化工自動(dòng)化控制儀表題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.某壓力儀表的量程為0~1.6MPa，最大絕對(duì)誤差為±0.032MPa，則其精度等級(jí)為（）。A.0.5級(jí)B.1.0級(jí)C.1.5級(jí)D.2.0級(jí)2.以下傳感器中，利用熱電阻效應(yīng)測(cè)量溫度的是（）。A.鉑電阻B.熱電偶C.紅外測(cè)溫儀D.雙金屬溫度計(jì)3.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開式結(jié)構(gòu)是指（）。A.信號(hào)壓力增大時(shí)，閥開度增大B.信號(hào)壓力增大時(shí)，閥開度減小C.無信號(hào)壓力時(shí)，閥處于全開狀態(tài)D.無信號(hào)壓力時(shí)，閥處于全關(guān)狀態(tài)4.差壓式流量計(jì)的測(cè)量原理基于（）。A.伯努利方程B.胡克定律C.歐姆定律D.傅里葉定律5.集散控制系統(tǒng)（DCS）的核心是（）。A.現(xiàn)場(chǎng)控制站B.操作站C.工程師站D.通信網(wǎng)絡(luò)6.以下不屬于執(zhí)行器組成部分的是（）。A.執(zhí)行機(jī)構(gòu)B.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)C.控制器D.閥門定位器7.某溫度控制系統(tǒng)的設(shè)定值為80℃，實(shí)測(cè)值為78℃，則偏差為（）。A.2℃B.2℃C.158℃D.4℃8.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置中，最常用的節(jié)流元件是（）。A.文丘里管B.噴嘴C.孔板D.均速管9.以下哪項(xiàng)不是智能儀表的特點(diǎn)？（）A.自診斷功能B.模擬信號(hào)輸出C.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)D.通信接口10.壓力檢測(cè)中，表壓的定義是（）。A.絕對(duì)壓力與大氣壓力之差B.大氣壓力與絕對(duì)壓力之差C.絕對(duì)壓力與真空度之差D.真空度與大氣壓力之差11.熱電偶的冷端補(bǔ)償方法中，最常用的是（）。A.冰浴法B.電橋補(bǔ)償法C.計(jì)算修正法D.恒溫法12.積分控制（I）的主要作用是（）。A.減小動(dòng)態(tài)偏差B.消除靜態(tài)偏差C.提高響應(yīng)速度D.抑制干擾13.以下流量測(cè)量?jī)x表中，適用于臟污介質(zhì)的是（）。A.電磁流量計(jì)B.渦輪流量計(jì)C.轉(zhuǎn)子流量計(jì)D.橢圓齒輪流量計(jì)14.儀表的靈敏度定義為（）。A.輸出變化量與輸入變化量的比值B.輸入變化量與輸出變化量的比值C.最大輸出與最小輸出的差值D.測(cè)量范圍與精度等級(jí)的乘積15.以下哪項(xiàng)是本質(zhì)安全型儀表的標(biāo)志？（）A.ExdⅡBT4B.ExiaⅡCT6C.ExeⅡBT3D.ExnAⅡCT5二、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題3分，共30分。每題至少有2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.屬于壓力檢測(cè)儀表的有（）。A.彈簧管壓力表B.電容式壓力變送器C.差壓變送器D.渦街流量計(jì)2.氣動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)包括（）。A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單B.防火防爆C.響應(yīng)速度快D.輸出力大3.熱電阻常用的材料有（）。A.鉑B.銅C.鎳D.鎢4.DCS系統(tǒng)的基本組成包括（）。A.現(xiàn)場(chǎng)控制站B.操作站C.通信網(wǎng)絡(luò)D.可編程邏輯控制器（PLC）5.流量測(cè)量中，屬于容積式流量計(jì)的有（）。A.橢圓齒輪流量計(jì)B.腰輪流量計(jì)C.渦輪流量計(jì)D.電磁流量計(jì)6.以下屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)基本環(huán)節(jié)的是（）。A.被控對(duì)象B.測(cè)量變送裝置C.控制器D.執(zhí)行器7.熱電偶的組成部分包括（）。A.熱電極B.絕緣管C.保護(hù)套管D.顯示儀表8.儀表的性能指標(biāo)包括（）。A.精度B.靈敏度C.線性度D.滯后時(shí)間9.調(diào)節(jié)閥的流量特性有（）。A.直線特性B.等百分比特性C.快開特性D.拋物線特性10.以下屬于數(shù)字式儀表優(yōu)點(diǎn)的是（）。A.讀數(shù)直觀B.抗干擾能力強(qiáng)C.便于與計(jì)算機(jī)連接D.成本低三、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.儀表的精度等級(jí)是根據(jù)其________誤差的大小來劃分的。2.標(biāo)準(zhǔn)孔板屬于________式節(jié)流裝置，其取壓方式為________。3.氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有________和________兩種形式。4.熱電偶的熱電勢(shì)由________電勢(shì)和________電勢(shì)組成。5.流量測(cè)量的基本方程是________，其核心參數(shù)為________。6.PID控制器中，P代表________，I代表________，D代表________。7.壓力檢測(cè)中，絕對(duì)壓力=________+________。8.熱電阻的測(cè)量電路通常采用________接法，以減小________的影響。9.智能儀表的核心部件是________，其特點(diǎn)包括________、________等。10.調(diào)節(jié)閥的氣開/氣關(guān)方式選擇應(yīng)遵循________原則，確保故障時(shí)系統(tǒng)________。四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述氣動(dòng)執(zhí)行器的組成及各部分作用。2.比較熱電阻與熱電偶在溫度測(cè)量中的異同點(diǎn)。3.什么是儀表的滯后？產(chǎn)生滯后的主要原因有哪些？4.說明集散控制系統(tǒng)（DCS）的特點(diǎn)及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。5.如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性？常見的流量特性有哪些？五、應(yīng)用題（共3題，共40分）1.溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（15分）某化工反應(yīng)釜需控制溫度在200±5℃，介質(zhì)為腐蝕性氣體，環(huán)境存在防爆要求。（1）選擇合適的溫度檢測(cè)儀表，并說明理由；（2）設(shè)計(jì)熱電偶的冷端補(bǔ)償方案（需具體說明方法及原理）；（3）若采用PID控制器，說明P、I、D參數(shù)的作用及調(diào)整原則。2.流量測(cè)量計(jì)算（15分）用標(biāo)準(zhǔn)孔板測(cè)量水的流量，已知孔板直徑d=50mm，管道直徑D=100mm，差壓變送器量程為0~10kPa，流量范圍為0~50m3/h。（1）計(jì)算孔板的直徑比β（β=d/D）；（2）若實(shí)際差壓為6kPa，求此時(shí)的流量（流量與差壓的平方根成正比）；（3）若被測(cè)介質(zhì)改為密度為800kg/m3的油，差壓仍為6kPa，求油的流量（水的密度為1000kg/m3）。3.故障分析（10分）某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥突然無法動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：輸入信號(hào)壓力正常（4~20mA）；閥門定位器無輸出壓力；執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭無氣壓。試分析可能的故障原因及排查步驟。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（最大引用誤差=0.032/1.6×100%=2%，但精度等級(jí)需取最接近的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，1.5級(jí)的最大允許誤差為±1.5%×1.6=±0.024MPa，2.0級(jí)為±0.032MPa，故正確答案為2.0級(jí)？注：此處可能存在計(jì)算誤差，實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等，2%對(duì)應(yīng)2.5級(jí)？需修正。正確計(jì)算應(yīng)為：最大引用誤差=0.032/1.6×100%=2%，標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)中無2.0級(jí)（常見為1.5級(jí)最大允許誤差1.5%，即0.024MPa；2.5級(jí)為2.5%即0.04MPa），因此該儀表實(shí)際誤差超過1.5級(jí)但未達(dá)2.5級(jí)，可能題目設(shè)定為2.0級(jí)，故答案為C或D，需根據(jù)教材確認(rèn)。通常教材中精度等級(jí)取最接近的上一檔，因此正確答案為D.2.0級(jí)。）2.A3.A（氣開式：信號(hào)壓力增大，閥開度增大；無信號(hào)時(shí)閥全關(guān)）4.A（伯努利方程：流體流速與差壓平方根成正比）5.A（現(xiàn)場(chǎng)控制站是DCS的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與控制）6.C（執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、閥門定位器組成，控制器屬于控制系統(tǒng)）7.B（偏差=設(shè)定值實(shí)測(cè)值=8078=2℃？或定義為實(shí)測(cè)值設(shè)定值？需明確。通常偏差e=設(shè)定值r測(cè)量值y，故e=8078=2℃，但部分教材定義為yr，需確認(rèn)。本題可能存在歧義，正確答案應(yīng)為B.2℃（若e=yr）或A.2℃（若e=ry）。根據(jù)多數(shù)教材，e=ry，故答案為A.2℃。）8.C（孔板是最常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件）9.B（智能儀表通常輸出數(shù)字信號(hào)或4~20mA+HART，模擬信號(hào)輸出是傳統(tǒng)儀表特點(diǎn)）10.A（表壓=絕對(duì)壓力大氣壓力）11.B（電橋補(bǔ)償法是工業(yè)中最常用的冷端補(bǔ)償方法）12.B（積分控制消除靜態(tài)偏差）13.A（電磁流量計(jì)無節(jié)流件，適用于臟污介質(zhì)）14.A（靈敏度=輸出變化量/輸入變化量）15.B（本質(zhì)安全型標(biāo)志為Exia或Exib，ExiaⅡCT6為本質(zhì)安全型）二、多項(xiàng)選擇題1.ABC（渦街流量計(jì)測(cè)流量，非壓力儀表）2.ABD（氣動(dòng)執(zhí)行器響應(yīng)速度較慢，電動(dòng)執(zhí)行器響應(yīng)快）3.ABC（鎢的電阻溫度系數(shù)小，不常用作熱電阻）4.ABC（PLC是獨(dú)立系統(tǒng)，非DCS基本組成）5.AB（橢圓齒輪、腰輪為容積式；渦輪為速度式；電磁為電磁感應(yīng)式）6.ABCD（自動(dòng)控制系統(tǒng)四環(huán)節(jié)：對(duì)象、測(cè)量變送、控制器、執(zhí)行器）7.ABC（顯示儀表非熱電偶組成部分）8.ABCD（儀表性能指標(biāo)包括精度、靈敏度、線性度、滯后等）9.ABCD（四種流量特性均存在）10.ABC（數(shù)字式儀表成本較高）三、填空題1.最大引用2.標(biāo)準(zhǔn)；法蘭取壓（或角接取壓）3.薄膜式；活塞式4.接觸；溫差5.連續(xù)性方程與伯努利方程聯(lián)立；流量系數(shù)6.比例控制；積分控制；微分控制7.表壓；大氣壓力（或真空度；大氣壓力，視壓力類型）8.三線制；引線電阻9.微處理器；自診斷；通信功能（或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）10.安全；處于安全狀態(tài)（如故障關(guān)或故障開）四、簡(jiǎn)答題1.答：氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥門）組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為推桿位移（如薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過膜片受壓推動(dòng)推桿）；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過閥芯位移改變流通面積，調(diào)節(jié)流量。輔助部件包括閥門定位器（提高精度和響應(yīng)速度）、手輪機(jī)構(gòu)（手動(dòng)操作）等。2.答：相同點(diǎn)：均用于溫度測(cè)量，輸出電信號(hào)。不同點(diǎn)：①原理：熱電阻基于電阻隨溫度變化（金屬或半導(dǎo)體）；熱電偶基于塞貝克效應(yīng)（兩種不同導(dǎo)體的熱電勢(shì)）。②材料：熱電阻常用鉑、銅；熱電偶用鉑銠鉑、鎳鉻鎳硅等。③測(cè)量范圍：熱電阻適用于中低溫（200~850℃）；熱電偶適用于高溫（0~1800℃）。④信號(hào)處理：熱電阻需恒流源供電，三線制測(cè)量；熱電偶需冷端補(bǔ)償。3.答：儀表滯后指輸入變化后，輸出不能立即跟隨的現(xiàn)象。原因：①傳遞滯后：信號(hào)在傳輸過程中的時(shí)間延遲（如氣動(dòng)信號(hào)的管道傳輸）；②容量滯后：儀表內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件（如熱容量、慣性質(zhì)量）導(dǎo)致的響應(yīng)延遲（如溫度計(jì)插入介質(zhì)后需吸熱達(dá)到平衡）。4.答：DCS特點(diǎn)：分散控制（現(xiàn)場(chǎng)控制站分散）、集中管理（操作站集中監(jiān)控）、冗余設(shè)計(jì)（通信、電源冗余）、開放性（支持多種協(xié)議）。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：提高系統(tǒng)可靠性（局部故障不影響全局）；便于復(fù)雜控制策略實(shí)現(xiàn)（如串級(jí)、前饋控制）；人機(jī)界面友好（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)記錄）；適應(yīng)大型化工裝置的分散式布局。5.答：流量特性選擇需考慮工藝對(duì)象特性（如非線性程度）、調(diào)節(jié)閥工作開度（避免長(zhǎng)期小開度或大開度）、系統(tǒng)壓降比（S值）。常見特性：①直線特性（流量與開度成線性，適用于S≥0.6的場(chǎng)合）；②等百分比（對(duì)數(shù)）特性（流量變化率恒定，適用于S<0.6或?qū)ο蠓蔷€性強(qiáng)的場(chǎng)合）；③快開特性（小開度時(shí)流量變化大，適用于兩位式控制）；④拋物線特性（介于直線與等百分比之間，實(shí)際應(yīng)用較少）。五、應(yīng)用題1.溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）選擇鎧裝熱電偶（如K型鎳鉻鎳硅）：耐腐蝕（保護(hù)套管材質(zhì)可選不銹鋼或陶瓷），適用于高溫（200℃在其測(cè)量范圍內(nèi)），防爆型（符合ExdⅡBT4等標(biāo)志）。（2）冷端補(bǔ)償方案：采用電橋補(bǔ)償法。在熱電偶冷端串聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償電橋（由銅電阻和精密電阻組成），電橋在0℃時(shí)平衡（輸出0）；當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，銅電阻隨溫度變化使電橋輸出電壓，補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)誤差。（3）PID參數(shù)作用：P（比例）：減小偏差，比例度δ越小，控制作用越強(qiáng)（易超調(diào)）；I（積分）：消除靜態(tài)偏差，積分時(shí)間Ti越小，積分作用越強(qiáng)（易振蕩）；D（微分）：抑制動(dòng)態(tài)偏差，微分時(shí)間Td越大，超前控制作用越強(qiáng)（改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)）。調(diào)整原則：先調(diào)P，再調(diào)I，最后調(diào)D；P參數(shù)使系統(tǒng)有適度振蕩，I消除靜差，D減小超調(diào)。2.流量測(cè)量計(jì)算（1）β=d/D=50/100=0.5。（2）流量公式：q=K√ΔP，量程50m3/h對(duì)應(yīng)ΔP=10kPa，故K=50/√10≈15.81。實(shí)際ΔP=6kPa時(shí)，q=15.81×√6≈15.81×2.45≈38.7m3/h。（3）流量與密度平方根成反比，油的流量q油=q水×√(ρ水/ρ油)=38.7×√(1000/800)=3