儀表高級理論模擬試題含參考答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種儀表測量精度最高（）A.磁電式儀表B.電磁式儀表C.電動(dòng)式儀表D.感應(yīng)式儀表答案：C。電動(dòng)式儀表具有較高的測量精度，可用于精密測量，而磁電式、電磁式、感應(yīng)式儀表精度相對較低。磁電式儀表適用于直流測量；電磁式儀表常用于交流電路；感應(yīng)式儀表主要用于電能測量。2.在熱電偶溫度計(jì)中，當(dāng)引入第三個(gè)導(dǎo)體時(shí)，只要第三個(gè)導(dǎo)體兩端溫度相同，則對熱電偶的熱電勢（）A.有影響B(tài).無影響C.有時(shí)有影響，有時(shí)無影響D.不確定答案：B。根據(jù)熱電偶的中間導(dǎo)體定律，在熱電偶回路中接入第三個(gè)導(dǎo)體，只要第三個(gè)導(dǎo)體兩端溫度相同，對熱電偶的熱電勢無影響。這是熱電偶能夠?qū)嶋H應(yīng)用的重要定律之一，保證了在測量過程中連接測量儀表等導(dǎo)體不會(huì)影響測量結(jié)果。3.智能儀表與傳統(tǒng)儀表相比，最顯著的特點(diǎn)是（）A.精度高B.可靠性高C.具有微處理器D.顯示清晰答案：C。智能儀表區(qū)別于傳統(tǒng)儀表的最顯著特點(diǎn)是具有微處理器。微處理器使智能儀表能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、運(yùn)算、自動(dòng)校準(zhǔn)等多種功能，而精度高、可靠性高、顯示清晰等特點(diǎn)傳統(tǒng)儀表也可能具備，但不是智能儀表的本質(zhì)特征。4.對于壓力儀表，量程為0-10MPa，精度等級為1.0級，則該儀表的最大絕對誤差為（）A.±0.01MPaB.±0.1MPaC.±1MPaD.±10MPa答案：B。根據(jù)精度等級的定義，最大絕對誤差=量程×精度等級%，即10×1.0%=±0.1MPa。精度等級是衡量儀表測量誤差的一個(gè)重要指標(biāo)。5.差壓式流量計(jì)測量流量時(shí)，流量與差壓的關(guān)系是（）A.流量與差壓成正比B.流量與差壓的平方成正比C.流量與差壓的平方根成正比D.流量與差壓成反比答案：C。由差壓式流量計(jì)的基本原理可知，流量公式為$Q=K\sqrt{\DeltaP}$，其中$Q$為流量，$\DeltaP$為差壓，$K$為常數(shù)，所以流量與差壓的平方根成正比。6.熱電阻溫度計(jì)是基于（）原理來測量溫度的。A.熱電效應(yīng)B.熱阻效應(yīng)C.熱輻射效應(yīng)D.熱膨脹效應(yīng)答案：B。熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的熱阻效應(yīng)來測量溫度的。熱電效應(yīng)是熱電偶的工作原理；熱輻射效應(yīng)常用于輻射溫度計(jì)；熱膨脹效應(yīng)可用于膨脹式溫度計(jì)。7.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用于克服干擾對被控變量的影響，使被控變量保持在給定值附近的是（）A.控制器B.執(zhí)行器C.檢測變送裝置D.被控對象答案：A?？刂破鞲鶕?jù)檢測變送裝置送來的測量值與給定值的偏差，按一定的控制規(guī)律計(jì)算出控制信號(hào)，以克服干擾對被控變量的影響，使被控變量保持在給定值附近。執(zhí)行器是根據(jù)控制器的輸出信號(hào)改變操縱變量；檢測變送裝置是將被控變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；被控對象是被控制的生產(chǎn)過程或設(shè)備。8.以下哪種閥門流量特性為等百分比特性（）A.快開閥B.直線閥C.對數(shù)閥D.拋物線閥答案：C。對數(shù)閥的流量特性為等百分比特性，即相對流量的變化率與相對開度的變化率成正比?？扉_閥在開度較小時(shí)流量就有較大變化；直線閥的流量與開度成線性關(guān)系；拋物線閥的流量特性介于直線閥和等百分比閥之間。9.集散控制系統(tǒng)（DCS）的核心是（）A.現(xiàn)場控制站B.操作員站C.工程師站D.通信網(wǎng)絡(luò)答案：A。現(xiàn)場控制站是集散控制系統(tǒng)的核心，它直接與生產(chǎn)過程相連，完成數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算和輸出控制信號(hào)等功能。操作員站用于操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控和操作；工程師站用于系統(tǒng)的組態(tài)、編程和維護(hù)；通信網(wǎng)絡(luò)用于各站之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。10.儀表的靈敏度是指（）A.儀表輸出變化量與輸入變化量之比B.儀表的測量范圍C.儀表的精度等級D.儀表的線性度答案：A。靈敏度是指儀表輸出變化量與輸入變化量之比，它反映了儀表對被測量變化的敏感程度。測量范圍是儀表能夠測量的被測量的最小值到最大值的區(qū)間；精度等級表示儀表測量的準(zhǔn)確程度；線性度是指儀表輸出與輸入之間的線性關(guān)系程度。11.以下哪種傳感器可用于測量物體的位移（）A.熱電偶B.熱電阻C.電感式傳感器D.壓力傳感器答案：C。電感式傳感器可以將位移變化轉(zhuǎn)換為電感量的變化，從而實(shí)現(xiàn)對物體位移的測量。熱電偶用于測量溫度；熱電阻也是用于溫度測量；壓力傳感器用于測量壓力。12.在控制系統(tǒng)中，積分作用的主要目的是（）A.消除余差B.加快響應(yīng)速度C.減小超調(diào)量D.增強(qiáng)穩(wěn)定性答案：A。積分作用的主要目的是消除余差，只要存在偏差，積分作用就會(huì)不斷積累，直到偏差消除。加快響應(yīng)速度主要靠比例作用；減小超調(diào)量和增強(qiáng)穩(wěn)定性與比例、積分、微分三種作用的綜合調(diào)整有關(guān)。13.可編程邏輯控制器（PLC）的編程語言中，最常用的是（）A.梯形圖語言B.指令表語言C.功能塊圖語言D.結(jié)構(gòu)化文本語言答案：A。梯形圖語言是PLC最常用的編程語言，它形象直觀，類似于繼電器控制電路，易于理解和掌握，適合電氣工程師和技術(shù)人員使用。指令表語言是一種文本形式的編程語言；功能塊圖語言以功能塊的形式表示控制邏輯；結(jié)構(gòu)化文本語言類似于高級編程語言。14.以下哪種干擾屬于電磁干擾（）A.溫度變化干擾B.機(jī)械振動(dòng)干擾C.電源波動(dòng)干擾D.電場和磁場干擾答案：D。電場和磁場干擾屬于電磁干擾，它會(huì)通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)等方式影響儀表和控制系統(tǒng)的正常工作。溫度變化干擾主要影響與溫度有關(guān)的測量和控制；機(jī)械振動(dòng)干擾可能導(dǎo)致儀表的機(jī)械部件損壞或測量誤差；電源波動(dòng)干擾會(huì)影響儀表和設(shè)備的供電質(zhì)量。15.超聲波流量計(jì)是基于（）原理來測量流量的。A.節(jié)流原理B.速度式原理C.容積式原理D.質(zhì)量式原理答案：B。超聲波流量計(jì)是基于速度式原理來測量流量的，它通過測量流體中超聲波傳播速度的變化來確定流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流量。節(jié)流原理常用于差壓式流量計(jì)；容積式原理是通過測量流體的容積來確定流量；質(zhì)量式原理是直接測量流體的質(zhì)量流量。二、判斷題（每題2分，共20分）1.儀表的零點(diǎn)遷移就是將儀表的零點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值。（）答案：正確。零點(diǎn)遷移是指通過調(diào)整儀表的零點(diǎn)，將儀表的測量起點(diǎn)從原來的零值移動(dòng)到一個(gè)非零的數(shù)值，分為正遷移和負(fù)遷移。2.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)。（）答案：錯(cuò)誤。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，但與熱電偶的長度無關(guān)。3.智能儀表可以自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，提高測量精度。（）答案：正確。智能儀表由于具有微處理器，能夠根據(jù)內(nèi)置的算法和程序自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，如溫度補(bǔ)償、線性化處理等，從而提高測量精度。4.壓力儀表的量程選擇應(yīng)根據(jù)被測壓力的大小來確定，一般應(yīng)使被測壓力處于量程的1/3-2/3范圍內(nèi)。（）答案：正確。這樣選擇量程可以保證壓力儀表在測量過程中具有較好的精度和可靠性，避免被測壓力接近量程上限或下限而導(dǎo)致測量誤差增大。5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾作用后，能夠恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)的能力。（）答案：正確。穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一，一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)在受到干擾后，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)整能夠恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)或新的平衡狀態(tài)。6.調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式選擇主要取決于工藝生產(chǎn)的安全要求。（）答案：正確。在工藝生產(chǎn)中，當(dāng)氣源故障時(shí)，調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式應(yīng)能保證生產(chǎn)過程的安全，例如在一些需要切斷流體的場合，應(yīng)選擇氣關(guān)閥；在需要保持流體流通的場合，應(yīng)選擇氣開閥。7.集散控制系統(tǒng)（DCS）中，各現(xiàn)場控制站之間是相互獨(dú)立的，沒有任何聯(lián)系。（）答案：錯(cuò)誤。集散控制系統(tǒng)中各現(xiàn)場控制站通過通信網(wǎng)絡(luò)相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享，它們之間可以協(xié)同工作，共同完成對生產(chǎn)過程的控制和管理。8.傳感器的輸出信號(hào)一定是電信號(hào)。（）答案：錯(cuò)誤。傳感器的輸出信號(hào)可以是電信號(hào)，也可以是其他形式的信號(hào)，如光信號(hào)、機(jī)械信號(hào)等，只是在工業(yè)測量和控制中，電信號(hào)便于傳輸和處理，應(yīng)用較為廣泛。9.在PID控制中，微分作用可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（）答案：正確。微分作用能夠根據(jù)偏差的變化率提前給出控制信號(hào)，有助于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。10.可編程邏輯控制器（PLC）只能用于工業(yè)自動(dòng)化控制，不能用于其他領(lǐng)域。（）答案：錯(cuò)誤。雖然PLC最初主要用于工業(yè)自動(dòng)化控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，也可用于智能家居、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等其他領(lǐng)域。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述熱電偶的工作原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。工作原理：熱電偶是基于熱電效應(yīng)工作的。兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電勢的大小與熱端和冷端的溫度差有關(guān)，通過測量熱電勢就可以間接測量溫度。注意事項(xiàng)：-熱電偶的材料要符合要求，不同類型的熱電偶適用于不同的溫度范圍和測量環(huán)境，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的熱電偶。-冷端溫度補(bǔ)償：由于熱電偶的熱電勢與冷端溫度有關(guān)，為了準(zhǔn)確測量溫度，需要對冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，常用的方法有冰點(diǎn)法、補(bǔ)償電橋法等。-安裝位置：熱電偶應(yīng)安裝在能準(zhǔn)確反映被測介質(zhì)溫度的位置，避免安裝在有強(qiáng)磁場、強(qiáng)電場或振動(dòng)較大的地方。-接線正確：熱電偶的正負(fù)極要連接正確，且接線要牢固，避免接觸不良導(dǎo)致測量誤差。-定期校準(zhǔn)：為保證測量精度，熱電偶需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)。2.分析差壓式流量計(jì)測量誤差產(chǎn)生的原因。-節(jié)流裝置安裝不符合要求：節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴等）的安裝位置、方向、同心度等不符合規(guī)定，會(huì)導(dǎo)致流體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，從而影響差壓與流量的關(guān)系，產(chǎn)生測量誤差。例如，節(jié)流裝置安裝不水平或與管道不同心，會(huì)使流體在節(jié)流裝置前后的流動(dòng)不均勻。-流體物性變化：差壓式流量計(jì)的流量計(jì)算公式是基于一定的流體物性參數(shù)（如密度、粘度等）推導(dǎo)出來的。當(dāng)流體的物性參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際流量與測量流量之間存在誤差。例如，流體溫度、壓力變化會(huì)引起密度的變化。-差壓測量誤差：差壓變送器的精度、零點(diǎn)漂移、量程選擇不當(dāng)?shù)纫蛩貢?huì)導(dǎo)致差壓測量不準(zhǔn)確，從而影響流量測量結(jié)果。此外，引壓管的安裝、堵塞、泄漏等問題也會(huì)影響差壓測量的準(zhǔn)確性。-雷諾數(shù)影響：差壓式流量計(jì)的流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)流體的雷諾數(shù)偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，流量系數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測量誤差。-管道粗糙度：管道內(nèi)壁的粗糙度會(huì)影響流體的流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而影響差壓與流量的關(guān)系，導(dǎo)致測量誤差。3.說明可編程邏輯控制器（PLC）的基本組成及各部分的作用。基本組成：PLC主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口（I/O接口）、電源和編程器等部分組成。各部分作用：-中央處理器（CPU）：是PLC的核心，它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)各部分工作等任務(wù)。CPU讀取用戶程序，對輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)程序的邏輯關(guān)系輸出控制信號(hào)。-存儲(chǔ)器：用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家編寫，它決定了PLC的基本功能；用戶程序是用戶根據(jù)控制要求編寫的程序；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)運(yùn)行過程中的各種數(shù)據(jù)，如輸入輸出狀態(tài)、中間變量等。-輸入輸出接口（I/O接口）：輸入接口用于接收來自現(xiàn)場設(shè)備（如按鈕、傳感器等）的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為CPU能夠處理的數(shù)字信號(hào)；輸出接口用于將CPU處理后的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合現(xiàn)場執(zhí)行器（如繼電器、電磁閥等）的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作。-電源：為PLC各部分提供工作電源，保證PLC正常運(yùn)行。電源通常具有較好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。-編程器：用于用戶編寫、調(diào)試和修改PLC的用戶程序，并可對PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。編程器可以是專用的編程器，也可以是安裝了編程軟件的計(jì)算機(jī)。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某臺(tái)壓力變送器的量程為0-100kPa，輸出信號(hào)為4-20mA。當(dāng)輸入壓力為60kPa時(shí)，求該變送器的輸出電流值。解：根據(jù)壓力變送器的輸出電流與輸入壓力的線性關(guān)系，設(shè)輸出電流為$I$，輸入壓力為$P$，量程下限壓力$P_1=0kPa$，量程上限壓力$P_2=100kPa$，輸出電流下限$I_1=4mA$，輸出電流上限$I_2=20mA$。則有$\frac{I-I_1}{I_2-I_1}=\frac{P-P_1}{P_2-P_1}$將$P=60kPa$，$P_1=0kPa$，$P_2=100kPa$，$I_1=4mA$，$I_2=20mA$代入上式得：$\frac{I-4}{20-4}=\frac{60-0}{100-0}$$\frac{I-4}{16}=\frac{60}{100}$$I-4=16\times\frac{60}{100}