2025年化工自動(dòng)化控制儀表考試試題(含答案)一、選擇題1.以下哪種儀表不屬于流量測(cè)量?jī)x表？()A.差壓式流量計(jì)B.熱電偶C.電磁流量計(jì)D.渦街流量計(jì)答案：B解析：熱電偶是一種溫度測(cè)量?jī)x表，用于測(cè)量溫度。而差壓式流量計(jì)、電磁流量計(jì)和渦街流量計(jì)都屬于流量測(cè)量?jī)x表，分別基于不同的原理來測(cè)量流體的流量。所以答案選B。2.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，設(shè)定值按照預(yù)先知道的時(shí)間函數(shù)變化，這樣的系統(tǒng)稱為()。A.定值控制系統(tǒng)B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.開環(huán)控制系統(tǒng)答案：C解析：定值控制系統(tǒng)的設(shè)定值是固定不變的；隨動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值是隨機(jī)變化的；開環(huán)控制系統(tǒng)不存在反饋環(huán)節(jié)，不按照設(shè)定值的變化情況來分類。程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值是按照預(yù)先知道的時(shí)間函數(shù)變化的，所以答案是C。3.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力與()有關(guān)。A.調(diào)節(jié)閥口徑B.輸入信號(hào)C.彈簧剛度D.閥桿行程答案：B解析：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力主要取決于輸入的氣壓信號(hào)，輸入信號(hào)的大小決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推力大小。調(diào)節(jié)閥口徑主要影響流量；彈簧剛度影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性曲線；閥桿行程是執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的結(jié)果，而非決定輸出力的因素。所以答案選B。4.熱電阻溫度計(jì)是基于()原理來測(cè)量溫度的。A.熱電效應(yīng)B.熱阻效應(yīng)C.熱輻射效應(yīng)D.熱對(duì)流效應(yīng)答案：B解析：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(cè)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)；熱對(duì)流效應(yīng)與溫度測(cè)量的直接原理無關(guān)。所以答案是B。5.系統(tǒng)誤差具有的特點(diǎn)為()。A.偶然性B.統(tǒng)計(jì)性C.累積性D.抵償性答案：C解析：系統(tǒng)誤差具有確定性、重復(fù)性和累積性的特點(diǎn)。偶然性和統(tǒng)計(jì)性是隨機(jī)誤差的特點(diǎn)；抵償性也是隨機(jī)誤差的特性，即大量隨機(jī)誤差的代數(shù)和趨于零。所以答案選C。6.下列哪種控制閥的流量特性為等百分比特性？()A.快開閥B.直線閥C.對(duì)數(shù)閥D.拋物線閥答案：C解析：快開閥的流量特性是在開度較小時(shí)就有較大的流量變化；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；對(duì)數(shù)閥的流量特性為等百分比特性，即相對(duì)流量的變化率與相對(duì)開度成正比。所以答案是C。7.集散控制系統(tǒng)的英文縮寫是()。A.PLCB.DCSC.FCSD.SCADA答案：B解析：PLC是可編程邏輯控制器的英文縮寫；DCS是集散控制系統(tǒng)的英文縮寫；FCS是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的英文縮寫；SCADA是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的英文縮寫。所以答案選B。8.壓力變送器的測(cè)量范圍為0-100kPa，精度等級(jí)為0.5級(jí)，則其最大允許誤差為()。A.±0.5kPaB.±1kPaC.±1.5kPaD.±2kPa答案：A解析：精度等級(jí)是指儀表的最大允許誤差與量程之比的百分?jǐn)?shù)。該壓力變送器的量程為100kPa-0kPa=100kPa，精度等級(jí)為0.5級(jí)，即最大允許誤差為量程的±0.5%，所以最大允許誤差為100kPa×±0.5%=±0.5kPa。答案選A。9.積分調(diào)節(jié)作用的依據(jù)是()。A.偏差的大小B.偏差變化的速度C.偏差是否存在D.偏差變化的方向答案：C解析：積分調(diào)節(jié)作用是對(duì)偏差進(jìn)行積分運(yùn)算，只要偏差存在，積分作用就會(huì)不斷積累，使輸出不斷變化，直到偏差消除。偏差的大小、變化速度和變化方向是比例和微分調(diào)節(jié)作用所考慮的因素。所以答案是C。10.在控制系統(tǒng)中，PID控制器的微分作用主要用于()。A.消除余差B.加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增益答案：B解析：積分作用用于消除余差；微分作用能夠根據(jù)偏差的變化速度提前動(dòng)作，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度；比例作用主要用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增益；合理設(shè)置PID參數(shù)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但微分作用的主要目的是加快響應(yīng)速度。所以答案選B。二、填空題1.測(cè)量誤差按其性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、______和粗大誤差。答案：隨機(jī)誤差2.調(diào)節(jié)閥的流量特性有直線特性、等百分比特性、______和快開特性。答案：拋物線特性3.熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是兩熱電極材料______且兩接點(diǎn)溫度不同。答案：不同4.自動(dòng)控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和______控制系統(tǒng)。答案：閉環(huán)5.壓力測(cè)量?jī)x表按其工作原理可分為液柱式壓力計(jì)、彈性式壓力計(jì)、______和電氣式壓力計(jì)。答案：活塞式壓力計(jì)6.控制器的基本控制規(guī)律有比例控制、積分控制、______和比例積分微分控制。答案：微分控制7.熱電阻通常由電阻體、絕緣套管和______三部分組成。答案：接線盒8.氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和______兩部分組成。答案：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9.集散控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站、______和通信網(wǎng)絡(luò)組成。答案：工程師站10.流量測(cè)量的方法有很多種，常見的有容積法、______和速度法。答案：質(zhì)量法三、判斷題1.儀表的精度等級(jí)越高，其測(cè)量誤差就越小。()答案：√解析：精度等級(jí)是衡量?jī)x表測(cè)量精度的指標(biāo)，精度等級(jí)越高，意味著儀表的最大允許誤差占量程的百分比越小，即測(cè)量誤差越小。所以該說法正確。2.開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，所以其控制精度比閉環(huán)控制系統(tǒng)高。()答案：×解析：開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，不能根據(jù)被控對(duì)象的輸出變化來調(diào)整控制作用，對(duì)干擾和對(duì)象特性變化的適應(yīng)性較差，控制精度較低。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋環(huán)節(jié)可以不斷修正控制作用，提高控制精度。所以該說法錯(cuò)誤。3.調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)選擇主要根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全要求來確定。()答案：√解析：在化工生產(chǎn)中，當(dāng)氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式應(yīng)保證生產(chǎn)設(shè)備和人員的安全。例如，在某些情況下，氣源中斷時(shí)調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉以防止危險(xiǎn)介質(zhì)泄漏，此時(shí)應(yīng)選擇氣開閥；而在另一些情況下，氣源中斷時(shí)調(diào)節(jié)閥應(yīng)打開以保證設(shè)備的正常運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)選擇氣關(guān)閥。所以該說法正確。4.熱電阻溫度計(jì)可以測(cè)量高溫，其測(cè)量范圍比熱電偶溫度計(jì)廣。()答案：×解析：熱電偶溫度計(jì)可以測(cè)量較高的溫度，其測(cè)量范圍通常比熱電阻溫度計(jì)廣。熱電阻溫度計(jì)一般適用于中低溫測(cè)量。所以該說法錯(cuò)誤。5.系統(tǒng)誤差是可以通過一定的方法進(jìn)行修正和消除的。()答案：√解析：系統(tǒng)誤差具有確定性和重復(fù)性的特點(diǎn)，通過對(duì)測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x器等進(jìn)行分析和改進(jìn)，可以找出系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修正和消除。所以該說法正確。6.積分控制作用可以消除系統(tǒng)的余差，但會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。()答案：√解析：積分控制作用對(duì)偏差進(jìn)行積分運(yùn)算，只要偏差存在，積分作用就會(huì)不斷積累，最終可以消除余差。但積分作用會(huì)使系統(tǒng)的相位滯后增加，從而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以該說法正確。7.集散控制系統(tǒng)是一種集中管理、分散控制的控制系統(tǒng)。()答案：√解析：集散控制系統(tǒng)將控制功能分散到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，而通過操作站和工程師站進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了集中管理與分散控制的結(jié)合。所以該說法正確。8.壓力變送器的輸出信號(hào)與輸入壓力之間一定是線性關(guān)系。()答案：×解析：壓力變送器的輸出信號(hào)與輸入壓力之間的關(guān)系取決于其測(cè)量原理和特性。有些壓力變送器的輸出信號(hào)與輸入壓力是線性關(guān)系，但也有一些壓力變送器可能由于采用了特殊的測(cè)量技術(shù)或?yàn)榱藵M足特定的應(yīng)用需求，其輸出信號(hào)與輸入壓力之間是非線性關(guān)系。所以該說法錯(cuò)誤。9.流量測(cè)量中，體積流量和質(zhì)量流量之間可以通過流體的密度進(jìn)行換算。()答案：√解析：質(zhì)量流量等于體積流量乘以流體的密度，所以在已知流體密度的情況下，體積流量和質(zhì)量流量之間可以相互換算。所以該說法正確。10.熱電偶的熱電勢(shì)大小只與熱電極材料和兩接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電極的長(zhǎng)度和直徑無關(guān)。()答案：√解析：根據(jù)熱電偶的工作原理，熱電勢(shì)的大小主要取決于熱電極材料的性質(zhì)以及兩接點(diǎn)的溫度差，而熱電極的長(zhǎng)度和直徑不會(huì)影響熱電勢(shì)的大小。所以該說法正確。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分及其作用。(1).被控對(duì)象：是指需要進(jìn)行控制的生產(chǎn)設(shè)備或過程，它是控制系統(tǒng)的核心部分，控制系統(tǒng)的目的就是使被控對(duì)象的輸出參數(shù)達(dá)到預(yù)期的要求。(2).測(cè)量元件與變送器：測(cè)量元件用于測(cè)量被控對(duì)象的輸出參數(shù)，如溫度、壓力、流量等，并將其轉(zhuǎn)換為便于處理的信號(hào)。變送器則將測(cè)量元件輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以便與控制器進(jìn)行連接。(3).控制器：根據(jù)測(cè)量元件與變送器送來的信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，按照一定的控制規(guī)律計(jì)算出控制信號(hào)，并輸出給執(zhí)行器。(4).執(zhí)行器：接受控制器輸出的控制信號(hào)，改變被控對(duì)象的輸入?yún)?shù)，從而使被控對(duì)象的輸出參數(shù)達(dá)到設(shè)定值。2.說明調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇原則。(1).工藝生產(chǎn)的安全要求：當(dāng)氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式應(yīng)保證生產(chǎn)設(shè)備和人員的安全。例如，在加熱爐的燃料氣管道上，應(yīng)選用氣開閥，當(dāng)氣源中斷時(shí)，閥門關(guān)閉，防止燃料氣繼續(xù)進(jìn)入加熱爐，避免發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)；而在冷卻水管路上，應(yīng)選用氣關(guān)閥，當(dāng)氣源中斷時(shí)，閥門打開，保證設(shè)備得到冷卻，防止設(shè)備過熱損壞。(2).介質(zhì)的性質(zhì)：對(duì)于一些易結(jié)晶、易凝固的介質(zhì)，為了防止介質(zhì)在閥門關(guān)閉時(shí)堵塞管道，應(yīng)選用氣開閥；對(duì)于一些有毒、有害、易燃、易爆的介質(zhì)，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇氣開或氣關(guān)閥，以確保在事故狀態(tài)下介質(zhì)不會(huì)泄漏到環(huán)境中。(3).保證產(chǎn)品質(zhì)量：在一些對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式應(yīng)保證在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。例如，在精餾塔的回流管道上，應(yīng)選用氣關(guān)閥，當(dāng)氣源中斷時(shí)，閥門打開，保證回流液的供應(yīng)，維持精餾塔的正常運(yùn)行。3.簡(jiǎn)述PID控制器中比例、積分、微分控制作用的特點(diǎn)。(1).比例控制作用：比例控制作用是根據(jù)偏差的大小成比例地輸出控制信號(hào)。其特點(diǎn)是反應(yīng)快，能迅速地對(duì)偏差做出響應(yīng)，使被控參數(shù)朝著減小偏差的方向變化。但比例控制作用不能消除余差，且比例系數(shù)過大時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，容易引起系統(tǒng)的振蕩。(2).積分控制作用：積分控制作用是對(duì)偏差進(jìn)行積分運(yùn)算，只要偏差存在，積分作用就會(huì)不斷積累，使輸出不斷變化，直到偏差消除。其特點(diǎn)是能夠消除余差，但積分作用會(huì)使系統(tǒng)的相位滯后增加，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢。(3).微分控制作用：微分控制作用是根據(jù)偏差的變化速度來輸出控制信號(hào)。其特點(diǎn)是能夠提前預(yù)測(cè)偏差的變化趨勢(shì)，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。但微分控制作用對(duì)噪聲比較敏感，容易引入干擾信號(hào)。4.熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)在工作原理、測(cè)量范圍和應(yīng)用場(chǎng)合上有哪些區(qū)別？(1).工作原理：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(cè)量溫度的；熱電偶溫度計(jì)是基于熱電效應(yīng)，即兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，通過測(cè)量熱電勢(shì)的大小來確定溫度。(2).測(cè)量范圍：熱電阻溫度計(jì)一般適用于中低溫測(cè)量，其測(cè)量范圍通常在-200℃-850℃之間；熱電偶溫度計(jì)可以測(cè)量較高的溫度，測(cè)量范圍一般在-200℃-2000℃之間。(3).應(yīng)用場(chǎng)合：熱電阻溫度計(jì)具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于對(duì)溫度測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)合，如實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)生產(chǎn)中的中低溫測(cè)量等；熱電偶溫度計(jì)具有測(cè)量范圍廣、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，常用于高溫測(cè)量場(chǎng)合，如冶金、化工、電力等行業(yè)的高溫爐、高溫管道等的溫度測(cè)量。5.簡(jiǎn)述集散控制系統(tǒng)（DCS）的特點(diǎn)。(1).分散控制：將控制功能分散到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，每個(gè)控制站可以獨(dú)立完成一定的控制任務(wù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。當(dāng)某個(gè)控制站出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他控制站的正常運(yùn)行。(2).集中管理：通過操作站和工程師站對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，操作人員可以在操作站上實(shí)時(shí)了解各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站的運(yùn)行情況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制；工程師可以在工程師站上進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)、編程、調(diào)試和維護(hù)等工作。(3).通信網(wǎng)絡(luò)：采用高速、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站和工程師站連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和共享。通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和傳輸速度直接影響到系統(tǒng)的性能。(4).開放性：集散控制系統(tǒng)具有良好的開放性，可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行接口，如與企業(yè)的管理信息系統(tǒng)（MIS）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息化管理。(5).可擴(kuò)展性：集散控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和工藝要求的變化，方便地增加或減少現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站等設(shè)備，滿足不同用戶的需求。五、計(jì)算題1.某壓力變送器的測(cè)量范圍為0-200kPa，輸出信號(hào)為4-20mA。當(dāng)輸入壓力為120kPa時(shí)，求其輸出電流值。首先計(jì)算壓力與輸出電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系：壓力量程為(200-0=200kPa)，電流量程為(20-4=16mA)。單位壓力對(duì)應(yīng)的電流變化量為(16200當(dāng)輸入壓力為(120kPa)時(shí)，相對(duì)于下限壓力(0kPa)的壓力變化量為(120-0=120kPa)。對(duì)應(yīng)的電流變化量為(120×0.08=9.6mA)。輸出電流值為下限電流(4mA)加上電流變化量(9.6mA)，即(4+9.6=13.6mA)。2.已知某熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系為(E(t,t_0)=a+bt+ct^2)，其中(a=0.0mV)，(b=0.04mV/℃)，(c=5×10{-6}mV/℃2)，冷端溫度(t_0=20℃)，測(cè)得熱電勢(shì)(E(t,t_0)=20mV)，求熱端溫度(t)。將已知條件代入公式(E(t,t_0)=a+bt+ct^2)，得到(20=0+0.04t+5×10{-6}t2)。整理成一元二次方程的標(biāo)準(zhǔn)形式(5×10{-6}t2+0.04t-20=0)。根據(jù)一元二次方程(Ax^2+Bx+C=0)的求根公式(x=?B±B2?4先計(jì)算判別式(Δ=B^2-4AC=(0.04)2-4×5×10{-6}×(-20)=0.0016+0.0004=0.002)。則(t=?0.04±0.002得到兩個(gè)解(t_1=?0.04+0.04471×10?5=所以熱端溫度(t=470℃)。3.某流量測(cè)量系統(tǒng)采用差壓式流量計(jì)，已知差壓與流量的關(guān)系為(q_v=KΔp)，其中(K)為常數(shù)，當(dāng)差壓(Δp_1=16kPa)時(shí)，流量(q_{v1}=100m^3/h)。求當(dāng)差壓(Δp_2=36kPa)時(shí)的流量(q_{v2})。首先根據(jù)已知條件求出常數(shù)(K)：由(q_{v1}=KΔp1)，可得(K=qv1Δ當(dāng)差壓為(Δp_2=36k