《測量儀表及自動化》考試答案2【教學試題】

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1、 《測量儀表及自動化》考試答案 一、簡答與名詞解釋 1、簡述壓力儀表選擇原則。 2、簡述均勻調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)目的和實現(xiàn)原理？ 3、如何評價系統(tǒng)過渡過程？ 4、簡述比例積分調節(jié)規(guī)律作用特點？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 5、名詞解釋：余差、靈敏度。 6、如何評價測量儀表性能，常用哪些指標來評價儀表性能？ 7、簡述串級調節(jié)系統(tǒng)的結構，闡述副回路設計的一些基本原則？ 8、簡述比例微分調節(jié)規(guī)律作用特點？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 9、名詞解釋：控制點、負反饋。 10、簡述系統(tǒng)參數整定的目的和常用方法？ 11、試闡述調節(jié)作用與干擾作用對被調參數的影響，以及兩者之間的關

2、系？ 12、簡述比例積分微分調節(jié)規(guī)律作用特點？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 13、名詞解釋：精度、比值調節(jié)系統(tǒng)。 14、簡述節(jié)流現(xiàn)象中流體動壓能與靜壓能之間的變化關系，標準化節(jié)流裝置由哪幾個部分組成？ 15、簡述熱電阻工作原理，為何在熱電阻測量線路中采用三線制連接？ 16、試闡述簡單調節(jié)系統(tǒng)中被調參數的選擇原則？ 17、簡述調節(jié)規(guī)律在控制系統(tǒng)的作用？寫出PID調節(jié)規(guī)律數學表達式。 18、名詞解釋：執(zhí)行機構、熱電效應。 二、單項選擇 1、為了正常測取管道（設備）內的壓力，取壓管線與管道（設備）連接處的內壁應（ ）。 A 平齊 B 插入其內 C插入其

3、內并彎向介質來流方向 2、用單法蘭液位計測量開口容器液位。液位計已經校好，后因維護需要，儀表安裝位置下移了一段位移，則儀表的指示（ ） A.上升 B.下降 C.不變。 3、羅茨流量計，很適于對（ ）的測量。 A 低粘度流體 B 高雷諾數流體 C 含砂臟流體 D 高粘度流體 4、補償導線的正確敷設，應該從熱電偶起敷到（ ）為止？ A 就地接線盒 B 儀表盤端子板 C 二次儀表 D 與冷端溫度補償裝置同溫的地方 5、具有“超前”調節(jié)作用的調節(jié)規(guī)律是 （ ） A、

4、 P B、 PI C、 PD D、 兩位式 6、調節(jié)器的正作用是指（ ）。 A．測量值大于給定值時，輸出增大 B. 測量值大于給定值時，輸出減小 C．測量值增大，輸出增大 D. 測量值增大，輸出減小 7、下列哪種流量計與被測介質的密度無關? （ ） A. 質量流量計 B. 轉子流量計 C. 差壓式流量計 8、測量高粘度、易結晶介質的液位,應選用下列哪種液位計?（ ） A. 浮筒式液位計 B. 雷達液位計 C. 差壓式液位計 9、補償導線的作用是（ ） A. 延伸熱電偶冷端 B

5、. 作為普通導線傳遞熱電勢 C. 補償熱電偶冷端溫度 10、與熱電偶配用的自動電位差計帶有補償電橋，當熱點偶短路時，應顯示（ ） A. 下限值 B.上限值 C. 環(huán)境溫度（室溫） 　 11、在用熱電阻測量溫度時若出現(xiàn)熱電阻斷路時，與之配套的顯示儀表如何變化（ ） A 指示值最小 B 指示值最大 C 指示值不變 D 指示室溫 12、浮球式液位計適合于如下哪一種情形的使用條件？（ ） A 介質粘度高、壓力低、溫度高 B 介質粘度高、壓力低、溫度低 C 介質粘度低、壓力高、溫度低 D 介質粘度高、壓力高、溫度低 13、用K分度號的熱偶和與其

6、匹配的補償導線測量溫度。但在接線中把補償導線的極性接反了，則儀表的指示（ ） A.偏大、 B.偏小、 C.可能大,也可能小,要視具體情況而定。 14、下列說法錯誤的是（ ） A 轉子流量計是一種變流通面積，壓差不變的流量計； B 孔板式差壓流量計是一種差壓變化，流通面積固定的流量計； C 噴嘴式差壓流量計是一種流通面積變化，差壓變化的流量計。 15、積分時間增大，積分作用（ ） A 增大 B 減小 C 保持不變 16、執(zhí)行器的正作用是指（ ）。 A 控制信號增大，執(zhí)行器開度減少 B 控制信號增大，執(zhí)行器開度增大 C 控制

7、信號減小，執(zhí)行器開度減少 17、某壓力變送器的輸出是電流信號。它相當于一個（ ）。 A 受壓力控制的電壓源 B 受壓力控制的電流源 C 受電壓控制的電流源 D 受電流控制的電壓源 18、電容式壓力變送器，其輸出電流與（ ）、（ ）成線性關系。 A 弧形電極、中心感壓膜片之間構成的兩個電容 B 弧形電極、中心感壓膜片之間構成的兩個電容之和 C 弧形電極、中心感壓膜片之間構成的兩個電容之差 D 弧形電極、中心感壓膜片間構成的兩個電容之差與之和的比值

8、 E 弧形電極、中心感壓膜片間構成的兩個電容之和與之差的比值 F 被測壓力 19、對再生器中催化劑的物位，采用差壓法測量。其取壓方式應該是（ ）。 A 角接取壓 B 環(huán)室取壓 C 徑距取壓 D 反吹風取壓 三、填空題 1、 自動化儀表若按組成測量或調節(jié)系統(tǒng)的方式分，有 、 、 、 四種。 2、 測量誤差按其產生原因的不同可分為 、 、 。 3、 常用的彈性元

9、件有 、 、 、 等。 4、 壓力表校驗時，標準表允許的絕對誤差應不超過被校表允許絕對誤差的 。 5、 彈簧管式壓力表由 、 、 、 構成。 6、 標準節(jié)流元件常用的有 、 、 ；常用的取壓方式有 、 等。 7、 氣動儀表的統(tǒng)一信號范圍是 ；電動儀表的統(tǒng)一信號范圍是 。 8、測量儀表的絕對誤差是儀表指示值與真值之差。校驗儀表時，所謂的“

10、真值”一般由絕對誤差比被校表 倍的標準表給出。 9、 已知此時此地的大氣壓為100.5Kpa，又知1工程大氣壓等于98.07Kpa。用彈簧管壓力表測得表壓為200Kpa，試問絕壓為 Kpa。 10、 彈簧管壓力表中，游絲的作用是 。（2分） 11、 變送器的兩線制是指 。（2分） 12、 對易凝、易堵引壓管線的介質測壓時，在引壓管線中應該填充 。 13、 流體流過哥里奧利流量計時，振動管會利用

11、 來測量流量。 14、 用熱電阻測溫，若測溫點與轉換儀表之間的距離較遠，則接線應該采用_____ 制。 15、 比例度越大，比例作用就越 ；微分時間越大，微分作用越 ；積分時間越長，積分作用越 。 16、 所謂風開閥，就是指調節(jié)器來的氣壓信號越大，開度越 。 17、 調節(jié)器的基本調節(jié)規(guī)律有 、 　 、 和 四種。 18、 在三種標準節(jié)流裝置中,最常用的是 。 四、計算與分析題 1. 用一臺雙法蘭式差壓變送器

12、測量某容器液位，如圖所示，已知H變化范圍0——3m，被測介質密度ρ=900Kg/m3,毛細管內工作介質密度ρ0=950Kg/m3，其中h1=1m,h2=4m,求變送器測量范圍？并判斷零點遷移的方向，計算遷移量，當法蘭式變送器的安裝位置升高或降低時，問對測量有何影響？ 2. 如圖所示為一鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)。 （1） 指出該系統(tǒng)中的被調參數、調節(jié)參數； （2） 該系統(tǒng)可能的干擾有哪些？ （3） 畫出該系統(tǒng)的方框圖； （4） 如果該系統(tǒng)中的汽包水位嚴禁過低，使確定系統(tǒng)的調節(jié)閥氣開、氣關型式和調節(jié)器的正反作用。 3、在熱電阻使用過程中，經常出現(xiàn)如下問題，

13、請分析其產生的原因： （1）、顯示儀表指示值低于實際值或指示不穩(wěn)定；（2）、顯示儀表指示無窮大；（3）、顯示儀表顯示負值；（4）阻值與溫度的關系有變化。 4、如圖所示的控制系統(tǒng)。 (1) 指出該系統(tǒng)的控制方式； (2) 該系統(tǒng)是否能夠單獨運行？為什么？ (3) 如何改進該系統(tǒng)？畫出該系統(tǒng)改進后的控制流程圖（即在原系統(tǒng)基礎上如何改進）。 (4) 說明改進后的系統(tǒng)如何實現(xiàn)控制對象的正常控制？ 參考答案： 一、簡答與名詞解釋 1、簡述壓力儀表選擇原則。 答：型號、量程、精度選擇 （1）量程i 壓力平穩(wěn)：P量=P測*1.5，量程靠級:0～1

14、.0,1.6,2.5,4,6,10×10MPa ii波動范圍大P量=P測*２.０ 下限選取:測量值大于1/3的量程，否則測量誤差太大 （2）精度選擇：已知誤差，先選出量程，求出引用誤差，靠精度等級(往高精度靠) （3）型號：考慮測量介質的腐蝕性、溫度等因素 2、簡述均勻調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)目的和實現(xiàn)原理？ 目的：均勻控制系統(tǒng)是為解決連續(xù)生產過程中前后設備供求之間的矛盾而設置的。 實現(xiàn)原理： （1）簡單均勻控制，簡單均勻控制采用簡單控制系統(tǒng)結構，通過選擇合適的控制規(guī)律及整定參數來實現(xiàn)均勻控制的目的。 （2）串級均勻控制，串級均勻控制系統(tǒng)是通過控制器參數整定來實現(xiàn)的。在串級均勻控制系

15、統(tǒng)中，參數整定的目的不是使參數盡快回到給定值，而是要求在允許的范圍內作緩慢變化。 總之，均勻控制系統(tǒng)的結構與定值控制系統(tǒng)相同，投運方法也—樣，至于參數整定，只要明確了“均勻”的意義，也就不難進行。均勻控制系統(tǒng)的控制器參數值一般都較大。 3、如何評價系統(tǒng)過渡過程？ 最大偏差或超調量：最大偏差指被調參數偏離給定值的最大值，若最大偏差大，則偏離時間長，不利于穩(wěn)定生產，所以可作一個衡量系統(tǒng)穩(wěn)定程度的指標。最大偏差太大，同時出現(xiàn)多個干擾時危險增大。 余差：過渡過程終了時，被調參數所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差。調節(jié)系統(tǒng)的余差表示的是系統(tǒng)調節(jié)精度。 衰減比：衰減振蕩過程中第一、第二個波峰值

16、之比。它是衡量穩(wěn)定性的指標，衰減比小于1：1的振蕩是發(fā)散的，等于1：1時為等幅振蕩，都不容許，為保持足夠的穩(wěn)定裕度，衰減比以4：1或10：1為宜。 過渡時間：從干擾產生作用起至被調參數重新建立新的平衡為止，過渡過程所經歷的時間要絕對達到新穩(wěn)態(tài)值，需要的過渡時間為無窮，現(xiàn)規(guī)定被調參數進入穩(wěn)態(tài)值±5%或±3%以內的區(qū)域，并保持在此區(qū)域內即認為達到穩(wěn)定值，過渡時間反映的是調節(jié)的速度指標。 振蕩周期或頻率：過渡過程同向兩波峰（波谷）之間的間隔時間稱為振蕩周期T，振蕩頻率f=1/T 這些指標中；希望余差盡量小，最大偏差小一些，過渡時間短一些，衰減比要適當。 4、簡述比例積分調節(jié)規(guī)律作用特點

17、？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 積分作用的特點：輸出變化量與偏差的積分成正比、可消除余差（只要DV存在，Y就隨時間增加，直至E=0為止）、調節(jié)作用較比例調節(jié)慢。所以積分作用不單獨使用，而與比例作用合在一起。 特性可用下式表示： 5、名詞解釋：余差、靈敏度。 余差：過渡過程終了時，被調參數所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差， 靈敏度：表示儀表靈敏程度，S=dy/dx 6、如何評價測量儀表性能，常用哪些指標來評價儀表性能？ 采用測試方法對測量儀表進行性能測試，獲取測試數據，通過對測試數據進行分析來評價儀表性能指標。常用：精度（準確度、不確定度）

18、、量程（測量范圍）、靈敏度、分辨率、反應時間、可靠性等指標。 7、簡述串級調節(jié)系統(tǒng)的結構，闡述副回路設計的一些基本原則？ 由主副兩個參數、兩個調節(jié)器構成兩個控制回路，其中一個調節(jié)器的輸出作為另一個調節(jié)器的給定值，而后者的輸出去控制調節(jié)閥的系統(tǒng)就是串級調節(jié)系統(tǒng)。 基本原則： （1）應使副回路包含較多干擾。 （2）主、副變量之間應有一定的內在聯(lián)系。 （3）應使主、副變量之間的時間常數相匹配，防止共振 8、簡述比例微分調節(jié)規(guī)律作用特點？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 具有“超前”作用，對偏差變化快，過渡滯后大的對象， 可提高調節(jié)質量，但不能克服純滯后。有余差，但比純比例調節(jié)要小。

19、DMV = KP(DV+TD dDV/dt) 9、名詞解釋：控制點、負反饋。 當沒有干擾時，即PV=SV，DV=0，調節(jié)器保持操作值（MV0）不變（控制點），保持執(zhí)行器位置不變。 把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）輸出參數直接或經過一定環(huán)節(jié)返回到輸入端，并使輸入減少的反饋稱之為負反饋。 10、簡述調節(jié)器參數整定的目的和常用的幾種整定方法。 整定的目的是求取使控制系統(tǒng)控制質量最好的PID控制參數值 等幅振蕩、衰減振蕩、經驗湊試法 11、干擾作用是使系統(tǒng)被控參數偏離給定值的作用；調節(jié)作用是用于在系統(tǒng)受到干擾作用的影響而使被控參數偏離給定值時能夠重新回到給定值的作用。 兩者之間是相反的作用方向.

20、12、簡述比例積分調節(jié)規(guī)律作用特點？寫出該調節(jié)規(guī)律數學表達式。 積分作用的特點：輸出變化量與偏差的積分成正比、可消除余差（只要DV存在，Y就隨時間增加，直至E=0為止）、調節(jié)作用較比例調節(jié)慢。所以積分作用不單獨使用，而與比例作用合在一起。 特性可用下式表示： 13、名詞解釋：精度、比值調節(jié)系統(tǒng)。 精度(精確度)：是精密度(系統(tǒng)誤差)和準確度(隨機誤差)的綜合。精度是反映儀表性能優(yōu)劣的主要指標。 比值調節(jié)系統(tǒng)：實現(xiàn)兩個或兩個以上參數符合一定比例關系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。 14、節(jié)流現(xiàn)象中在理想情況下動壓能與靜壓能之和應該保持不變，在流體流經節(jié)流元

21、件時，流體中心處隨著流速增加動壓能增加，對應靜壓能減少，達到最大流速后流速下降，動壓能減少，靜壓能恢復。 節(jié)流裝置：節(jié)流元件、取壓裝置。 15、利用金屬導體或半導體電阻的阻值與溫度呈一定的函數關系的特性。 三線制連接的原因是要減少導線電阻隨環(huán)境溫度變化而變化對測量結果的影響。 16、盡量選用直接指標（或間接指標）； 應可測并有足夠靈敏度；應獨立可調；考慮工藝過程的合理性及儀表的現(xiàn)狀。 17、DMV =f（DV)決定調節(jié)器在被調參數被干擾作用影響之后的輸出信號變化規(guī)律，這個規(guī)律就是調節(jié)規(guī)律。 18、

22、將控制信號變?yōu)橄鄳耐屏?，以足夠功率帶動調節(jié)機構。 兩種不同均質導體組成閉合回路，兩端存在溫差時，回路中有電流通過，即存在熱電勢。 二、選擇 1-5 A、A、D、D、C 6-10 A、A、B、A、C 11-15 B、A、B、C、B 16-19 A、B、D、D 三、填空題 1、基地式、單元組合式、組件組裝式、計算機控制系統(tǒng) 2、儀表固有誤差、儀表使用誤差、人為操作誤差、疏忽誤差； 3、彈簧管、波紋膜片、膜盒、波紋管 4、1/3 5、彈簧管、拉桿扇形齒輪中心齒輪、指針與表盤、游絲 6、孔板、噴嘴、文丘里管；角接取壓、法蘭取壓。 7、氣動儀表的統(tǒng)一信號范圍

23、是 0.02-0.1MPa ；電動儀表的統(tǒng)一信號范圍是 4-20mA 。 8、測量儀表的絕對誤差是儀表指示值與真值之差。校驗儀表時，所謂的“真值”一般由絕對誤差比被校表 小3 倍的標準表給出。 9、已知此時此地的大氣壓為100.5Kpa，又知1工程大氣壓等于98.07Kpa。用彈簧管壓力表測得表壓為200Kpa，試問絕壓為 300.5 Kpa。 10、彈簧管壓力表中，游絲的作用是 減少變差（回差） 。 11、變送器的兩線制是指 采用兩根導線實現(xiàn)變送器供電和信號傳輸的連線方式 。 12、對易凝、易堵引壓管線的介質測壓時，在引壓管線中應該填充 隔離液

24、 。 13、流體流過哥里奧利流量計時，振動管會利用 扭曲角度（科式力、時間差） 來測量流量。 14、用熱電阻測溫，若測溫點與轉換儀表之間的距離較遠，則接線應該采用_三線制。 15、 比例度越大，比例作用就越 越小 ；微分時間越大，微分作用越 強 ；積分時間越長，積分作用越 弱 。 16、所謂風開閥，就是指調節(jié)器來的氣壓信號越大，開度越 大 。 17、調節(jié)器的基本調節(jié)規(guī)律有 P 、 PI 　 、 PD 和 PID 四種。 18、在三種標準節(jié)流裝置中,最常用

25、的是 孔板 。 四、計算與分析題 1. P+=P0+ρgH-ρ0gh1 P-=P0 +ρ0g(h2-h1) =ρgH-ρ0gh1-ρ0g(h2-h1) 量程：ρgH=900*9.81*3 =26.487Kpa 當H=0時， 所以需要進行負遷移，遷移量為ρ0gh2 = 37.278Kpa 法蘭變送器安裝高度變化對測量結果沒有影響 2、分析題 （1）被調參數是汽包水位、調節(jié)參數是給水流量 （2）干擾：蒸汽流量變化、給水壓力變化、省煤器燃燒狀況變化等 （3）（標出

26、相應名稱最好） 控制器 調節(jié)閥 被控對象 D 測量變送器 - Sv Pv Dv Mv q y （4） 調節(jié)閥選氣關型，調節(jié)器選反作用 3、在熱電阻使用過程中，經常出現(xiàn)如下問題，請分析其產生的原因： （1）、顯示儀表指示值低于實際值或指示不穩(wěn)定：熱電阻性能變化或接觸不良。 （2）、顯示儀表指示無窮大：熱電阻斷路。 （3）、顯示儀表顯示負值：熱電阻短路。 （4）阻值與溫度的關系有變化：熱電阻性能變化。 4、(1) 前饋控制 (2) 不能，只能對原料流量波動具有控制效果，其它如燃料壓力、流量波動均無法控制。 (3) 采用前饋反饋控制 (4) 不僅對對原料流量波動具有控制效果，其它如燃料壓力、流量波動均通過反饋控制達到控制效果。 10 教學-材料