)式則是當信號壓力增大時，閥門開度減小。這種作用方式的選擇要根據(jù)工藝的安全要求來確定。5.熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。（√）解析：大多數(shù)熱電阻（如鉑熱電阻、銅熱電阻等）具有正的溫度系數(shù)，即其阻值隨溫度的升高而增大。利用這一特性，可以通過測量熱電阻的阻值來確定溫度。6.傳感器的輸出信號可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。（√）解析：傳感器根據(jù)其輸出信號的類型可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器。模擬傳感器輸出的是連續(xù)變化的模擬信號，如電壓、電流等；數(shù)字傳感器輸出的是離散的數(shù)字信號，便于與數(shù)字系統(tǒng)進行接口和處理。7.在自動控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度一定比開環(huán)控制系統(tǒng)高。（×）解析：一般情況下，閉環(huán)控制系統(tǒng)由于引入了反饋環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)被控變量的實際值與設(shè)定值的偏差進行調(diào)整，控制精度相對較高。但在某些特定情況下，如開環(huán)控制系統(tǒng)的控制對象特性非常穩(wěn)定，且干擾較小，開環(huán)控制系統(tǒng)也可以達到較高的控制精度。而且閉環(huán)控制系統(tǒng)如果設(shè)計不當，可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定等問題，影響控制精度。8.電磁流量計可以測量氣體的流量。（×）解析：電磁流量計是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，它要求被測流體必須是導電的液體。氣體一般不導電，所以電磁流量計不能用于測量氣體的流量。9.儀表的校驗就是對儀表進行零點和量程的調(diào)整。（×）解析：儀表的校驗除了對零點和量程進行調(diào)整外，還包括對儀表的精度、線性度、重復(fù)性、穩(wěn)定性等性能指標進行檢查和校準，以確保儀表能夠準確可靠地工作。10.液位計的測量范圍就是其能夠測量的最大液位值。（×）解析：液位計的測量范圍是指其能夠準確測量的液位的下限值到上限值之間的區(qū)間，而不是僅僅指最大液位值。例如，一個液位計的測量范圍可能是0-5m，表示它可以準確測量0m到5m之間的液位高度。三、簡答題1.簡述熱電偶的工作原理。答：熱電偶是基于熱電效應(yīng)工作的。兩種不同材料的導體或半導體A和B組成一個閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，例如熱端溫度為T，冷端溫度為T0，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢。這是因為不同材料的電子密度不同，在接點處會發(fā)生電子的擴散和遷移。在熱端，由于溫度較高，電子的熱運動加劇，擴散作用增強；而在冷端，電子的擴散作用相對較弱。這種電子的不均勻擴散會在回路中形成電位差，從而產(chǎn)生熱電勢。熱電勢的大小與熱端和冷端的溫度差以及熱電偶的材料有關(guān)。其熱電勢與溫度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過測量熱電勢就可以確定熱端的溫度。2.說明調(diào)節(jié)閥流量特性的概念及常見的流量特性類型。答：調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門相對開度之間的關(guān)系。相對流量是指調(diào)節(jié)閥在某一開度下的流量與全開時的流量之比，相對開度是指調(diào)節(jié)閥某一開度與全開度之比。常見的流量特性類型有：（1）線性流量特性：相對流量與相對開度成線性關(guān)系，即單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)。這種特性在小開度時調(diào)節(jié)作用較強，在大開度時調(diào)節(jié)作用較弱。（2）等百分比流量特性：相對流量的相對變化量與相對開度的變化量成比例。也就是說，調(diào)節(jié)閥在不同開度下，單位行程變化所引起的流量相對變化率是相等的。在小開度時調(diào)節(jié)作用較弱，在大開度時調(diào)節(jié)作用較強，能適應(yīng)負荷變化較大的場合。（3）快開流量特性：在開度較小時，流量就已經(jīng)比較大，隨著開度的增大，流量增加的速度逐漸減慢。一般用于二位式控制或迅速啟閉的場合。3.分析壓力測量中出現(xiàn)誤差的主要原因。答：壓力測量中出現(xiàn)誤差的主要原因有以下幾點：（1）儀表本身的誤差：包括儀表的基本誤差、線性度誤差、重復(fù)性誤差等。儀表的制造工藝、材料質(zhì)量等因素會影響其精度，導致測量結(jié)果存在一定的誤差。（2）安裝不當：例如壓力取壓點的位置不合理，如果取壓點靠近閥門、彎頭、三通等局部阻力件，會使流體產(chǎn)生渦流和壓力波動，影響測量的準確性；引壓管的安裝也很關(guān)鍵，引壓管過長、過細、有彎曲或堵塞等情況，會導致壓力傳遞延遲或失真。（3）環(huán)境因素：環(huán)境溫度的變化會影響壓力傳感器的性能，導致零點漂移和靈敏度變化；振動、電磁場等外界干擾也可能對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。（4）被測介質(zhì)的影響：如果被測介質(zhì)具有腐蝕性、粘性、易結(jié)晶等特性，可能會損壞壓力測量元件，或者在引壓管內(nèi)堵塞，影響壓力的正常傳遞。此外，介質(zhì)的密度、溫度等參數(shù)的變化也會對壓力測量產(chǎn)生一定的影響。（5）使用和維護不當：儀表未進行定期校準和維護，零點和量程發(fā)生漂移；操作人員操作不當，如在測量過程中突然開啟或關(guān)閉閥門，導致壓力突變，也會影響測量結(jié)果的準確性。4.簡述熱電阻測量溫度的基本原理及三線制接法的優(yōu)點。答：熱電阻測量溫度的基本原理是基于金屬或半導體的電阻值隨溫度變化的特性。大多數(shù)金屬熱電阻具有正的溫度系數(shù)，即其電阻值隨溫度的升高而增大，且在一定的溫度范圍內(nèi)，電阻與溫度之間存在近似線性的關(guān)系。通過測量熱電阻的阻值，就可以根據(jù)其電阻-溫度特性曲線來確定對應(yīng)的溫度。熱電阻三線制接法的優(yōu)點主要是可以減小引線電阻的影響，提高測量精度。在熱電阻測量電路中，引線電阻會與熱電阻串聯(lián)，從而影響測量結(jié)果。采用三線制接法時，將一根引線接入電橋的電源端，另外兩根引線分別接入電橋的相鄰兩臂。當環(huán)境溫度變化時，三根引線的電阻變化基本相同，由于電橋的平衡原理，這種變化會相互抵消，從而減小了引線電阻對測量結(jié)果的影響。5.說明自動控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。答：自動控制系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成：（1）被控對象：是指需要進行控制的生產(chǎn)設(shè)備或過程，如加熱爐、反應(yīng)釜、管道等。被控對象具有一定的特性，如慣性、滯后等，會影響控制系統(tǒng)的性能。（2）測量元件與變送器：測量元件用于檢測被控變量的實際值，如熱電偶測量溫度、壓力變送器測量壓力等。變送器則將測量元件的輸出信號轉(zhuǎn)換為標準的電信號（如4-20mA電流信號），以便于傳輸和處理。（3）控制器：根據(jù)測量元件測得的被控變量與設(shè)定值的偏差，按照一定的控制規(guī)律進行運算，輸出控制信號。常見的控制規(guī)律有比例（P）、積分（I）、微分（D）控制規(guī)律，即PID控制。（4）執(zhí)行器：接收控制器的輸出信號，改變被控對象的輸入量，從而實現(xiàn)對被控變量的控制。常見的執(zhí)行器有調(diào)節(jié)閥、變頻器等。（5）設(shè)定值發(fā)生器：用于設(shè)定被控變量的目標值，即希望被控變量達到的數(shù)值。設(shè)定值可以是固定的，也可以是隨時間變化的。各部分之間相互配合，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。測量元件將被控變量的實際值反饋給控制器，控制器將其與設(shè)定值進行比較，根據(jù)偏差產(chǎn)生控制信號，執(zhí)行器根據(jù)控制信號對被控對象進行調(diào)節(jié)，使被控變量趨近于設(shè)定值。四、計算題1.有一臺壓力變送器，量程為0-100kPa，輸出信號為4-20mA。當輸入壓力為60kPa時，求其輸出電流值。解：首先計算壓力與輸出電流的比例關(guān)系。量程范圍為100-0=100kPa，輸出電流范圍為20-4=16mA。則每kPa對應(yīng)的電流變化量為16mA/100kPa=0.16mA/kPa。當輸入壓力為60kPa時，相對于零點的壓力變化為60kPa。對應(yīng)的電流變化量為60kPa×0.16mA/kPa=9.6mA。因為零點輸出電流為4mA，所以輸出電流值為4mA+9.6mA=13.6mA。2.已知某熱電阻的電阻-溫度特性為Rt=R0(1+αt)，其中R0=100Ω，α=0.00385/℃。當測量得到熱電阻的阻值Rt=119.25Ω時，求被測溫度t。解：將已知條件代入公式Rt=R0(1+αt)中，得到：119.25Ω=100Ω×(1+0.00385/℃×t)先將等式兩邊同時除以100Ω，得到：1.1925=1+0.00385/℃×t然后移項可得：0.00385/℃×t=1.1925-1=0.1925最后求解t：t=0.1925/0.00385/℃=50℃3.某調(diào)節(jié)閥的流量特性為線性，其最大流量Qmax=100m3/h，最小流量Qmin=10m3/h，閥芯行程L=100mm。當閥芯行程為30mm時，求此時的流量Q。解：對于線性流量特性的調(diào)節(jié)閥，流量Q與閥芯行程l之間的關(guān)系為：(Q-Qmin)/(Qmax-Qmin)=l/L已知Qmax=100m3/h，Qmin=10m3/h，l=30mm，L=100mm，代入上式可得：(Q-10m3/h)/(100m3/h-10m3/h)=30mm/100mm(Q-10m3/h)/90m3/h=0.3等式兩邊同時乘以90m3/h，得到：Q-10m3/h=0.3×90m3/h=27m3/h移項可得：Q=27m3/h+10m3/h=37m3/h4.一個電容式液位計，其測量的液位高度h與電容C之間的關(guān)系為C=C0+kh，其中C0=20pF，k=0.5pF/cm。當測量得到電容C=35pF時，求液位高度h。解：將已知條件代入公式C=C0+kh中，得到：35pF=20pF+0.5pF/cm×h移項可得：0