1、化工儀表與自動化課程測試試題填空題（36分）1、過程控制系統是由>>和等環節組成。2、過程控制系統中按被控參數的名稱來分有?>等控制系統。3、目前求取過程數學模型的方法有兩種。其中一種是根據過程的內在機理，通過?口物料平衡關系，用的方法求取過程的數學模型。4、控制對象的干擾通道的動態特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數愈大，對被控變量的影響干擾通道容量滯后愈多，則調節質量干擾通道的純滯后對調節質量5、選擇控制方案時，總是力圖使調節通道的放大倍數（增益）干擾通道的放大倍數（增益）。6 .某調節系統采用比例積分作用調節器，先用純比例調整到合適的調節輸出，再加入積分作用的后，

2、應才能使穩定性不變。7 .描述控制系統的品質指標的參數有、和等。8 .申級調節系統，一般情況下主回路選擇或調節規律調節器,副回路選用調節規律調節器；如果副回路采用差壓法測流量，應采用什么裝置補償。9 .儀表自動化標準中，氣動儀表標準信號范圍是;電R型標準信號范圍是;電田型標準信號范圍是。二、綜合題（54分）1、（10分）畫出氣關式類型執行器的兩種簡單結構示意簡圖；在控制系統中如何選擇執行器類型？舉例說明。2、（14分）熱電偶為什么要進行冷端溫度補償？有哪些冷端溫度補償方法？原理是什么？3、（10分）控制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據已知參數，畫出P、PI的輸出響應曲線。（1）P輸出，已

3、知：比例度6=50%（2）PI輸出，已知：比例度6=100%積分時間Ti=1分輸入偏差一|11.|I2345t（分）P輸地2-1.IIEIIIn一12345t（分）PI輸勺3'k2-1一_1ii1i1 2345t（分）4、（20分）下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來控制爐出口介質溫度t（簡單控制系統）； 指出構成控制系統時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？在下圖中畫出控制流程圖； 選擇執行器的氣開、氣關類型以及控制器的作用方向； 畫出簡單控制系統方框圖；簡單說明該系統克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析調節動作過程）。介質燃料三、計算題：（10分）計算下圖各熱電偶回路所產生的熱電

4、勢（10分）。注：aB-K型熱電偶；A，B/-K型熱電偶補償導線CD-S型熱電偶；C'D'-S型熱電偶補償導線;B50c50c25cAD，25cC600cD50c50c25cC25c600cCD'A50c。25c600 r-OQ25cC50"CD256oor/00化工儀表與自動化課程測試試題一答案一、（36分）1題、（4分）回答要點：控制器執行器測量變送被控對象2題、（4分）回答要點：壓力流量液位溫度3題、（4分）回答要點：物料能量機理建模4題、（4分）回答要點：愈慢愈低振蕩變差5題、（4分）回答要點：大于6題、（4分）回答要點：減小調節器的放大倍數7題、（4

5、分）回答要點：最大偏差衰減比余差8題、（4分）回答要點：PIDPIP開方器9題、（4分）回答要點：0.020.1Mpa420mA二、1、（10分）回答要點：輸入偏率1-JII12345f（分）在控制系統中，執行器是按安全原則選擇類型的，也就是當控制信號中斷時，要保證設備和操作人員的安全。如：加熱爐溫度控制，當燃料量為操縱變量時，其執行器應選擇氣開類型，當信號中斷時，切斷燃料，保證安全。2、(14分)回答要點：因為各種顯示儀表和熱電偶分度表都是在熱電偶冷端溫度為零的時候做出的。但實際中熱電偶冷端溫度不等于零，且經常波動，這必然造成輸出減少，所以要進行熱電偶的冷端溫度補償。熱電偶常用的冷端溫度補償

6、方法有：冰浴法、公式計算法、儀表機械零點調整法、電橋補償法和補償熱電偶冰浴法：用冰槽使to保持零度。計算法：Eab(t,0)=Eab(t,to)+Eab(to,0)儀表零點調整法：將儀表的機械零點調到to補償電橋法：用電橋產生Eab(to,0)與Eab(t,to)疊加，即可消除to變化對測量的影響。補償熱電偶：用與測量熱電偶同型號的熱電偶進行補償，用于多支熱電偶。3、（10分回答要點：123451t（分）輸入偏差123451t（分）P輸出2123451t（分）PI輸出234、（20分）回答要點：構成控制系統時的被控變量是出口介質溫度；操縱變量是燃料量，干擾量是：進料流量和溫度、燃料的壓力、爐膛

7、溫度和壓力以及環境溫度。控制流程圖見下圖1。 執行器應選擇氣開類型，控制器為反作用方向。 簡單控制系統方框圖見下圖2。介質燃料TC該系統克服干擾的過程：當干擾作用使溫度t升高，測量大于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號減少，氣開閥關小，燃料量減少，塔頂溫度下降，維持給定。、（10分）回答要點:1、E1=EAb(300,50)+Ecd(50,25)=(12.2072002)+(0.299-0.142)=10.342(mV)E2=Ecd(300,50)-Ecd(50,25)=(2.323-0.299)-(0.299-0.142)=1.867(mV)化工儀表與自動化課程測試試題二一、填空題(2

8、8分)1 .控制系統引入積分作用是為了，但積分的引入會使系統引入微分作用是為了_某調節系統采用比例積分作用調節器，先用純比例調整到合適的調節輸出，在加入積分作用的過程中，應。2 .被調介質流過閥門的相對流量（Q/Qmax門閥門相對行程（l/L）之間的關系，稱為調節閥的=特性；若閥前后的壓差保持不變時,上述關系稱為特性；實際使用中，閥前后的壓差總是變化的,此時上述關系為特性。調節閥的流量特性有?和,流量特性的選擇主要是與相匹配。3 .與單回路控制系統相比，用級調節系統具有以下三個特點：（）；（）；（）。4 .控制對象的干擾通道的動態特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數愈大，對被控變量的影響

9、；干擾通道容量滯后愈多，則調節質量；干擾通道的純滯后對調節質量。5 .簡單調節系統的基本特征是和。6 .常用的標準節流件有和。7 .熱電偶的熱電特性與有關，與無關。二、綜合題（分）1、（10分）畫出氣開式類型執行器的兩種簡單結構示意簡圖；控制系統在什么情況下選擇氣開類型執行器？舉例說明。2、（20分）在控制系統應用中，有哪些基本控制規律和組合控制規律？寫出各自的表達式？它們各應用在什么場所？3、（12分）下圖為電子電位差計結構原理圖，請補充完整連接線（包括電源和電流及輸入信號的方向），并回答：電子電位差計是根據什么原理工作的？在溫度檢測中與何種檢測元件配套使用？指出調整零點、量程的電阻。4、（

10、10分）寫出差壓式流量計的基本方程式；說明公式中各個符號所代表的含義。三、計算題（20分）1、（10分）計算下圖液位差壓變送器的量程、測量范圍及遷移量。已知：H=CH10mh=1.2mp=35kg/m3g=10m/s2一不凝氣體2、（10分）某壓力儀表的測量范圍是1001100Pa,其精度為0.5級,則這臺表的量程是多少？基本誤差是多少？最大絕對誤差是多少？允許誤差是多少？化工儀表與自動化課程測試試題二答案一、（28分）1題、（4分）回答要點消除余差不穩定克服容量滯后減小放大倍數2題、（4分）回答要點：流量特性理想特性工作特性線性、等百分比、快開；廣義對象3題、（4分）回答要點：對于進入副回路

11、的干擾有很強的克服能力；提高了工作頻率；具有魯棒性。4題、（4分）回答要點：影響小變好無影響5題、（4分）回答要點：閉合回路負反饋6題、（5分）回答要點：孔板噴嘴7題、（5分）回答要點：熱電偶材料、兩接點溫度熱電偶的幾何尺寸。如：加熱爐溫度控制，當燃料量為操縱變量時，具執行器應選擇氣開類型，當信號中斷時，切斷燃料，保證安全。2、（20分）回答要點：在控制系統應用中，基本調節規律有：P、I、D,基本組合調節規律有PI、PDPID。21P:PI:PD：Aj = Kpe1 f= K （e +嬴 edt） TrA o / T de、Ay = K （e+T“ cit1 fPH）：削二（e + 7hedt

12、+TDp：自衡能力強，滯后小的對象且控制質量要求不高pi ：對象滯后小，負荷變化幅度大，要求無差PD 一階滯后較大允許有余差的對象PID:負荷變化大，容量滯后大，被控變量變化緩慢，質量要求高3、（10分）回答要點：電子電位差計是使用電壓平衡原理工作。在溫度檢測中熱電偶配套。下圖是其線路圖4、（10分）回答要點:Q=a*：（p_p2）-流量系數；Q被測流體流量£一體膨脹校正系數F0節流件的開口面積0被測流體的密度P節流件前后差壓三、1、（10分）AP=P-P-=Hpg+hpg=3500H+4200Pa差壓變送器：量程=35000（Pa）測量范圍=420039200（Pa）遷移量=420

13、0（Pa）2、（10分）1000PO2）0.5%±5Ps®0.5%化工儀表與自動化課程測試試題三一、填空題（28分）1、檢測儀表的基本組成有、和三個部分。2、在控制系統中，增加比例度，控制作用;增加積分時間；控制作用;增加微分時間，控制作用。3、 按誤差出現的規律，可將誤差分為誤差、誤差及誤差。4、 描述對象特性的三個參數是、和。5、某溫度表的精度為0.5級，其測量下限是50C,上限是850Co則此表的量程是;測量范圍是;允許基本誤差是;最大絕對誤差是。6、熱電偶溫度計中常用的冷端溫度補償方法有、五種。7、自動平衡電橋配熱電阻測溫時，采用連接，其連接導線的電阻規定為Qo二、

14、綜合題（62分）1、（15分）比較電子電位差計與電子平衡電橋在測量原理和結構上有哪些異同點。2、（15分）熱電偶測溫時，使用補償導線的目的是什么？它能否進行冷端溫度補償？如不能應如何處理？3、（12分）畫出審級控制系統的方框圖；分別說出副回路及主回路所起到的作用。4、（20分）工藝要求利用回流量來控制塔頂溫度t（簡單控制系統），為保證塔正常操作，回流量不允許中斷。 指出構成控制系統時的被控變量、操縱變量、主要干擾是什么？（4分） 在圖上畫出控制流程圖并確定執行器類型；（5分） 選擇控制器的作用方向；（3分） 畫出簡單控制系統方框圖；（4分）簡單說明該系統克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析控制

15、動作過程）c（4分）三、計算題（10分）計算下圖液位差壓變送器量程、測量范圍及遷移量（10分）已知：H=CH10mr|p=35kg/m3;g=10m/s2。不凝氣體化工儀表與自動化課程測試試題三答案一、（28分）1:測量、傳動放大、顯示。2:減少、減少、增力口。3：MB、偶然。4：放大系數、時間常數、滯后時間。5:800c、50850C、0.5%、4c。6:公式計算法、冰浴法、儀表機械零點調整法、電橋補償法、補償熱電偶。7:三線制、2X2.5。1、（15分）原理的相同點：都是利用滑動觸點位置的變化來反映被測溫度的大小。結構的相同點：放大器、可逆電機、同步電機、傳動機構結構的不相同點：檢測元件、

16、測量橋路。原理的不相同點：電子電位差計電子平衡電橋儀表平衡時橋路不平衡平衡測溫元件連接方式考慮冷端溫度補償熱電偶用補償導線接在對角線上熱電阻用三線制接在橋臂中電源直流直流或交流2、（15分）使用補償導線的目的是將熱電偶的冷端從溫度較高、波動較大的地方移到溫度較低、且相對穩定的地方。如果只使用補償導線還不能達到冷端溫度補償的目的，必須與其它方法配合起來使用。具體方法如下：熱電偶常用的冷端溫度補償方法有：公式計算法、冰浴法、儀表機械零點調整法和電橋補償法。3、（12分）下圖為審級控制系統的方框圖；副回路是克服作用于副對象的干擾，使副被控變量基本穩定，減少對主變量的影響；而主回路主要克服作用于主對象

17、的干擾，保證主被控變量穩定。-主常登，費送*4、（20分） 構成控制系統時的被控變量是塔頂溫度；操縱變量是塔頂回流量，主要干擾量是：進料的流量和溫度，回流的溫度和流量，加熱蒸汽量等。 控制圖見下圖1,執行器為氣關式。控制器為反作用方向。 簡單控制系統方框圖見下圖2。 該系統克服干擾的過程：當干擾作用使溫度t升高，測量大于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號增加，氣開閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降，回復給定。圖1三、(10分)AP=F+-P-=Hpg=3500HPa差壓變送器量程：35000(Pa)測量范圍：035000(Pa)遷移量：0(Pa)化工儀表與自動化課程測試試題四一、填空題(3

18、2分)1、表征控制規律的參數是、及。2、審級調節系統結構上有兩個回路，分別稱為回路和回路；有兩個被調參數，分別稱為參數和參數；有個調節參數。3、彈簧管壓力表是利用產生。被測壓力相平衡來測量的。4、不受被測介質物理性質影響的流量計是：>（說出三種即可）。5、差壓式流量計是利用原理進行測量流量的。6、電容式液位傳感器測量液位時，如測量高粘度導電介質則測量精度受的影響。7、分度號為S型的熱電偶，如果錯接了K型熱電偶的補償導線則產生的熱電勢會。如果補償導線的型號正確但正負接反，則產生的熱電勢會。8、電容式差壓變送器的測量部分是先將轉變成然后再變成作為轉換部分的輸入。二、綜合題（58分）1、（10

19、分）均勻控制系統和一般控制系統的異同點有哪些？怎樣實現均勻控制？2、（8分）從保證控制質量的角度，控制閥設計中應考慮哪幾個方面？閥的理想流量特性有哪幾種形式？3、（10分）控制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據已知參數，畫出P、PI的輸出響應曲線。已知：比例度6=200%已知：比例度6=100%積分時間Ti=2分輸入偏差1 'I2345'7（分）P輸的2 一11-.123451£分）PI輸因3一2-1 -I12345t（分）4、(20分)某列管式蒸汽加熱器，工藝要求出口物料溫度穩定在(90±1)C已知主要干擾為蒸汽壓力的波動。(1) 確定被控變量，并選擇

20、相應的測量元件。(2) 制定合理的控制方案。(3) 如物料溫度不允許過高，否則易裂解，試確定控制閥的氣開、氣(4)蒸汽原料T畫出控制流程圖與方框圖5、（10分）某化學反應器工藝規定操作溫度為400±2oC,考慮安全因素，調節過程中溫度偏離給定值不得超過6oC現設計運行的溫度定值調節系統，在最大階躍干擾下的過渡過程曲線如圖所示。問該過程的最大偏差、余差、衰減比、過渡時間（按被控變量進入新穩態值的±2%為準）和振蕩周期?；x表與自動化課程測試試題四答案36分）1題、（4分）回答要點：比例度積分時間微分時間2題、（4分）回答要點：主或第一副或第二主參數副參數一個3題、（4分）回

21、答要點：彈簧管位移4題、（4分）回答要點：電磁流量計旋渦流量計橢圓齒輪流量計5題、（4分）回答要點：節流6題、（4分）回答要點：虛假液位7題、（4分）回答要點：增加減少8題、（4分）回答要點：差壓位移電容變化量1、（10分）回答要點：均勻控制系統和一般控制系統的相同點：結構相同；不同點：目的和特點不同，其目的是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個變量間能互相兼顧和協調操作，特點是使兩個互相聯系的變量都在允許的范圍內緩慢地變化。均勻控制的實現可以從以下2方面來做：1）調節規律上采用P或PI,而不采用D調節，2）參數整定上比例度從小到大整定，且比例度（和積分時間）都較大。2、（8分）回答要點：控制閥

22、的設計應考慮：閥口徑的選擇、氣開氣關形式的選擇和流量特性選擇。理想流量特性有4種形式：1）直線特性2）等百分比特性3）快開特性4）拋物線特性3、（10分）回答要點：123451t（分）輸入偏差123451t（分）P輸出21223451t（分）PI輸出234、（20分）回答要點：被控變量為列管式蒸汽加熱器物料出口溫度，因測量溫度較低但精度較高選擇粕熱電阻為測量元件。干擾為蒸汽壓力，控制方案選用副參數為蒸汽壓力主參數為物料出口溫度的申級控制。原料T蒸汽TCPC控制閥選用的氣開式控制流程圖與方框圖如圖蒸汽25劑量值蒯嬴變送 主變量主測量.變送 W4、（10分）回答要點：由反應曲線可知：最大偏差 A=

23、45-40=5C余衰減比過渡時間：Ts=23min三、（10分）回答要點：差 C=41-40=1C1、 E1=ES(800,50)-E s(50,0) =(7.345-0.299)-0.299=6.747 (mV) E2=Ecd(800,0)-6.747= 7.345-6.747 =0.598(mV)三、計算題：（10分）計算下圖各熱電偶回路所產生的熱電勢（10分）。如圖為S型熱偶測溫線路，由于疏忽將其中第二段補償導線接反，求：輸入到顯示儀表的總電勢為多少？由于第二段補償導線接反引入的誤差是多少？化工儀表與自動化課程測試試題五填空題（36分）1、在階躍擾動作用下，自動控制系統的過渡過程有、.和

24、等基本形式。2、自動控制系統按按設定值的不同形式可分為、等控制系統。3、對象的數學模型就是04、液位變送器測量進行零點遷移時只改變,不改變5、在常用的熱電偶溫度計中，精度較高的是熱電偶，線性最好的是熱電偶，靈敏度較高的是熱電偶。6 .常用的熱電阻材料是,分度號是，線性好的是熱電阻，它適于測量溫度。7 .描述對象特性的三個參數是,如果時間常數越大，系統的響應速度,系統的穩定性。8 .差壓式流量計由、和組成。常用的標準取壓方式有和。9 .指出你所知道的幾種復雜控制系統二、綜合題（54分）1、（10分）在控制系統中如何得到執行器的類型？畫出執行器類型的簡單結構示意簡圖。2、（14分）比較差壓式流量計

25、與轉子式流量計的異同點。3、（10分）控制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據已知參數，畫出P、PI的輸出響應曲線。PI輸出己她刪觸=100%3積分歸間Ti=l分I123451t（分）輸入偏差13451t（分）P輸出2123451t（分）PI輸出23已知：比例度6=100%積分時間Ti=1分已知：比例度S=50%-14、 （20分）如圖為釜式反應器，釜內溫度通過改變冷卻劑流量的方式來控制。指出構成控制系統時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？ 如果冷卻劑壓力為主要干擾，選擇控制方案，在下圖中畫出控制流程圖； 選擇執行器的氣開、氣關類型； 畫出控制系統的方框圖； 簡單說明該系統克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析調節動作過程）22733三、計算題：（10分）10分）計算下圖熱電偶溫度計所產生的熱電勢以及溫度計所顯示的溫度（注：CD-S型熱電偶；C，D/-S型熱電偶補償導線；D50c50c25cC25c300cCD'25D50cC25'