2025年大學(xué)化學(xué)工程與工藝（化工儀表及自動(dòng)化）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共20題，每題2分，每題只有一個(gè)正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi))1.以下哪種儀表不屬于化工儀表的基本類型？（）A.溫度儀表B.流量儀表C.財(cái)務(wù)儀表D.壓力儀表2.熱電偶溫度計(jì)的工作原理是基于（）。A.熱電效應(yīng)B.熱阻效應(yīng)C.熱膨脹效應(yīng)D.光電效應(yīng)3.工業(yè)上常用的流量測量單位立方米每小時(shí)，它對應(yīng)的國際單位制單位是（）。A.m3/sB.m3/minC.m3/hD.L/s4.差壓式流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的（）原理來測量流量的。A.節(jié)流B.動(dòng)量C.能量D.電磁感應(yīng)5.以下哪種壓力表示方法是絕對壓力與大氣壓力的差值？（）A.表壓力B.絕對壓力C.真空度D.大氣壓力6.彈性式壓力計(jì)中，常用的彈性元件不包括（）。A.彈簧管B.波紋管C.膜片D.晶體管7.熱電阻溫度計(jì)中，常用的熱電阻材料有（）。A.銅電阻和鉑電阻B.鐵電阻和鋁電阻C.銀電阻和金電阻D.碳電阻和硅電阻8.工業(yè)上常用的溫度測量范圍為0℃-100℃，適合測量這個(gè)范圍的溫度計(jì)是（）。A.熱電偶溫度計(jì)B.熱電阻溫度計(jì)C.玻璃溫度計(jì)D.輻射溫度計(jì)9.流量測量中，用來測量氣體流量的流量計(jì)是（）。A.轉(zhuǎn)子流量計(jì)B.電磁流量計(jì)C.橢圓齒輪流量計(jì)D.渦輪流量計(jì)10.電動(dòng)單元組合儀表中，變送單元的作用是（）。A.將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號B.對標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行運(yùn)算處理C.對標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行顯示記錄D.對標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行控制調(diào)節(jié)11.氣動(dòng)單元組合儀表中，信號的傳輸范圍是（）。A.0.02-0.1MPaB.0.04-0.2MPaC.0.06-0.3MPaD.0.08-0.4MPa12.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，被控對象是指（）。A.自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器B.自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器C.生產(chǎn)過程中需要控制的工藝設(shè)備D.自動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測元件13.反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號是指（）。A.給定值與測量值的差值B.測量值C.控制器的輸出信號D.被控變量的實(shí)際值14.自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程中，如果被控變量在設(shè)定值附近來回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度逐漸減小，這種過渡過程是（）。A.非周期衰減過程B.衰減振蕩過程C.等幅振蕩過程D.發(fā)散振蕩過程15.比例控制作用的特點(diǎn)是（）。A.有滯后作用B.有超前作用C.控制及時(shí)，能迅速克服干擾影響D.能消除余差16.積分控制作用的特點(diǎn)是（）。A.能迅速克服干擾影響B(tài).控制及時(shí)C.根據(jù)偏差的大小進(jìn)行控制D.能消除余差17.微分控制作用的特點(diǎn)是（）。A.根據(jù)偏差的變化速度進(jìn)行控制B.能消除余差C.控制及時(shí)，能迅速克服干擾影響D.有滯后作用18.調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv表示（）。A.調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積B.調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積C.調(diào)節(jié)閥開度為50%時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積D.調(diào)節(jié)閥開度為25%時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積19.執(zhí)行器中，將電信號轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移的裝置是（）。A.調(diào)節(jié)閥B.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)C.氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)D.液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)20.自動(dòng)化儀表的精度等級是根據(jù)（）來劃分的。A.最大絕對誤差B.最大相對誤差C.最小絕對誤差D.最小相對誤差第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（每題2分，共10分）答題要求：請?jiān)跈M線上填寫正確答案。(總共5題，每題2分，請?jiān)跈M線上填寫正確答案)1.化工儀表按功能可分為檢測儀表、______、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器等。2.熱電偶的熱電勢大小與______和______有關(guān)。3.流量測量的方法主要有容積法、速度法和______法。4.自動(dòng)控制系統(tǒng)按給定值的形式可分為定值控制系統(tǒng)、______控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。5.調(diào)節(jié)閥的流量特性主要有直線流量特性、______流量特性和快開流量特性。（二）簡答題（每題5分，共20分）答題要求：簡要回答問題，語言要簡潔明了。(總共4題，每題5分，簡要回答問題，語言要簡潔明了)1.簡述熱電阻溫度計(jì)的工作原理。2.什么是差壓式流量計(jì)的節(jié)流裝置？常用的節(jié)流裝置有哪些？3.說明比例積分微分控制（PID控制）的特點(diǎn)及適用場合。4.調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)形式是如何選擇的？（三）計(jì)算題（每題10分，共20分）答題要求：寫出詳細(xì)的計(jì)算過程和答案。(總共2題，每題10分，寫出詳細(xì)的計(jì)算過程和答案)1.已知某熱電偶的熱電勢E（t，t0）=38.5mV，冷端溫度t0=25℃，查熱電偶分度表得E（25，0）=1.0mV，求被測溫度t。2.某管道中流體的流量為10m3/h，管道內(nèi)徑為50mm，求流體的流速。（四）案例分析題（10分）答題要求：根據(jù)給定的案例材料，分析問題并回答。(總共1題，每題10分，根據(jù)給定的案例材料，分析問題并回答)案例材料：在某化工生產(chǎn)過程中，采用了一個(gè)溫度控制系統(tǒng)來控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度。該系統(tǒng)采用熱電偶作為溫度檢測元件，通過變送器將溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號，然后傳輸?shù)娇刂破?。控制器根?jù)設(shè)定值與測量值的偏差，通過PID控制算法輸出控制信號，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜的蒸汽流量，以保持反應(yīng)釜內(nèi)溫度穩(wěn)定。問題：1.請分析該溫度控制系統(tǒng)的組成部分及其作用。2.如果反應(yīng)釜內(nèi)溫度出現(xiàn)波動(dòng)，可能的原因有哪些？（五）設(shè)計(jì)題（10分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。(總共1題，每題10分，根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)化控制系統(tǒng))題目要求：設(shè)計(jì)一個(gè)用于控制水箱水位的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。要求采用浮球液位計(jì)作為水位檢測元件，通過液位控制器實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)排水閥的控制，使水箱水位保持在設(shè)定的高度范圍內(nèi)。請簡述系統(tǒng)的組成及工作原理。答案如下：1.C2.A3.A4.A5.A6.D7.A8.C9.A10.A11.B12.C13.D14.B15.C16.D17.A18.A19.B20.B填空題答案：調(diào)節(jié)儀表；熱電偶的材料；兩端溫度；節(jié)流；隨動(dòng)；等百分比簡答題答案：1.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特性來測量溫度的。當(dāng)被測溫度變化時(shí)，熱電阻的阻值相應(yīng)變化，通過測量電阻值來確定溫度。2.差壓式流量計(jì)的節(jié)流裝置是使流體產(chǎn)生節(jié)流作用的元件，常用的節(jié)流裝置有孔板、噴嘴和文丘里管等。3.PID控制的特點(diǎn)是比例控制及時(shí)，能迅速克服干擾影響；積分控制能消除余差；微分控制根據(jù)偏差變化速度控制，具有超前作用。適用于控制通道時(shí)間常數(shù)較大、容量滯后較大、干擾變化劇烈且頻繁的場合。4.調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)的安全性來確定。當(dāng)信號壓力中斷時(shí)，應(yīng)避免損壞設(shè)備或造成安全事故。例如，對于加熱爐的燃料氣調(diào)節(jié)閥，應(yīng)選氣開式，以防突然斷氣時(shí)停止加熱造成事故；對于某些有壓力要求的容器的排水調(diào)節(jié)閥，應(yīng)選氣關(guān)式，以防斷氣時(shí)容器內(nèi)壓力過高。計(jì)算題答案：1.由E（t，t0）=E（t，0）-E（t0，0）可得E（t，0）=E（t，t0）+E（t0，0）=38.5+1.0=39.5mV，查熱電偶分度表可得被測溫度t約為950℃。2.管道截面積A=πd2/4=π×(0.05)2/4m2，流速v=qv/A=10÷(3600×π×(0.05)2/4)m/s≈1.415m/s。案例分析題答案：1.該溫度控制系統(tǒng)組成部分及作用：熱電偶檢測反應(yīng)釜內(nèi)溫度并轉(zhuǎn)換為電信號；變送器將溫度電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號；控制器接收標(biāo)準(zhǔn)信號，根據(jù)偏差通過PID算法輸出控制信號；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)蒸汽流量，從而控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度。2.溫度波動(dòng)可能原因：蒸汽壓力波動(dòng)；熱電偶故障；變送器傳輸信號不穩(wěn)定；控制器參數(shù)設(shè)置不合理；電動(dòng)調(diào)節(jié)