自動化儀表工筆試考試歷年考題及考點含含答案一、選擇題1.以下哪種儀表不屬于流量儀表（）A.差壓式流量計B.電磁流量計C.壓力變送器D.渦街流量計答案：C。壓力變送器主要用于測量壓力，而差壓式流量計、電磁流量計、渦街流量計都是常見的流量測量儀表。差壓式流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來測量流量；電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量導(dǎo)電液體的體積流量；渦街流量計是利用流體振動原理來測量流量。2.熱電偶的工作原理基于（）A.熱電效應(yīng)B.壓電效應(yīng)C.光電效應(yīng)D.磁電效應(yīng)答案：A。熱電效應(yīng)是熱電偶工作的基礎(chǔ)，兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路，當(dāng)兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷；光電效應(yīng)是在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流；磁電效應(yīng)是指物質(zhì)在磁場中表現(xiàn)出的電學(xué)性質(zhì)的變化。3.儀表的精度等級是指儀表的（）A.最大誤差B.相對誤差C.引用誤差D.絕對誤差答案：C。儀表的精度等級是根據(jù)儀表的引用誤差來劃分的。引用誤差是指絕對誤差與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)。最大誤差是指測量值與真實值之間的最大偏差；相對誤差是絕對誤差與被測量的真值之比；絕對誤差是測量值與真實值之差。4.下列哪種閥門適用于調(diào)節(jié)流量（）A.截止閥B.閘閥C.球閥D.蝶閥答案：A。截止閥可以通過改變閥瓣與閥座之間的流通面積來調(diào)節(jié)流量。閘閥主要用于截斷或接通介質(zhì)，不適用于調(diào)節(jié)流量；球閥通常用于快速切斷或接通介質(zhì)，調(diào)節(jié)性能相對較差；蝶閥適用于大口徑、大流量的場合，但調(diào)節(jié)精度不如截止閥。5.可編程邏輯控制器（PLC）的編程語言不包括（）A.梯形圖B.指令表C.C語言D.功能塊圖答案：C。PLC常用的編程語言有梯形圖、指令表、功能塊圖等。梯形圖是一種形象直觀的編程語言，類似于繼電器控制電路；指令表是一種文本形式的編程語言；功能塊圖是用功能塊來表示邏輯關(guān)系的編程語言。C語言通常用于計算機(jī)編程，雖然有些PLC也支持C語言編程，但它不是PLC的標(biāo)準(zhǔn)編程語言。二、填空題1.測量誤差按其性質(zhì)可分為______誤差、______誤差和______誤差。答案：系統(tǒng)、隨機(jī)、粗大。系統(tǒng)誤差是由某些固定的原因引起的，具有重復(fù)性和可修正性；隨機(jī)誤差是由許多微小的、難以控制的因素引起的，其大小和方向是隨機(jī)的；粗大誤差是由于測量過程中的錯誤或異常情況引起的，明顯偏離真實值。2.熱電阻是利用金屬導(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。熱電阻通常由金屬材料制成，如鉑、銅等，當(dāng)溫度變化時，金屬導(dǎo)體的電阻值會發(fā)生相應(yīng)的變化，通過測量電阻值就可以確定溫度。3.調(diào)節(jié)閥的流量特性有______流量特性、______流量特性和______流量特性。答案：直線、等百分比、快開。直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系；等百分比流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量的相對變化與相對開度成比例；快開流量特性是指在開度較小時，流量就有較大的變化。4.自動化控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為______控制系統(tǒng)和______控制系統(tǒng)。答案：開環(huán)、閉環(huán)。開環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響的控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回到輸入端，與給定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差來進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。5.儀表的靈敏度是指儀表______與______之比。答案：輸出變化量、輸入變化量。靈敏度反映了儀表對被測量變化的敏感程度。三、判斷題1.壓力傳感器和壓力變送器是同一種儀表。（）答案：錯誤。壓力傳感器是能感受壓力信號，并按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出電信號的器件或裝置；壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號的儀表，通常還具有放大、轉(zhuǎn)換等功能，壓力變送器可以看作是壓力傳感器的一種應(yīng)用形式，但兩者并不完全相同。2.熱電偶的熱電勢只與熱電偶的材料和兩端的溫度有關(guān)，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)。（）答案：正確。根據(jù)熱電偶的熱電效應(yīng)原理，熱電勢的大小只取決于熱電偶的材料和兩端的溫度差，與熱電偶的長度和直徑等因素?zé)o關(guān)。3.調(diào)節(jié)閥的氣開式是指當(dāng)信號壓力增大時，閥門關(guān)閉。（）答案：錯誤。調(diào)節(jié)閥的氣開式是指當(dāng)信號壓力增大時，閥門打開；氣關(guān)式是指當(dāng)信號壓力增大時，閥門關(guān)閉。4.自動化控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的作用是使系統(tǒng)的輸出量能夠跟蹤給定值。（）答案：正確。反饋環(huán)節(jié)將系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端，與給定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差來調(diào)整系統(tǒng)的控制作用，從而使系統(tǒng)的輸出量能夠跟蹤給定值，提高系統(tǒng)的控制精度。5.可編程邏輯控制器（PLC）只能用于工業(yè)自動化控制。（）答案：錯誤。雖然PLC最初主要應(yīng)用于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，但隨著技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用范圍越來越廣泛，還可以用于樓宇自動化、交通運(yùn)輸、智能家居等領(lǐng)域。四、簡答題1.簡述差壓式流量計的工作原理。答：差壓式流量計是基于流體流動的節(jié)流原理來工作的。當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴等）時，由于節(jié)流裝置的作用，流體的流速會發(fā)生變化，在節(jié)流裝置前后會產(chǎn)生壓力差。根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程，流體的流量與節(jié)流裝置前后的壓力差的平方根成正比。通過測量節(jié)流裝置前后的壓力差，就可以計算出流體的流量。具體來說，當(dāng)流體以一定的速度流經(jīng)節(jié)流裝置時，在節(jié)流裝置的上游，流體的流速相對較慢，壓力較高；在節(jié)流裝置的下游，流體的流速會加快，壓力會降低。通過差壓變送器測量節(jié)流裝置前后的壓力差，再經(jīng)過流量計算單元，就可以得到流體的流量值。2.簡述熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償方法。答：熱電偶的熱電勢與熱端和冷端的溫度差有關(guān)，為了準(zhǔn)確測量溫度，需要對冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。常見的冷端溫度補(bǔ)償方法有以下幾種：（1）冰浴法：將熱電偶的冷端置于0℃的冰水中，這種方法精度較高，但使用不方便，適用于實驗室等對精度要求較高的場合。（2）計算修正法：通過測量冷端的實際溫度，根據(jù)熱電偶的分度表，計算出由于冷端溫度不為0℃而產(chǎn)生的熱電勢誤差，然后對測量結(jié)果進(jìn)行修正。這種方法需要人工計算，比較繁瑣，但適用于各種場合。（3）補(bǔ)償電橋法：利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢變化。補(bǔ)償電橋通常由電阻、電源等組成，當(dāng)冷端溫度變化時，電橋的輸出電壓也會發(fā)生變化，通過調(diào)整電橋的參數(shù)，使電橋的輸出電壓與熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢變化相互抵消。（4）集成溫度傳感器補(bǔ)償法：利用集成溫度傳感器測量冷端溫度，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，通過電路對熱電偶的輸出信號進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法具有精度高、使用方便等優(yōu)點，是目前應(yīng)用較廣泛的冷端溫度補(bǔ)償方法。3.簡述調(diào)節(jié)閥的選擇原則。答：調(diào)節(jié)閥的選擇需要考慮以下幾個方面的原則：（1）工藝條件：根據(jù)工藝過程的要求，確定調(diào)節(jié)閥的類型、口徑、流量特性等。例如，對于需要精確調(diào)節(jié)流量的場合，應(yīng)選擇調(diào)節(jié)性能好的調(diào)節(jié)閥；對于大口徑、大流量的場合，可選擇蝶閥等。（2）流體性質(zhì)：考慮流體的溫度、壓力、腐蝕性、粘度等性質(zhì)。對于高溫、高壓的流體，應(yīng)選擇耐高溫、高壓的調(diào)節(jié)閥；對于腐蝕性流體，應(yīng)選擇耐腐蝕的調(diào)節(jié)閥材質(zhì)。（3）控制要求：根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，確定調(diào)節(jié)閥的控制方式（氣開式或氣關(guān)式）、響應(yīng)速度等。例如，在安全要求較高的場合，應(yīng)選擇氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥，以保證在氣源故障時閥門關(guān)閉，防止事故發(fā)生。（4）經(jīng)濟(jì)性：在滿足工藝要求和控制要求的前提下，選擇價格合理、維護(hù)方便的調(diào)節(jié)閥。同時，要考慮調(diào)節(jié)閥的使用壽命和運(yùn)行成本。（5）安裝條件：考慮調(diào)節(jié)閥的安裝位置、空間大小等因素，選擇合適的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和連接方式。4.簡述可編程邏輯控制器（PLC）的基本組成和工作原理。答：PLC的基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出接口（I/O接口）、電源等部分。（1）中央處理器（CPU）：是PLC的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶程序、處理數(shù)據(jù)、控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。（2）存儲器：用于存儲用戶程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序。分為隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM），RAM用于存儲臨時數(shù)據(jù)和用戶程序運(yùn)行時的中間結(jié)果，ROM用于存儲系統(tǒng)程序和一些固定的數(shù)據(jù)。（3）輸入輸出接口（I/O接口）：是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的橋梁。輸入接口用于接收來自外部設(shè)備（如按鈕、傳感器等）的信號，輸出接口用于向外部設(shè)備（如繼電器、接觸器等）發(fā)送控制信號。（4）電源：為PLC提供所需的電能，保證PLC的正常運(yùn)行。PLC的工作原理是采用循環(huán)掃描的工作方式。具體過程如下：（1）輸入采樣階段：PLC在每個掃描周期開始時，首先對輸入接口的狀態(tài)進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果存入輸入映像寄存器中。（2）程序執(zhí)行階段：PLC按照用戶程序的順序，依次執(zhí)行程序中的指令，對輸入映像寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果存入輸出映像寄存器中。（3）輸出刷新階段：在一個掃描周期結(jié)束時，PLC將輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到輸出接口，驅(qū)動外部設(shè)備動作。這樣，PLC不斷地重復(fù)上述三個階段，實現(xiàn)對外部設(shè)備的控制。五、計算題1.已知某壓力變送器的測量范圍為010MPa，輸出信號為420mA。當(dāng)壓力為6MPa時，求變送器的輸出電流值。解：設(shè)壓力為P，輸出電流為I。首先計算壓力的量程ΔP=100=10MPa，電流的量程ΔI=204=16mA。根據(jù)線性關(guān)系，可得比例系數(shù)k=ΔI/ΔP=16/10=1.6mA/MPa。當(dāng)壓力P=6MPa時，相對于測量下限0MPa的壓力變化量為ΔP1=60=6MPa。則對應(yīng)的電流變化量ΔI1=k×ΔP1=1.6×6=9.6mA。變送器的輸出電流I=4+ΔI1=4+9.6=13.6mA。2.某熱電偶的熱端溫度為500℃，冷端溫度為20℃，已知該熱電偶在500℃時的熱電勢為20.64mV，在20℃時的熱電勢為0.81mV，求該熱電偶的實際測量熱電勢。解：根據(jù)熱電偶的熱電勢與熱端和冷端溫度的關(guān)系，實際測量熱電勢E(t,t0)等于熱端溫度對應(yīng)的熱電勢E(t,0)減去冷端溫度對應(yīng)的熱電勢E(t0,0)。已知熱端溫度t=500℃時，E(t,0)=20.64mV，冷端溫度t0=20℃時，E(t0,0)=0.81mV。則實際測量熱電勢E(t,t0)=E(t,0)E(t0,0)=20.640.81=19.83mV。六、綜合題1.設(shè)計一個簡單的液位控制系統(tǒng)，要求當(dāng)液位低于下限值時，水泵啟動向水箱注水；當(dāng)液位高于上限值時，水泵停止工作。請畫出系統(tǒng)的控制原理圖，并說明各部分的作用。答：以下是該液位控制系統(tǒng)的設(shè)計：控制原理圖：該系統(tǒng)主要由液位傳感器、控制器（可以采用PLC）、水泵和水箱組成。液位傳感器安裝在水箱中，用于測量水箱的液位高度，并將液位信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給控制器?？刂破鹘邮找何粋鞲衅鞯男盘?，根據(jù)預(yù)設(shè)的液位下限值和上限值進(jìn)行比較判斷，并輸出控制信號。水泵通過接觸器與電源連接，控制器通過控制接觸器的通斷來控制水泵的啟動和停止。各部分作用：（1）液位傳感器：用于實時測量水箱的液位高度，并將液位信息轉(zhuǎn)換為電信號（如420mA電流信號或05V電壓信號），傳送給控制器。常見的液位傳感器有浮球式液位傳感器、超聲波液位傳感器等。（2）控制器（PLC）：接收液位傳感器傳來的液位信號，將其與預(yù)設(shè)的液位下限值和上限值進(jìn)行比較。當(dāng)液位低于下限值時，控制器輸出啟動信號，控制接觸器閉合，使水泵啟動向水箱注水；當(dāng)液位高于上限值時，控制器輸出停止信號，控制接觸器斷開，使水泵停止工作。（3）水泵：是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動，將水從水源輸送到水箱中。（4）接觸器：用于控制水泵的電源通斷。當(dāng)控制器輸出啟動信號時，接觸器閉合，水泵通電啟動；當(dāng)控制器輸出停止信號時，接觸器斷開，水泵斷電停止。（5）水箱：是儲存水的容器，液位控制系統(tǒng)的目的就是維持水箱內(nèi)的液位在一定的范圍內(nèi)。2.分析自動化儀表系統(tǒng)故障的常見原因及處理方法。答：自動化儀表系統(tǒng)故障的常見原因及處理方法如下：常見原因：（1）儀表自身故障：儀表的元器件老化、損壞，如傳感器的敏感元件失效、變送器的電路故障等，會導(dǎo)致儀表測量不準(zhǔn)確或無法正常工作。（2）安裝問題：儀表的安裝位置不當(dāng)、安裝不牢固、接線錯誤等，都可能影響儀表的正常運(yùn)行。例如，溫度傳感器安裝在有熱源干擾的地方，會導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確；接線松動會導(dǎo)致信號傳輸不穩(wěn)定。（3）環(huán)境因素：惡劣的環(huán)境條件，如高溫、高濕度、強(qiáng)電磁干擾、腐蝕等，會對儀表造成損害。例如，在潮濕的環(huán)境中，儀表的電路板容易受潮短路；在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，儀表的信號容易受到干擾，導(dǎo)致測量誤差增大。（4）人為因素：操作人員的誤操作、維護(hù)不當(dāng)?shù)纫矔饍x表系統(tǒng)故障。例如，操作人員在操作過程中不小心觸碰到儀表的按鈕或開關(guān)，導(dǎo)致儀表設(shè)置參數(shù)改變；維護(hù)人員在維護(hù)過程中沒有按照規(guī)定的程序進(jìn)行操作，可能會損壞儀表。（5）系統(tǒng)故障：自動化儀表系統(tǒng)通常是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，各個儀表之間相互關(guān)聯(lián)。如果系統(tǒng)中的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，可能會影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如，數(shù)