化工儀表自動化考試題庫及答案一、選擇題1.下列哪一種儀表不屬于過程檢測儀表（）A.溫度儀表B.壓力儀表C.執(zhí)行器D.流量儀表答案：C。過程檢測儀表是用于檢測各種工藝參數(shù)的儀表，包括溫度、壓力、流量等儀表，而執(zhí)行器是用于執(zhí)行控制命令的設(shè)備，不屬于檢測儀表。2.熱電偶溫度計是基于（）原理來測量溫度的。A.熱阻效應(yīng)B.熱電效應(yīng)C.熱輻射效應(yīng)D.熱膨脹效應(yīng)答案：B。熱電偶是基于熱電效應(yīng)，即兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不同時，回路中會產(chǎn)生熱電勢來測量溫度。熱阻效應(yīng)是熱電阻溫度計的原理；熱輻射效應(yīng)常用于輻射溫度計；熱膨脹效應(yīng)常見于膨脹式溫度計。3.彈簧管壓力表的彈簧管截面形狀為（）A.圓形B.橢圓形C.方形D.三角形答案：B。彈簧管壓力表的彈簧管截面為橢圓形，當(dāng)彈簧管內(nèi)通入壓力介質(zhì)時，橢圓形截面會趨向圓形，從而使彈簧管產(chǎn)生變形來指示壓力。4.差壓式流量計的節(jié)流裝置中，（）的壓力損失最小。A.孔板B.噴嘴C.文丘里管D.以上都一樣答案：C。文丘里管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其在測量流量時壓力損失最小，孔板的壓力損失相對較大，噴嘴的壓力損失介于兩者之間。5.調(diào)節(jié)閥的流量特性取決于（）A.閥芯形狀B.閥座直徑C.閥門前后壓差D.流體性質(zhì)答案：A。調(diào)節(jié)閥的流量特性主要取決于閥芯的形狀，不同形狀的閥芯會使調(diào)節(jié)閥具有不同的流量特性，如直線流量特性、等百分比流量特性等。閥座直徑影響閥門的流通能力；閥門前后壓差和流體性質(zhì)會影響流量，但不是決定流量特性的關(guān)鍵因素。二、填空題1.自動控制系統(tǒng)按給定值的形式不同可分為定值控制系統(tǒng)、______控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。答案：隨動。定值控制系統(tǒng)的給定值是固定不變的；隨動控制系統(tǒng)的給定值是隨機(jī)變化的；程序控制系統(tǒng)的給定值是按預(yù)定程序變化的。2.熱電阻溫度計是利用金屬導(dǎo)體的______隨溫度變化而變化的特性來測量溫度的。答案：電阻值。熱電阻溫度計中，常用的金屬材料如鉑、銅等，其電阻值會隨溫度的升高而增大，通過測量電阻值的變化來確定溫度。3.壓力測量儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要有液柱式、彈性式、______和電氣式四大類。答案：活塞式。液柱式壓力計是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，利用液柱高度來測量壓力；彈性式壓力計是利用彈性元件的變形來測量壓力；活塞式壓力計是利用活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量與被測壓力相平衡的原理來測量壓力；電氣式壓力計是將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量。4.氣動調(diào)節(jié)閥由______和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。答案：執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收氣動信號，將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移，帶動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥芯）動作，從而改變閥門的開度，調(diào)節(jié)流體流量。5.控制系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)主要有最大偏差、______、余差、過渡時間和振蕩周期等。答案：超調(diào)量。最大偏差是指過渡過程中被控變量偏離給定值的最大數(shù)值；超調(diào)量是指過渡過程中被控變量超出新穩(wěn)態(tài)值的最大偏差；余差是指過渡過程結(jié)束后，被控變量的穩(wěn)態(tài)值與給定值之差；過渡時間是指從干擾發(fā)生起到被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±5%（或±3%）范圍內(nèi)所經(jīng)歷的時間；振蕩周期是指過渡過程中相鄰兩個波峰（或波谷）之間的時間間隔。三、判斷題1.測量誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三類。（）答案：正確。系統(tǒng)誤差是指在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差；隨機(jī)誤差是指測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差；粗大誤差是指明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。2.熱電偶的熱電勢大小只與組成熱電偶的材料和兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。（）答案：正確。根據(jù)熱電偶的基本定律，熱電勢的大小取決于熱電偶材料的性質(zhì)和兩端的溫度差，與熱電偶的幾何尺寸無關(guān)。3.轉(zhuǎn)子流量計是一種恒壓降、變面積的流量計。（）答案：正確。轉(zhuǎn)子流量計工作時，流體從下向上流過錐形管，轉(zhuǎn)子在流體的作用下懸浮在某一位置，此時轉(zhuǎn)子上下的壓力差基本保持不變（恒壓降），而轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形流通面積隨轉(zhuǎn)子的位置變化而變化（變面積），通過測量環(huán)形面積的大小來確定流量。4.在自動控制系統(tǒng)中，被控對象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。（）答案：正確。被控對象是自動控制系統(tǒng)的核心部分，是需要控制的工藝設(shè)備或裝置，如反應(yīng)器、換熱器等，通過控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)被控對象的工藝參數(shù)，使其滿足生產(chǎn)要求。5.調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式選擇主要根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全要求來決定。（）答案：正確。氣開式調(diào)節(jié)閥在有氣源信號時閥門打開，無氣源信號時閥門關(guān)閉；氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥在有氣源信號時閥門關(guān)閉，無氣源信號時閥門打開。在選擇調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式時，要考慮當(dāng)氣源中斷等故障發(fā)生時，調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)能否保證生產(chǎn)的安全。四、簡答題1.簡述熱電偶的工作原理。答案：熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路。當(dāng)兩個接點(diǎn)1和2處于不同溫度T和T0時，由于兩種材料的電子密度不同，在接點(diǎn)處會發(fā)生電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。在溫度較高的接點(diǎn)1處，電子擴(kuò)散速度較快，從導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的電子多于從導(dǎo)體B擴(kuò)散到導(dǎo)體A的電子，使得導(dǎo)體A失去電子帶正電，導(dǎo)體B得到電子帶負(fù)電，從而在接點(diǎn)1處形成一個電位差。同理，在溫度較低的接點(diǎn)2處也會形成一個電位差。由于兩個接點(diǎn)溫度不同，這兩個電位差不相等，于是在閉合回路中就產(chǎn)生了熱電勢。熱電勢的大小與組成熱電偶的材料以及兩個接點(diǎn)的溫度差有關(guān)。2.什么是控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性？如何判斷一個控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定？答案：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾作用后，經(jīng)過一段時間的過渡過程，能夠恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)或趨近于一個新的平衡狀態(tài)的能力。判斷一個控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定可以采用以下方法：-勞斯判據(jù)：通過系統(tǒng)的特征方程的系數(shù)來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果勞斯表中第一列所有元素均為正值，則系統(tǒng)穩(wěn)定；如果第一列元素出現(xiàn)負(fù)值，則系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列元素符號改變的次數(shù)等于系統(tǒng)特征方程正實(shí)部根的個數(shù)。-奈奎斯特判據(jù)：根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性曲線（奈奎斯特圖）來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是奈奎斯特曲線不包圍（-1，j0）點(diǎn)；如果開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，有P個正實(shí)部極點(diǎn)，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是奈奎斯特曲線逆時針包圍（-1，j0）點(diǎn)P次。-根軌跡法：通過繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，觀察系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的位置來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果所有閉環(huán)極點(diǎn)都位于s平面的左半平面，則系統(tǒng)穩(wěn)定；如果有閉環(huán)極點(diǎn)位于s平面的右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。3.簡述氣動調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)選擇原則。答案：氣動調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇主要依據(jù)工藝生產(chǎn)的安全要求，具體原則如下：-從工藝生產(chǎn)的角度考慮，當(dāng)氣源中斷（如壓縮機(jī)故障、氣源管道破裂等）時，調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)應(yīng)能保證生產(chǎn)設(shè)備和操作人員的安全。例如，在加熱爐的燃料氣管道上，應(yīng)選用氣開式調(diào)節(jié)閥。因?yàn)楫?dāng)氣源中斷時，氣開式調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，停止向加熱爐供應(yīng)燃料氣，可防止因燃料氣繼續(xù)流入而引發(fā)爆炸等安全事故。-對于一些需要保證設(shè)備不超壓、不抽空的場合，也應(yīng)合理選擇氣開、氣關(guān)形式。如在離心泵的出口管道上安裝調(diào)節(jié)閥，為防止泵抽空，一般選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。當(dāng)氣源中斷時，調(diào)節(jié)閥打開，可保證泵的出口有一定的流量，避免泵因抽空而損壞。-從工藝介質(zhì)的性質(zhì)考慮，如果工藝介質(zhì)是有毒、有害、易燃易爆的，應(yīng)選擇在故障時能切斷介質(zhì)流動的調(diào)節(jié)閥形式。例如，對于輸送可燃?xì)怏w的管道，宜選用氣開式調(diào)節(jié)閥，在故障時關(guān)閉閥門，防止可燃?xì)怏w泄漏。4.什么是儀表的精度等級？如何確定儀表的精度等級？答案：儀表的精度等級是衡量儀表測量精度高低的一個指標(biāo)，它是根據(jù)儀表的最大引用誤差來劃分的。最大引用誤差是指儀表在測量范圍內(nèi)的最大絕對誤差與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)，即：最大引用誤差=（最大絕對誤差/量程）×100%確定儀表精度等級的方法如下：-首先，對儀表進(jìn)行一系列的測量，找出在整個測量范圍內(nèi)的最大絕對誤差。-然后，計算最大引用誤差。-最后，將計算得到的最大引用誤差與國家規(guī)定的精度等級系列值進(jìn)行比較，選取不小于最大引用誤差的最接近的精度等級值作為該儀表的精度等級。例如，某儀表的最大引用誤差為±1.3%，國家規(guī)定的精度等級系列有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等，不小于1.3%的最接近的精度等級值是1.5，所以該儀表的精度等級為1.5級。五、計算題1.某臺測溫儀表的測量范圍為200～700℃，校驗(yàn)時得到的最大絕對誤差為±4℃，試確定該儀表的精度等級。解：首先計算該儀表的量程：量程=700-200=500℃然后計算最大引用誤差：最大引用誤差=（最大絕對誤差/量程）×100%=（±4/500）×100%=±0.8%國家規(guī)定的精度等級系列有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等，不小于0.8%的最接近的精度等級值是1.0，所以該儀表的精度等級為1.0級。2.已知某孔板流量計的流量系數(shù)C=0.62，孔板的開孔直徑d=50mm，管道內(nèi)徑D=100mm，被測流體為水，密度ρ=1000kg/m3，孔板前后的壓差Δp=2000Pa，試求通過孔板的水的流量Q（m3/h）。解：根據(jù)孔板流量計的流量計算公式：\[Q=C\timesA_0\times\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\]其中\(zhòng)(A_0=\frac{\pi}{4}d^2\)，\(d=50mm=0.05m\)，則\(A_0=\frac{\pi}{4}\times(0.05)^2=0.001963m^2\)將\(C=0.62\)，\(A_0=0.001963m^2\)，\(\Deltap=2000Pa\)，\(\rh