10石化班《化工自控仪表识用与操作》历年考试复习题

扬州工业职业技术学院11-12-2学期
《化工自控仪表识用与操作》考试复习题
10石化班专用
一、单项选择题
1．自动控制系统通常使用的是一种具有负反馈闭环信号系统，其中的反馈作用将使原来的信号变化：
减弱
2．热电偶用于温度测量，是因为热电偶的端点会产生接触电势。

热电偶的端点接触电热仅和下列哪类因素有关：
仅和两金属的材料及接触点的温度有关
3. 各种控制规律及其组合中，只要含有下列哪一种控制规律，即可达到无余差：
积分控制
4．生产中，控制阀的附近常常有管道与控制阀串联或并联，然而，串、并联管道后对控制阀本身的调节范围是有影响的，请选择下列正确的答案：
串、并联管道都会使阀的可调范围降低，并联管道更为严重
5．一个简单控制系统包含“测量变送”、“控制器”、“执行器”及“控制对象”四个环节。

它们每个环节都存在着控制方向为正、负的问题。

如果要组成一个正确的简单控制系统，下列哪种组合(按上述顺序)是可行的：
正、负、负、负
6．测量过程中，测量信号的传送滞后对控制系统的影响与对象控制通道的滞后相同，应尽量减小。

所以一般测量信号以气压信号传送时，管路不能太长。

通常管路长度的取值范围要求为：
小于50m
7．控制系统中，控制器、测量元件及变送器、执行器和控制对象都存在各自的“正”、“负”作用方向。

它们的方向是这样规定的：
当某个环节的输入增加时，其输出也增加，则称该环节为“正作用”
8．为保证测量精度，压力表选用时，其测量范围有一定规定，在测量稳定压力时，其最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，其最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限的3/5。

另外，被测压力的最小值应不低于仪表满量程的：
1/3
9．控制过程中能够适用于控制容量滞后较大、负荷变化大且控制质量要求较高的控制对象的控制系统是：
比例积分微分控制系统
10．控制器控制规律就是控制器的输出信号p与偏差信号e的关系，素有反应快，并有超前控制之称的控制规律是：
微分控制
11．如果控制过程过渡曲线为一非周期振荡衰减曲线，并最终达到新的稳态值。

那么其第一个峰与新稳态值的差与第二个峰与新稳态值的差之比，通常称为该控制曲线的：
衰减比。

12．热电阻温度计一般适用测量中低温区，这个中低温度的上限值一般为：500℃
13．阀门的气开、气关式是这样规定的，有压力信号时阀关，无压力信号时阀开为：气关式阀
14．为保证测量精度，压力表选用时，其测量范围有一定规定，在测量脉动压力时，其最大工作压力不应超过测量上限值的：
1/2
15．自控系统中能将被控变量的测量值与给定值相比较，得出偏差。

再根据偏差进行一定的运算，并将运算结果以一定的信号形式送出，这种装置称为：
控制器
16．有些控制规律其输出不能反应偏差的大小，因而不能单独使用，这一控制规律是：微分控制规律
17．某一控制作用的输出变化量p与输入偏差e的积分成正比，这一控制规律称为：积分控制规律
18．个完整的自动控制系统需要包括的环节：
控制对象和自动化装置
19．能够消除余差，但控制动作缓慢的是哪种控制规律：
积分控制
20．自控系统中能接收前一个环节送来的控制信号，自身动作的结果能直接改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内，这种装置称为：执行器
21．测量压力的压力表分为普通型和特种型，通常表内压力管用铜材做成的压力表不可用于：
氨用压力表
22．化工生产管道中为便于控制阀的检修和其它目的，常在控制阀的附近串联或并联适当管道。

当安装了某些串、并联管道后，将会改变原有控制阀的放大系数。

串、并联管道将使控制阀的放大系数变化为：
串、并联都减少
23. 自动控制系统一般不使用具有正反馈的信号循环系统，因为正反馈作用能使原来的信号变化：
增强
24．下列答案错误的是：
积分控制规律控制动作迅速，控制及时
25．一个简单控制系统，通常“测量元件及变送器”，其作用方向一般都是“正”的，因为当被控变量增加时，其输出量一般也是增加的。

所以在考虑整个控制系统时，可不考虑测量元件及变送器的作用方向(总是正的)，只需要考虑“控制器”、“执行器”和“被控对象”三个环节的作用方向，下列正确答案是(按上述顺序)：
后三个按“负、负、负”组合，整个系统将开成“负反馈”控制系统
26．在串级控制系统中，有两个闭合回路，使用了两个控制器，称为“主”、“副”控制器，它们的工作关系如下：
主、副控制器是串联工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值
27．在一个安装好的控制系统中，除“测量及变送”环节的方向一般确定为正作用外，而“对象”、“执行器”和“控制器”的作用方向则要由具体情况来确定，即由“工艺机理”、“工艺安全条件”和“负反馈系统”来分别对应确定三者的作用方向。

这种决定方向的对应关系应为：
工艺机理决定“对象”，工艺安全条件决定“执行器”，“负反馈”决定“控制器”28．自动控制中的过渡过程其品质的好坏，很大程度上取决于：
控制对象的性质和自动装置的选择和调整
29．阀门的气开、气关式是这样规定的：
有压力信号时阀关，无压力信号时阀开为气关式阀
30．比例控制器中其比例度(与放大能力相反)的大小对过渡过程曲线的振荡平稳程度及余差影响很大，它们的关系如下：
比例度越大，过渡过程曲线越平稳，余差也越小
31．控制过程曲线(过渡曲线)形状与控制器的比例度(与放大系数相反)密切相关。

过渡曲线出现等幅振荡时的比例度称为临界比例度。

请选择下列正确说法：
比例度小于临界比例度，才可能出现发散振荡。

32．自控系统中有一种变量是受执行器来直接调节的，其调节的目的是使被控变量维持在一个稳定的目标值上或附近。

这个变量称为：
操纵变量
33．热电偶、热电阻均可用来测量温度，与它们配套使用的指示型动圈仪表是XCZ-101和XCZ-102。

它们的关系如下：
XCZ-101是与热电偶配套的使用的，XCZ-102是与热电阻相配套的
34．测量流量时，以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量大小(即恒压降，变节流面积)的流量计，称为：
转子流量计
35．评价控制系统过渡过程的质量习惯上采用下列几个品质指标：(1)、最大偏差或超调量，(2)、衰减比，(3)、余差，(4)、过渡时间，(5)、振荡周期或频率等。

其中理想过渡过程的衰减比应该是：
1/4~1/10
36．控制阀安装在管路中，其调节范围常常受很多因素影响，除了阀本身的因素外，不同的安装管路也会有影响，常使控制阀的可调范围降低的管路是：
串联、并联管路都会使其降低
37．工业上常用的控制器主要有三种控制规律：(1)、比例控制规律，(2)、比例积分控制规律，(4)、比例积分微分控制规律。

连同(4)、比例微分控制规律，这四种控制规律它们的简写(按顺序)分别为：
P、PI、PID、PD
38．压力传感器和压力变送器的作用都是把压力信号检测出来，并转换成电信号输出。

下列说法正确的是：
输出的电信号变换为标准信号时，称为压力变送器。

39．仪表测量时，正反行程间仪表指示值的最大绝对差值与仪表量程之比的百分数，即表示：
仪表的变差
40．自控系统中有多个描述对象的特性参数，其中有一个参数，其值的大小将影响控制过渡过程曲线的振荡幅度，且其值越小，曲线越振荡，过小时，曲线甚至可出现发散振荡。

这个特性参数是：
比例度δ
41．自动控制系统使用的是使一种使被控变量具有：
负反馈的闭环系统
42．为保证测量精度，压力表选用时，其测量范围有一定规定，在测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限的：
3/5
43．评价控制系统过渡过程的质量习惯上采用下列几个品质指标：(1)、最大偏差或超调量，(2)、衰减比，(3)、余差，(4)、过渡时间，(5)、振荡周期或频率等。

其中最大偏差和超调量两者的关系如下：
无余差时，最大偏差和超调量是同一个数值
44．比例控制器控制的特点：
反应及时，有余差
45．生产中，控制阀两端都安装有若干长度的管路，这也就是给控制阀加装了串联管路，这种串联管道对控制阀本身的调节范围是否有影响，请选择：
串联管道使控制阀的可调范围减小
46．自动控制系统一般不使用具有正反馈的信号循环系统，因为正反馈作用能使原来的信号变化：
增强
47．自控系统中能接收前一个环节送来的控制信号，自身动作的结果能直接改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内，这种装置称为： ( D )
执行器
48．仪表测量中，如测量某一工艺点时有一个绝对误差∆，那么其绝对误差∆与标准表在这一点的指示值x o 之比，可表示为：xo
xo xo -=∆=x y 。

通常我们把y 称为： 测量点的相对误差
49．某控制器的优点是有超前控制之称，其缺点是输出不能反应偏差的大小。

这一控制规律是：
微分控制
50．在串级控制系统中，有两个闭合回路，称为“主回路”和“副回路”，使用了两个控制器，称为“主”、“副”控制器，它们的工作关系如下：
主、副控制器分别属于主、副回路，主控制器的输出作为副控制器的给定值
51．比例控制器中放大系数K的大小对过渡过程曲线的振荡平稳程度及余差影响很大，它们的关系如下：
放大系数K越小，余差越大，过渡过程曲线振幅也越小
52．热电偶温度计、热电阻温度计均是用来测量温度的，它们的适用范围是这样的：热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度，热电阻适用于中低温区
53．热电偶测量温度时，为了得到准确的结果，必须要进行冷端温度补偿。

请选择：冷端温度补偿可将温度保持在0℃，或对冷端温度进行修正。

54．为保证测量精度，压力表选用时，其测量范围有一定规定，在测量稳定压力时，规定其最大工作压力不应超过测量上限值的：
2/3
55．阀门的气开、气关式是这样规定的，有压力信号时阀关，无压力信号时阀开为：气关式阀
56．自控系统中能将被控变量的测量值与给定值相比较，得出偏差。

再根据偏差进行一定的运算，并将运算结果以一定的信号形式送出，这种装置称为：
控制器
57．评价控制系统过渡过程的质量习惯上采用下列几个品质指标：(1)、最大偏差或超调量，(2)、衰减比，(3)、余差，(4)、过渡时间，(5)、振荡周期或频率等。

其中理想过渡过程的衰减比应该是：
1/4~1/10
58．控制过程中能够适用于控制容量滞后较大、负荷变化大且控制质量要求较高的控制对象的控制系统是：
比例积分微分控制系统
59．测量流量时，以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量大小(即恒压降，变节流面积)的流量计，称为：
转子流量计
60．压力传感器和压力变送器的作用都是把压力信号检测出来，并转换成电信号输出。

下列说法正确的是：
输出的电信号变换为标准信号时，称为压力变送器。

二、填空题
61．自控系统按给定值是否变化和如何变化分类，可分成：定值控制、随动控制和程序控制三种类型控制系统。

62.由一个测量元件及变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统，称为简单控制系统，也称为单回路控制系统。

63．化工自动化主要内容包括：(1)、自动检测系统；(2)、自动信号和联锁保护系统；
(3)、自动操纵和自动开、停车系统；(4)、自动控制系统
64.电动执行器有角行程、直行程和多转式等类型
65．把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时间变化的平衡状态称为系统的动态。

66．理想流量特性形式取决于阀芯形状，主要有直线、等百分比(对数)、抛物线及快开型几种。

67．在实际生产中，控制阀前后的压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。

68. 在控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量
69．温度测量仪表按工作原理分类，除分为膨胀式温度计、压力式温度计、辐射高温计外，还有热电偶温度计、热电阻温度计两种
70．符号“DCS”称为计算机集散控制系统，这类系统可实现控制分散、危险分散，操作、监测和管理集中，采用分级递阶的分布结构
71．热电偶的冷端温度补偿就是将热电偶冷端温度保持在0℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。

72．控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。

最觉见的操纵变量是介质的流量。

73. 放大系数K，时间常数T，滞后时间τ是常用来描述对象的特性参数。

74．控制器的比例度(与放大系数相反)越小时，过渡过程曲线越振荡，比例度过小时，就可能出现发散振荡。

临界比例度是过渡曲线出现等幅振荡时的比例度
75．系统的动态就是被控变量随时间变化的平衡状态
76．比例控制与积分控制结合起来，这样控制既及时，又能消除余差。

77．玻璃管温度计和双金属温度计都是利用体积膨胀的原理来测量温度的。

78．单元组合仪表中，用“DDZ”表示电动单元组合仪表，用“QDZ”表示气动单元组合仪表。

79．只有将冷端温度保持在0℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。

这样
做就称为热电偶的冷端温度补偿。

80．仪表测量范围的上限值与下限值之差，称为该仪表的量程。

81．要保证控制既及时，又能消除余差，必须将比例控制与积分控制结合起来。

82．控制器参数的工程整定方法一般有三种，除衰减曲线法，经验凑试法外，还有临界比例度法。

83．(1)、冷端温度保持为0℃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)、补偿热电偶法等都是常用的热电偶冷端补偿方法。

84. 常见的理想流量特性形式直线型、等百分比型(对数)、抛物线型及快开型，这些形式主要取决于阀芯形状
85．自动控制系统的组成除包括：测量元件和变送器、自动控制器外，还有执行器、被控对象。

86．自控系统按给定值是否变化和如何变化分类，可分成：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

87．热电偶的分度表表明了热电偶的热电势与温度的对应关系。

88．控制系统的静态就是被控变量处于不随时间而变化的平衡状态。

89．在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。

90．控制器的比例度(与放大系数相反)大小将影响控制过程曲线的振荡程度，比例度越小时，过渡过程曲线越振荡，比例度过小时，就可能出现发散振荡。

临界比例度是过渡曲线出现等幅振荡时的比例度。

三、简答题
91. 简述选择被控变量时，一般应遵循的原则(至少五项)
(1)、工艺参数中有代表性和重要性，(2)、能进行频繁调节，(3)、尽量选直接指标控制或选有单值对应关系的间接指标来控制，(4)、该变量能被检测出来，且有足够大的灵敏度，(5)、考虑工艺与国产仪表现状相结合，(6)、被控变量应独立可控。

92．气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？
气动执行器主要由执行机构和控制机构两大部分组成。

执行机构主要作控制阀开启的推动装置，通常有薄膜式和活塞式两种形式。

控制机构即控制阀，其开启程度实际上是调整了阀芯与阀座间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，从而改变被控介质的流量大小。

93．什么是单元组合仪表？
将对参数的测量变送、显示、控制等各部份分别制成能独立工作的单元仪表，这些单元之间以统一的标准信号互相联系，可任意组合成各种控制系统
94．什么叫串联管道的中的阻力比s ？并说明s=1时的意义。

控制阀与管道串联，就存在着阀前后压差1p ∆和管道总阻力(包括阀前后压差)p ∆两个阻力概念，那么串联管道的阻力比s=p
p ∆∆1。

它是表示控制阀全开时，阀上压差与系统总压差之比。

S=1，表明管道阻力损失为0，系统总压差全降在阀上，阀的工作特性与理想特性一致。

95．简述执行器(即控制阀)的正、负方向确定方法。

控制阀的作用方向取决于气开阀还是气关阀。

如是气开阀，当控制器输出信号(即执行器的输入信号)增加时，气开阀的开度增加，因而流过阀的液体流量也增加，故是“正”方向。

如是气关阀，当控制器输出信号(即执行器的输入信号)增加时，气关阀开度将减小，流过阀的流体流量反而减小。

所以是“反”方向。

96．什么是热电现象？
两根不同材料的金属导线A 和B ，将其两端焊接在一起，这样就组成了一个闭合回路，如将其一端加热，即使其一端的温度高于另一端的温度，则在这个闭合回路中就产生了热电势，这个现象就称为热电现象。

97. 简述操纵变量的选择原则
主要有以下几条：(1)、变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量；(2)、操纵变量应比其它干扰对被控变量的影响更加灵敏；(3)、选择操纵变量时，还要考虑工艺的合理性和生产的经济性。

一般来说，不宜选择选择生产负荷作为操纵变量及应选择那些尽可能降低物料与能量消耗的变量。

98．说出常用的描述仪表性能的指标(至少四个)
（1)、精确度(精度)，(2)、变差，(3)、分辨力，(4)、灵敏度与灵敏限，(5)、线性度，(6)、反应时间。

99．什么是控制器的参数整定，并说明单回路简单控制系统的控制目标是什么？
所谓控制器的参数整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。

具体来说，就是确定最合适的控制器比例度δ、积分时间I T 和微分时间D T 。

对于单回路的简单控制系统，一般希望过渡过程呈4：1(或10：1)的衰减振荡过程。

100．工业仪表按信息传递过程的作用不同可分为哪几类？
工业仪表按信息传递过程的作用不同可分为：(1)、检测仪表，(2)、显示仪表，(3)、集中控制装置，(4)、控制仪表，(5)、执行器。

)
101．什么是液位测量时的零点迁移问题？其实质是什么？
有时由于差压变送器的安装位置或是否加装了隔离罐等的不同，使得测量出的P ∆与
液位高度H 之间不同步，即H=0时，P ∆≠0，如可能出现P ∆=g H ρ-(h 2-h 1)g 1ρ,为了保证仪表在量程范围内能正确反应出液位的数值，也就是使液位的零值及满量程能与变送器的输出的上下限相对应，就要用零点迁移的方法去抵消H=0时P ∆≠0的那一部份量，如“-(h 2-h 1)g 1ρ”，就是使零点向负方向迁移对应的量。

其实质是改变了变送器的零点。

102．什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？
气动执行器有气开式和气关式两种形式。

气开式是指有压力信号时阀开，无压力信号时阀关；气关式是指有压力信号时阀关，无压力信号时阀开。

气开、气关的选择主要是从工艺安全要求出发。

考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。

如果，阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。

反之，则选气开式。

103．请说出自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的四种基本形式。

(1)、非周期衰减过程，(2)、衰减振荡过程，(3)、等幅振荡过程，(4)、发散振荡过程。

104．一管道的流量需要维持恒定，为此设计流量控制系统，如图1-1，试画出该控制系统的方块图，并说明此系统的各环节代表什么，及被控对象、被控变量、操纵变量分别是什么？图中p 1、p 1为控制阀前后的压力，FT 表示流量变送器，FC 表示流量控制器。

差是多少？(5分)
若用标准压力计来校正该压力表，在校验点为0.5MPa 时，标准压力计上计数为0.508MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？(5分) 解 因为精度δ=量程
m ax ∆%100⨯，所以，该表最大允许绝对误差为： max ∆=δ⨯量程=1% ⨯(1-0)=0.01MPa.
在0.5MPa 这个点上，其绝对误差∆=0.5-0.508= -0.08MPa.，显然，已经超过了该表的最大允许绝对误差0.01MPa ，因此在这一点上是不符合1级精度的。

107．化学反应器工艺规定操作温度为(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1所示，试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？
(3)(2分) 解：(1)，402-400=2，604-600=4，706-700=6，805-800=5，903-900=3，1001-1000=1。

故max ∆=6℃。

(2)、因为该表的允δ=
%10001000max ⨯-∆=%100010006⨯-=0.6%，故其精度应为1.0级。

(3)、按工艺要求，其允许相对误差为允δ=%1000
10008⨯-±=8.0±%，因此，精度为1.0级的表不适合要求，应选0.5级的表。

109．一台DDZ-3型温度比例控制器(其输出范围为4-20mA)，测量的全量程为0~1000℃，当指示值变化100℃时，控制器比例度为80%，求相应的控制器输出变化为多少？
解：因为比例度δ=输出变化相对值
输入变化相对值%100⨯=min
max min max p p p x x e
--%100⨯，所以，当输入变化e=100℃时，其输出变化p 为：
p=min
max min max 1p p x x e --⨯δ
1=420101000100
--⨯8.01=2mA.
110．用K热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端(室温)为25℃，求设备的温度？54分)
如果改用E热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少？(5分)
解：用K热电偶测温时：
E K(t,0)= E K (t,25)+ E K (25,0),这里E K (t,25)=20mV, E K (25,0)可查表得为1mV.
所以E K (t,0)=20+1=21 mV。

查表得，其对应的温度约为509℃。

如果改用E热电偶来测同样的温度，其测得的热电势为：
E E(509，25)= E E (509，0)- E E (25，0)，
查E表可得E E (509，0)=37.800mV，E E (25，0)=1.497 mV。

所以，E E(509，25)=37.800-1.497=36.303 mV。

111．某控制系统用4：1衰减曲线法整定控制器参数。

已测得4：1衰减比例度δs =50%及对应的振荡周期T S=5min。

试确定PI作用(4分)和PID作用(5分)时控制器的参数。

解：根据经验公式，对PI控制器，其参数为：比例度δ=δs =50%； (5 分) 对PID控制器，其参数为：比例度δ=0.8δs =0.8*50%=40%，
积分时间T I= 0.3 T S=0.3*5=1.5min ，
微分时间T D=0.1 T S=0.1*5=0.5 min。

(5 分)。