化工仪表与自动化第五版第三章作业及答案

第三章

1．什么是真值？什么是约定真值？相对真值？

答：真值是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。

相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。

2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?

答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等。仪表的基本误差是仪表本身所固有的，它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。

使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确。这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差。所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值(真实值)之间存在着一个差值，这个差值称为测量误差。通常情况下，仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。

附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。如电源波动附加误差，温度附加误差等。

3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示?

答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标。反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。

反应时间的表示方法有两种。

(1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值。仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间。

(2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间。

4．什么是压力?它的法定计量单位是什么?

答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。它的法定计量单位是帕斯卡(简称帕)，

符号为P a 。

1Pa 就是1牛顿(N)的力作用在1平方米(2

m )面积上所产生的压力，即 1pa=1222211s

m kg m s m kg m N ?=??=- 1Mpa=1000kpa=6

10pa

5．写出其他压力单位与法定压力单位Pa(帕斯卡)之间的换算关系。

答：1毫米水柱(mm O H 2)一9．806375Pa ≈9．81Pa

1工程大气压(kgf ／2cm )一9．80665×410Pa ≈9．81×410Pa

1物理大气压(atm)一101325Pa ≈1．0133×510Pa

1巴(bar)=1000mbar=510Pa

6．什么叫绝对压力、表压及真空度?它们的相互关系是怎样的?

答：绝对压力 绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫

绝对压力。

表压力 当绝对压力大于大气压力时，绝对压力高于大气压力的数值称为表压力，简

称表压。

真空度当绝对压力小于大气压力时，绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压。

绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图3—1所示。

7．弹性压力表有哪些弹性元件?各有什么用途?

答：弹性压力表是压力测量中最广泛应用的一种仪表，它是根据各种弹性元件在被测介

质压力作用下产生弹性变形的大小来测量压力的。常用的弹性元件’有下列六种：单圈弹簧管、多圈弹簧管、(以上两种是测高压、中压、低压用的)、波纹膜片、膜盒、挠性膜片、波纹管(上述四种是测微压和低压用的)。

8．试述弹簧管压力表的基本工作原理。

答：弹簧管压力表是利用弹簧管在正压或负压的作用下，自由端产生位移，带动传动机

构使指针偏转，从而指示出压力值的。

9．霍尔压力传感器是怎样工作的?它为什么能将压力的变化线性地转换成霍尔电势?

答：霍尔压力传感器是利用弹性元件的变形位移，然后再利用固接在弹性元件位移部分的霍尔片在磁场中移动，使通过霍尔片的磁感应强度发生变化，从而引起霍尔电势的变化而工作的。它之所以能将压力的变化线性地转换成霍尔电势，是因为它将霍尔片放置在如图3—2所示的线性非均匀磁场中，霍尔片处于线性非均匀磁场的中间位置时，霍尔片左右两半所通过的磁通方向相反，大小相等，故在霍尔片左右两半产生的霍尔电势也是大小相等方向相反的，故导出端的总电势为零。当霍尔片随弹性元件的变形位移而发生位移后，霍尔片左右两部分所通过的磁通不仅方向不同，且大小也不相等，故其电势导出端的总电势不再为零，其大小与霍尔片位移有线性关系(因该磁场采用了特殊形状的极靴，使磁感应强度的分布呈线性规律)。这就是霍尔压力传感器能将压力的变化线性地转换成霍尔电势的原因。

10．什么叫应变片?如何用它来测量压力?

答：应变片是由排列成栅状的高阻金属丝、高阻金属箔或半导体粘贴在绝缘的基片上构成。上面贴有覆盖片(即保护片)，电阻丝两端焊有较粗的铜丝作引线，以便与测量电路连接。如图3—3所示。应用时，先将应变片牢固地粘贴在试件表面，使其组合成一体，这样当试件受力产生变形时，应变片随同试件表面一起变形，．从而引起电阻变化，变化值和应变片粘贴的构件表面的应变成正比，最后通过测量电路和转换电路，输出相应的电压和电流。

应变片是一种重要的测量敏感元件，它有很多品种系列。长的有几百毫米，短的只有0.2mm，有单片、双片、应变花和各种特殊形状的图案，可以用在高温、低温和其他各种场合，其用途主要在实验应力分析中测量应力，但也可以做成各种类型的传感器，如压力传感器、加速度计、线位移传感器等。

11．简述压阻式压力传感器的工作原理及特点。

答：压阻式压力传感器是基于单晶硅的压阻效应而工作的。当压力变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。它的特点是精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等。更可适应于恶劣的环境条件下工作，便于实现显示数字化。

12．什么是两线制?两线制有什么优点?

答：两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线即是电源线，又是信号线。与四线制(两根电源线，两根信号线)相比，两线制的优点是：

(1)可节省大量电缆线和安装费用；

(2)有利于安全防爆。

13．什么叫智能检测仪表?它有什么特点?

答：智能检测仪表就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的仪 表。例如，用带有温度补偿的电容传感器与微 处理器相结合，构成精度为0．1级的压力或差 压变送器，其量程范围为100 :1，时间常数在 0~36s 间可调，通过手持通信器，可对1500m 之内的现场变送器进行工作参数的设定、量程 调整以及向变送器加入信息数据。

智能型变送器的特点是：(1)可进行远程通信，利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择与标定，(2)精确度高，使用与维修方便I(3)通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能，因而提高了变送器的精确度，简化了调整、校准与维护过程；(4)使变送器与计算机、控制系统直接对话I(5)长期稳定工作能力强，每五年才需校验一次。

14．什么叫流量和总量?有哪几种表示方法?互相之间的关系是什么?

答：流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量，即瞬时流量。总量是在一段时

间内流过管道的流体流量的总和。

流量分体积流量、质量流量。单位时间内流过的流体以体积表示的，称为体积流量，常

以Q 表示。单位时间内流过的流体以质量表示的，称为质量流量，常以M 表示。它们之间的关系是：ρρM

Q Q M ==或

式中ρ——流体的密度。

15．什么是节流现象?标准的节流体有哪几种?应用最广泛的是哪种?

答：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生

差异的现象称为节流现象。

标准的节流件有三种：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。

应用最广泛的是标准孔板。它已有100多年的历史，至今它是世界上应用最广，最成

熟，测量较准确的测量工具。

16．试简述涡轮流量计的测量过程及其特点。

答：涡轮流量计是先将流体的流速(流量)转换为安装在管道内的涡轮的转速，然后通过

磁电感应转换器将其转换为相应电信号的频率来进行测量的。

涡轮流量计的特点是安装方便、测量精度高、可耐高压、响应快、可浈IJ 脉动信号、

输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。涡轮流量计的涡轮易磨损，因此一般应加过滤器。为使流向比较平稳，其前后应保证有一定的直管段。

17．试简述电磁流量计的工作原理及其特点。

答：电磁流量计是基于电磁感应定律工作的。它是将流体的流速转换为感应电势的大小来进行测量的。

电磁流量计的特点有：

（1)电磁流量计由于没有可动部件和插入管道的阻力件，没有使流体收缩和改变流体的流柬，所以压力损失小，也很少堵塞，对测量导电性液体是较为适用的。另外，由于电磁流量计的衬里和电极是防腐的，所以也用来测量腐蚀性介质的流量。

(2)电磁流量计流速测量范围很宽(0.5～10m／s)，口径从1mm到2m以上，反应快、惰性小。可用于测量脉动流体、双相流体以及灰浆等含固体颗粒的液体流量。

18．什么是漩涡流量计?简述其工作原理?

答：漩涡流量计又称涡街流量计也叫卡曼涡街流量计。它是利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分离型流量计。

当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时，若该物体的几何尺寸适当，则在物体的后面，沿两条平行直线上产生整齐排列，转向相反的涡列。涡列的个数，即涡街频率，和流体的速度成正比。因而通过测旋涡频率，就可知道流体的流速，从而测出流体的流量。

19．试述物位测量的意义及目的。

答：通过物位的测量，可以正确获知容器设备中所储物料的体积或重量；监视或控制容器内的介质物位，使它保持在一定的工艺要求的高度，或对它的上、下限位置进行报警，以及根据物位来连续监视或调节容器中流入与流出物料的平衡。所以，一般测量物位有两种目的：一种是对物位测量的绝对值要求非常准确，借以确定容器或储存库中的原料、辅料、半成品或成品的数量；另一种是对物位测量的相对值要求非常准确，要能迅速正确反映某一特定水准面上的物料相对变化，用以连续控制生产工艺过程，即利用物位仪表进行监视和控制。

20．根据工作原理不同，物位测量仪表有哪些主要类型?它们的工作原理各是什么?

答：按其工作原理主要有下列几种类型。

(1)直读式物位仪表这类仪表主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。它们是利用连通

器的原理工作的。

(2)差压式物位仪表这类仪表又可分为压力式物位仪表和差压式物位仪表。它们是利

用液柱或物位堆积对某定点产生压力的原理而工作的。

(3)浮力式物位仪表这类仪表又可分为浮子带钢丝绳或钢带的、浮球带杠杆的和沉筒

式的几种。它们是利用浮子的高度随液位变化而改变或液体对浸沉于液体中的浮子(或沉筒)的浮力随液位高度而变化的原理来工作的。

(4)电磁式物位仪表这类仪表可分为电阻式(即电极式)、电容式和电感式等几种。它们是把物位的变化转换为一些电量的变化，通过测出这些电量的变化来测知物位的。另外，还有利用压磁效应工作的物位仪表。

(5)核辐射式物位仪表这类仪表是利用核辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度而

变化的原理而工作的，目前应用较多的是7射线。

(6)声波式物位仪表这类仪表可以根据它的工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式几种。它们的原理是：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化就可以测知物位。

(7)光学式物位仪表这类仪表是利用物位对光波的遮断和反射原理而工作的。它利用的光源可以是普通白炽灯光，也可以是激光。

21．什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?

答：在使用差压变送器测量液位时，一般压差p?与液位高度H之间的关系为：

ρ。这就是一般的“无迁移”的情况。当H＝o时，作用在正、负压室的压力是p

?=H g

相等的。

实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液。如图2—1所示。

设被测介质密度为1ρ，隔离液密度为2ρ：(通常21ρρf )，此时正、负压室的压力分别

为：11210

2220p h g H g p p h g p ρρρ=++=+

正负压室间的压差为：

12

12102201212()p p p h g H g p h g p H g h h g

ρρρρρ?=-=++--=--

当H=0时，212()0p h h g ρ?=--≠，此为“有迁移”情况。

若采用的是DDZ —Ⅲ型差压变送器，其输出范围为4～20mA 的电流信号。“无迁移”时，

H ＝0，p ?＝0，变送器输出0I ＝4mA ；max max 0,,20H H p p I mA =?=?=。“有迁移”时，H ＝0，max max 0 p<0,<4mA ;H=H ,p<,I =20mA p ???0则I 为了使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得当H ＝0时，

max 0H=0,=4mA ;H=H ,I =20mA 0I 。可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差

212()h h g ρ-的作用，此为“零点迁移”方法。这里迁移弹簧的作用，其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。

22．试述温度测量仪表的种类，各使用在什么场合？

答：按照测量方式的不同，温度测量仪表可以分为接触式与非接触式两类。前者测温元

件直接与被测介质接触，这样可以使被测介质与测温元件进行充分的热交换而达到测温目的。后者测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。

接触法测温时，直接测得被测物体的温度，因而简单、可靠、测量精度高。但由于测温

元件与被测介质需要进行充分的热交换，因而产生了测温的滞后现象，对运动状态的固体测温困难较大。另外，测温元件容易破坏被测对象温度场，且有可能与被测介质产生化学反应。由于受到耐高温材料的限制，也不能应用于很高的温度测量。

非接触法只能测得被测物体的表观温度（亮度温度、辐射温度、比色温度等），一般情

况下，要通过对被测物体表面发射率修正后才能得到真实温度。而且，这种方法受到被测物体到仪表之间的距离以及辐射通道上的水气、烟雾、尘埃等其它介质的影响，因此测量精度较低。非接触法测量在原理上不受温度上限的限制，因而测量范围很广，由于它是通过热辐射来测量温度的，所以不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快，可以用来测量运动物体的表面温度。

23．热电偶温度计为什么可以用来测量温度?它由哪几部分组成?各部分有何作用?

答：热电偶温度计是根据热电效应这一原理来测量温度的。

如图2—2所示。

图2-2 热电偶测温原理

A 、

B 为两种不同材料的金属导体，若把两根导体两端焊接在一起，形成闭合回路。由

于A 、B 两种不同的金属，它们的自由电子密度不相同，则在两接点处形成了两个方向相反的热电势(设t

00(,)()()AB AB E t t e t e t =-当A 、B 材料确定后，热电势0(,)E t t 是接点温度t 和0t 的函

数之差。若一端温度0t 保持不变，即0()AB e t 为常数，则热电势0(,)E t t 就成为另一端温度t + + _ _ + _ A B 0()AB e t

()AB e t

的单值函数了。若t 就是被测温度，那么只要测出热电势的大小，就能判断测温点温度的高低。这就是利用热电现象来测量温度的原理。

热电偶温度计由三部分组成：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线。如图

2-3所示。

热电偶是系统中的测温元件，测量仪表3是用来检测热电偶产生的热电势信号的，可

以

采用动圈式仪表或电位差计，导线2用来连接热电偶与测量仪表。为了提高测量精度，一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿。

图2-3 热电偶温度计测温系统示意图

1—热电偶；2—导线；3—测温仪表

24．常用的热电偶有哪几种?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明

使用补偿导线时要注意哪几点?

答：工业上常用的热电偶有如下几种：铂铑—铂铑—热电偶(也称双铂铑热电偶)；铂铑

—铂热电偶；镍铬—镍硅(镍铬—镍铝)热电偶；镍铬—康铜(镍铬—铜镍)热电偶。

在实践中，人们找到了适合与各种型号的热电偶配用的补偿导线。详见下表

3

由热电偶测温原理知道，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单

值函数。在实际应用中，由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而且冷端又暴露在空间，易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。当然也可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但是这样做会多消耗许多贵重金属材料。解决这一问题的方法是采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这种专用导线称为“补偿导线”。

在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配，极性不能接错，热电偶与补偿导线连接端

所处的温度不应超过100℃。

25．用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种?

答： 采用补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低

和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是o ℃。而工业上常用的各种热电偶的温度—热电势关系曲线是在冷端温度保持为o ℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于o ℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持为o ℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。

冷端温度补偿的方法有以下几种：(1)冷端温度保持为o ℃的方法，(2)冷端温度修正方

法；(3)校正仪表零点法；(4)补偿电桥法；(5)补偿热电偶法。

26．试述热电阻测温原理?常用热电阻的种类? 0R 各为多少?

答： 热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量

的，其电阻值与温度关系如下：

00[1()]t R R t t α=+-

可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化，只要设法测出电阻值的变化，就

可达到温度测量的目的。

工业上常用的热电阻有以下几种：铂电阻（WZP 为新型号，WZB 为旧型号）；铜电阻

（WZC 为新型号WZG 为旧型号）。

目前工业上使用的铂电阻有两种：一种是0R =10Ω（0R 是指温度为0

0C 时的电阻值）；另外一种是0R =100Ω。

工业上使用的铜电阻也有两种：一种是0R =50Ω；另一种是0R =100Ω。

27．热电偶的结构与热电阻的结构有什么异同之处？

答： 热电偶的结构模型有普通型、铠装型、表面型和快速型四种。热电阻的结构型式

有普通型、铠装型和薄膜型三种。

普通型热电偶由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成；普通型热电阻由

电阻体、保护套管和接线盒等主要部分组成，其中，保护套管和接线盒与热电偶的基本相同，中心元件电阻体与热电偶的热电极不同。

铠装型热电偶的结构与铠装型热电阻的结构完全不同。

28．什么叫绝对误差、相对误差各引用误差？

答：（1）绝对误差 对同一参数进行测量时，仪表指示值x 与标准表的指示值0x 之差

称为绝对误差?，即0x x ?=-标准表的指示值0x 称作为标准值或真实值。

绝对误差的单位与指示值的单位相同，有正、负之分。符号为“+”时，表示指示值高

于标准值；符号为“—”时，表示指示值低于标准值。

（2）相对误差 绝对误差的大小并不能完全精确地判断测量的准确程度。原因是，同

样的绝对误差，相对于很大的被测量来说是小的，甚至可以忽略不计，但相对较小的被测量来说，则是很大的，应引起足够多的重视，这样就引出了相对误差。仪表某点指示值的相对误差δ就是该点的绝对误差与该点的标准值之比的百分数，可表示为：000

100x δ?=

? 相对误差没有单位。

（3）引用误差 即折合误差，又称相对百分误差。它是校验过程中仪表的最大绝对误

差相对仪表标尺范围（量程范围）的百分数。如用m δ表示相对百分误差，则max 000012

100m K x x δ?=?=- 式中 max ?——最大绝对误差；1x ——仪表的测量上限；2x ——仪表的测量下限。

29． 检定一块1.5级刻度为0~100Pa 的压力表,发现在50 Pa 处的误差最大,为1.4 Pa,其它刻度处的误差均小于1.4 Pa,问这块压力表是否合格?

解： 该表的最大引用误差m δ为0000001.4100 1.4 1.51000

m δ=?=-p

所以,这块压力表合格.

化工仪表及自动化总复习题目及答案

10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案 第一章自动控制系统基本概念 一、基本要求 1、掌握自动控制系统的组成,了解各组成部分的作用以及相互影响与联系; 2、掌握自动控制系统中常用术语,了解方块图的意义及画法; 3、掌握管道及控制流程图上常用符号的意义; 4、了解控制系统的分类形式,掌握系统的动态特性与静态特性的意义; 5、掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下,过渡过程的形式与过渡过程的品质指标。 二、常用概念 1、化工自动化的主要内容:化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护与自动控制等方面的内容。 2、自动控制系统的基本组成: 被控对象与自动化装置(测量元件与变送器、控制器、执行器)。 3、被控对象:在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象,简称对象。 4、被控变量:过程内要求保持设定数值的物理量。 5、操纵变量:受控制器操纵的,用以克服干扰的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。 6、干扰作用:指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。 7、设定值:被控变量的设定值。 8、偏差:个别测定值与测定的平均值之差。 9、闭环系统:指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。 10、开环系统:指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。 11、控制系统的过渡过程:一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下,从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。 12、反馈:把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。 13、负反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相反,即偏差信号为两者之差,这种反馈叫做负反馈。 14、正反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相同,反馈信号使原来的信号增强,这种反馈叫做正反馈。 三、问答题 1、控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。答: 开环自动控制系统:操纵变量可以改变被控变量,但被控变量对操纵变量没有影响。 闭环自动控制系统:操纵变量可以改变被控变量,被控变量又对操纵变量产生影响。

化工仪表及自动化知识点(供参考)

1、方框图四要素：控制器、执行器、检测变送器、被控对象。 2、自动控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 3、控制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、实验建模。 5、操纵变量：具体实现控制作用的变量。 6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。 7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。 8、被控对象：承载被控变量的物理对象。 9、比例度：是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，即100%/min max min max ?--=）（p p p x x e δ。 10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。 允许相对误差100%-?±=测量范围下限值 测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 11、变差：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。 12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。 13、灵敏限：是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 14、表压＝绝对压力－大气压力； 真空度＝大气压力－绝对压力。 15、压力计的选用及安装： （1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。 （2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的安装。 16、差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小（恒节流面积，变压降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小（恒压降，变节流面积）。

(完整word版)合肥学院化工仪表及自动化期末复习题(必考)

合肥学院化工仪表及自动化复习题（14——15年度） 1.如图所示为一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定。试问控制阀应该选择气开式还是气关式？为啥？ 答：一般情况下，应选气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。 2.当DDZ —Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA 下降到8mA ，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 解： 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少，∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 3、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？该系统的控制通道是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图蒸汽加热器温度控制 解：蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 mA e 4)420(%)25%50(=-?-= mA p 4812=-=%100%10044%100%1001=?=?=?=p e K p δ

被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。 可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。 控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。 该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差A =81.5-81=0.5（℃）； 由于B =81.5-80.7=0.8（℃），B '=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰减比n =B :B '=0.8:0.2=4； 余差C =80.7-81= -0.3（℃）。 4、下图为一自动式贮槽水位控系 统。试指出系统中被控对象、 被控变量、 操纵变量是什么？试画出该系统的方块图。试分析当出水量突然增大时，该 系统如何实现水位控制？ 解：①该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。②贮槽水位控制方块图如图所示。 ③当贮槽的出水量突然增大，出水量大于进水量，使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与进水量之差随之减小，水位下降变缓，直到进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。 5、如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对进水 贮槽 杠杆 针形阀浮球 贮槽水位控制系统 出水

化工仪表及自动化第四版答案(终极版)

工仪表及自动化（自制课后答案终极版） 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？ 答：化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。 它的重要意义如下 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答：①自动检测系统，利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分②自动信号和联锁保护系统，对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是生产过程中的一种安全装置 ③自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。 ④自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况，也不能判断操纵变量的校正作用是否适合实际需要。也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。开环系统中，被控变量是不反馈到输入端的。闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况，有针对性的根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近与所希望的状态。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。 9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象。 生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。 工艺上希望保持的被控变量即给定值。 具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ 答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。 负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。

化工仪表及自动化考试试题汇总及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一 一、填空题（36分） 1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。 3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。 4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差 ____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通 道的放大倍数（增益）。 6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。 9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号围是0~10mA。 二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答： 在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。 2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？ 答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。 ②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶 ③ 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。 计算法：E AB（t，0）＝E AB（t，t0）＋E AB（t0，0） 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0 补偿电桥法：用电桥产生E AB（t0，0）与E AB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

《化工仪表及自动化》云南民族大学期末复习试题及答案

《化工仪表及自动化》期末复习题 班级：姓名：学号： 试题： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度表示，即之差。 2．差压式液位计在使用中会出现、和三种零点迁移问题。 3．差压式流量计通常由、以及组成。 4．温度计是把温度的变化通过测温元件转化为热电势的变化来测量温度的，而温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。 5．用来评价控制系统性能优劣的衰减振荡过程的品质指标分别是最大偏差（或超调量）、、、和振荡周期（或频率）等。 6．描述简单对象特性的参数分别有、和。7．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 8．前馈控制的主要形式有和两种。 9．衰减振荡过程的品质指标主要有、、、、振荡周期等。 10．对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越大则积分作用越；微分时间越大，则微分作用越。 11．根据滞后性质的不同，滞后可以分为和两类。 12．测量仪表的量程是指与之差。

13．按照使用能源的不同，工业仪表可以分为、两类。 14．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 15．按照测量原理的不同，压力检测仪表可以分为、、、等。 16．用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 17、气动仪表的信号传输，国际上统一使用的模拟气压信号；DDZIII型电动仪表国际上规定的统一标准信号制是。 18．化工自动化的主要内容有、、自动操纵和开停车系统、。 19．选择性控制系统可分为、和混合型选择性控制系统，对于选择性控制系统要注意防止现象的发生。 20、常见的传热设备有、、等。 21．两种常用的均匀控制方案包括、。 22．速度式流量计中，应用原理测量流体流量的仪表为电磁流量计，根据“卡曼涡街”现象测量流体流量的仪表为，而差压式流量计体积流量大小与其所测得差压的（平方/平方根）成比例关系。 23．比例度对过渡过程的影响规律是比例度越，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大，比例度越，余差减小，但过渡过程曲线越振荡 24、工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用或真空度表示。 25．某换热器温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1所示，温度给定值为200℃，该控制系统的最大偏差为，余差为，衰减比为。

(带答案版)化工仪表及自动化习题

化工仪表及自动化习题（2014） 一.填空题。 1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器（中心环节）和执行器组成。 2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：①非周期衰减过程；②衰减振荡过程；③等幅振动过程；④发散振荡过程几种基本形式。 3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。 5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、抛物线流量特性、对数流量特性、快开特性等几种。 6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有参量模型和非参量模型两大类。 。 7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如，直流电流4~20mA、空气压力 ~都是当前通用的标准信号。 8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。 9.热电阻温度计主要是测量 500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。 10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。 11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。 12.为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动控制和自动操纵等方面的内容。 13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。 14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为。 ` 15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表，利用霍尔效应实现位移-电势的线性转换。 16.转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称浮子流量计、面积式流量计，适用于测量管径20mm以下管道的流量。据指示形式与传送信号不同分指示式、电远传式、气远传式转子流量计三种。通过转子流量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态（20℃，）下用水或空气标定。 二、名词解释

化工仪表自动化试题

化工自动化仪表作业试题一 1、变浮力式液位计主要是沉筒式液位计,在结构上,有位移平衡式、力平衡式和带差动变压器的沉筒液面计三种类型。正确答案：对(物位计) 2、当生产装置出现危险信号时,能够输出正确的信号,阻止危险的发生、阻止事故的扩大化或减轻事故的后果,起这样作用的系统叫()。A（控制系统） A、安全仪表系统 B、计算机控制系统 C、集散控制系统 3、热电偶或补偿导线断路时,电位差计的示值是不动的;而有“断偶”保护的仪表示值为仪表上限。对（温度检测仪表） 4、()适用于大口径、大流量、低压力、不干净三介质。正确答案：C（阀门） A、单座阀 B、套筒阀 C、蝶阀 5、DCS控制站的扫描周期在组态时应设定得越短越好。错（控制系统） 6、按结构形状分类,PLC可分为整体式和分散式两种。错（可编程控制器） 整体式和模块式 7、串级控制系统利用主、副两个控制器串起来在一起来稳定()。A A、主参数 B、副参数 C、主对象 8、当测量脉动压力时,正常操作压力最高不得超过测量上限的1/2。错（检测仪表—压力） 9、导体的电阻率是与材料性质有关的物理量。对（电工学） 10、各种皮带运输机、链条机的传动部位,除安装防护罩外,还应有安全防护绳。对（机械知识） 11、强制对流传热的速率比自然对流传热速率()。正确答案：B（化工原理） A、相同 B、快 C、慢 12、熔断器的主要元件是熔体。对于工作电流稳定的电路(如照明电路),熔体的额定电流应略微小于负载的工作电流。错（电工学） 13、位置变送器是将执行机构输出轴的()转换成4~20毫安反馈信号的装置。正确答案：C（控制仪表） A、位移变化量 B、振动 C、位移 14、在实际应用中,调节阀既与管道串联又与管道并联,其工作特性曲线会发生很大变化。对（）（控制仪表） 15、转子流量计的转子是用不锈钢、铜、铝合金、有机玻璃、聚四氟乙烯、塑料等材质制作的;根据被测介质的物理化学性质和量程大小来选择不同材料及不同形状的转子。对（检测仪表—流量） 16、泵体的温度太高,将会导致输送介质在泵体内发生汽蚀现象。正确答案：对（化工原理） 17、当调节阀与管道串联时,其可调比变大。正确答案：错（控制仪表） 18、电磁流量传感器的直管段要求比大部分其他流量计的直管段要求低。对（检测仪表—流量） 19、浮球液位计的结构是一机械杠杆系统,所以平衡锤在中间时,实际液位在中间。对（检测仪表—物位） 20、浮筒式液位计属于变浮力式液位计,浮球式液位计属于恒浮力式液位计。对

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器_、_执行器_、—测量变送_和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有—压力__、—流量—、—温度_、—液位—等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是?；电动型标准信号范围是_ 4~20mA 。 5、常用的标准节流件有孔板和______ 。 6、？?检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、？?按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8、常用的热电阻材料是___ 铜、铂_____，分度号是_Cu50 Cu100_、Pt50 Pt100 _线性 好的是—铜_热电阻，它适于测量__低—温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为—定值控制系统_、_随动控制系统_________、__ 程序 控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有—分程控制、串级控制和比值控制__。 12、液位控制一般采用—比例调节规律，温度控制一般采用比例积分微分调 节规律。 1、DCS控制系统是_______________________ ■勺简称。 2、DCS控制系统基本是由____________ , _____________ 及 ______________ 成。 1、某压力仪表的测量范围是100?1100Pa,其精度为级，贝U这台表的量程是多少最大 绝对误差是多少 答：① 1000Pa ②土5Pa 2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900 ±0)C。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最

化工仪表及自动化课后习题答案

第1章自动控制系统基本概念 P16 1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2、一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 3、闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统. 开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 5、p7 6、PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 7、方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 8、测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去。执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 9、被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 10、控制作用是对在受到外界干扰影响偏离正常状态后，回复到规定范围内。干扰作用是引起被控变量偏离给定值，除操控变量以外的各种因素。 11、该温度控制系统的方块图 题解1-11图反应器温度控制系统方块图 其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。 若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 12、反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），则叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。负反馈可以减小非线性失真。因为引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入波形叠加，因此净输入信号成为正半周小，负半周大的波形，此波形放大后，使其输出端正、负半周波形之间的差异减小，从而减小了放大电路输出波形的非线性失真。 13、在11题 15、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 16、在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态。∵干扰是客观存在的，是不可避免的。一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常的工艺生产状态。这就需要通过自动化装置不断施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺所要求的技术指标上。一个正常工作的自动控制系统，总受到频繁的干扰作用，总处在频繁的动态过程中。∴了解系统动态更为重要。 17、阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其

化工仪表自动化试题

化工仪表自动化试题文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

化工自动化仪表作业试题二 501、在单位时间内通过管道(或设备)某一截面流体的数量称为瞬时流量,通常称为流量。正确答案：对 502、正弦交流电的周期与频率的关系是()。正确答案：B A、正比例关系 B、反比例关系 C、互为倒数关系 503、CENTUMCS3000系统的现场控制单元FCU中,V网接口单元上的RCV 亮时表示在接受V网来的数据,所以正常时该灯处于常亮。正确答案：错504、EJA智能变送器零点和量程的调整需由通讯器设置。正确答案：错505、安全用电的原则是两“不”,即()。C A、不接触低压带电体,不接触高压带电体 B、不靠近低压带电体,不靠近高压带电体 C、不接触低压带电体,不靠近高压带电体 506、阀位控制器可以与各类调节阀配套使用,用来显示调节阀行程的上 限和下限。正确答案：对 507、机泵盘不动车的主要原因是泵或电机出现机械故障。正确答案：对508、结构化编程把过程要求的类似或相关的功能进行分类,并试图提供 可以用于几个任务的通用解决方案。向指令块提供有关信息(以参数方式),结构化程序能够重复利用这些通用模块。对 509、笼式阀的可调比大、振动小、不平衡力小、()互换性好,可得到不 同的流量特性。B A、阀芯 B、套筒 C、阀体 510、帕斯卡Pa的定义:1()的力均匀而垂直作用在1平方米(㎡)单位面 积上所产生的压力就是1帕斯卡(Pa)。正确答案：A

A、 1牛顿 B、 1千克/〔厘米〕 C、公斤/〔厘米〕 511、气开阀无信号时,阀处于全开位置,气关阀则处于全关位置。正确答案：错 512、选择控制是一种()。正确答案：C A、随动控制 B、联锁保护控制 C、软限安全控制 513、DCS开发的网络结构和OPC技术的应用,可以使DCS系统毫无困难地与工厂管理网络连接,实现信息共享,提高管理质量。正确答案：对514、不能称为调节阀的辅助装置的是()。正确答案：D A、减压装置 B、阀门定位器和手轮 C、转换器 515、醋酸遇到明火既不会燃烧又不能助燃,也不会发生爆炸。正确答案：错 516、控制通道的特性与自动化装置有关而不受对象特性的影响。错517、能够克服高压差的阀门是()。正确答案：A A、直通双座调节阀 B、直通单座调节阀 C、蝶阀 518、同一温度下,相同规格的四段导线,导线的电阻最小的是()。B A、铜 B、银 C、铝 519、由于积分控制作用变化缓慢,容易使被控变量长时间偏离给定值,因此积分作用很少单独使用。正确答案：对 520、CENTUMCS3000系统中,对控制回路进行操作时,如果操作方式为串级(CAS)模式,则给定值(SV)允许改变。错 521、常用的阀位发信装置主要有阀位传送器、阀位开关两种。对 522、除薄膜式和活塞式执行机构外,还有()执行机构。C

化工仪表及自动化知识点整理

化工仪表及自动化 试卷分值分布： 一、单选题（2分10=20分）二、填空题（2分×5 =10分）三、简答题（5分5=25分）四、计算题（10分3=30分）五、综合分析题（15分×1=15分） CH1 1.自动控制系统的主要组成环节各组成环节的作用 控制系统的4个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象（ 检测仪表(测量变送环节)：感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)。控制器：将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值相比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定信号(气压或电流信号)发送给执行器。执行器：能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变注入(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。 2. 3.~ 4.自动控制系统的分类 (1)按被调参数分类：流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等； (2)按调节规律分类：比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调节； (3)按被调参数的变化规律分类：定值调节系统(给定值为常数)、随动调节系统(给定值为变数， 要求跟随变化)和程序控制调节系统(按预定时间顺序控制参数) (4)按信号种类分类：气动调节系统，电动调节系统 5.自动控制系统的过渡过程形式 过渡过程：受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态 的过程。 ' 阶跃干扰作用下几种典型的过渡过程： 非周期(振荡)衰减过程(允许) 衰减振荡过程(允许) 单调发散(非振荡)过程(不允许) 被控对象 测量变送装置 － z ; 给定值 x 偏差 e 控制器输出 p ： 操纵变量 p 被控变量 y f 干扰作用 测量值

化工仪表及自动化期末总复习题库 - 答案

一是非题 （）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题

化工仪表及自动化课后答案

1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 ?? 实现化工生产过程自动化的意义： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2、化工自动化主要包括哪些内容？ 一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？ 解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 题1-5图加热器控制流程图 解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-30 7、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器； 控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去 执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 7.方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？ 解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。 被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 8.测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保 持的给定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。执行器：能自动地根据控制器送来 的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 Ex9.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。被控变量：被控对象

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1MPa；电动型标准信号范围 是4~20mA。 5、常用的标准节流件有孔板和喷嘴。 6、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线 性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__ 程序控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有＿＿分程控制＿、串级控制＿和＿比值控制＿＿。 12、液位控制一般采用＿比例＿＿调节规律，温度控制一般采用＿比例积分微分调节规律。 1、D CS控制系统是______________________的简称。 2、D CS控制系统基本是由____________,____________以及____________组成。 1、某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？最 大绝对误差是多少？ 答：①1000Pa ②±5Pa

2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900±10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏 离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图A所示。试求最大偏差、衰减比和振荡周期等过渡过程品质指标，并说明该控制系统是否满足题中的工艺要求。 图A 过渡过程曲线 解：由过渡过程曲线可知 最大偏差A=950-900=50℃ 衰减比第一个波峰值B=950-908=42℃ 第二个波峰值B'=918-908=10℃ 衰减比n=42:10=4.2 振荡周期T=45-9=36min 余差C=908-900＝8℃ 过渡时间为47min。 由于最大偏差为50℃，不超过80℃，故满足题中关于最大偏差的工艺要求。 2.锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水位进行严格的控制。图B是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求： (1)画出该控制系统方块图； (2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？

化工仪表及自动化作业参考答案

第一章自动控制系统基本概念 1?什么是化工自动化？它有什么重要意义？ 答:在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动 地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2. 化工自动化主要包括哪些内容？ 答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。 3. 自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？ 答:自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。 在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(如气压信号或电压、电流信号等)。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号(如气压信号或电流信号)发送给执行器，执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流人(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。 什么叫操纵变量？ 受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。(或：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量) 4. 闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。 闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。如图1-1 ( a)即是一 个闭环自动控制。图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控 变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。 葵汽 (a) (b) 图1-1闭环自动控制基本结构 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看， 未构成闭合回路。 开环控制系统分为两种，一种按设定值进行控制，如图1-2 (a)所示。这种控制方式的操纵变量(蒸汽流 量)与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随其变化进而改变被控变量。另一种是按扰 动进行控制，即所谓前馈控制系统，如图1-2 (b)所示。这种控制方式是通过对扰动信号的测量，根据其变 化情况产生相应控制作用，进而改变被控变量。