儀表高級(jí)理論考試模擬題含答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.下列哪種傳感器不屬于溫度傳感器（）A.熱電偶B.熱電阻C.壓力傳感器D.熱敏電阻答案：C。壓力傳感器是用于測(cè)量壓力的，而熱電偶、熱電阻、熱敏電阻都是常見的溫度傳感器。2.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用于將被控變量的測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較并產(chǎn)生偏差的環(huán)節(jié)是（）A.控制器B.執(zhí)行器C.被控對(duì)象D.比較器答案：D。比較器的作用就是將測(cè)量值和給定值相比較得出偏差，控制器根據(jù)偏差進(jìn)行控制運(yùn)算，執(zhí)行器根據(jù)控制器輸出去改變被控對(duì)象的輸入，被控對(duì)象是被控制的對(duì)象。3.以下哪種流量測(cè)量?jī)x表的測(cè)量原理基于流體的動(dòng)量守恒（）A.孔板流量計(jì)B.渦輪流量計(jì)C.電磁流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)答案：A?？装辶髁坑?jì)是基于流體流經(jīng)節(jié)流裝置（孔板）時(shí)，流體的流速和壓力發(fā)生變化，利用流體的動(dòng)量守恒原理來測(cè)量流量。渦輪流量計(jì)是基于流體沖擊渦輪旋轉(zhuǎn)，通過測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速來測(cè)流量；電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理；轉(zhuǎn)子流量計(jì)是基于流體對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力和轉(zhuǎn)子重力平衡原理。4.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為（）A.101.325kPaB.100kPaC.1MPaD.10kPa答案：A。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值約為101.325kPa。5.某壓力測(cè)量?jī)x表的量程為0-10MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，則該儀表的最大絕對(duì)誤差為（）A.0.1MPaB.1MPaC.0.01MPaD.10MPa答案：A。儀表的最大絕對(duì)誤差=量程×精度等級(jí)%，即10×1.0%=0.1MPa。6.對(duì)于一個(gè)比例積分微分（PID）控制器，積分作用的主要目的是（）A.消除余差B.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C.減小超調(diào)量D.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性答案：A。積分作用可以對(duì)偏差進(jìn)行積分，隨著時(shí)間積累，能消除系統(tǒng)的余差。比例作用主要是加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，微分作用主要是減小超調(diào)量、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7.以下哪種閥門適用于需要精確流量調(diào)節(jié)的場(chǎng)合（）A.閘閥B.截止閥C.球閥D.調(diào)節(jié)閥答案：D。調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)控制信號(hào)精確地調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實(shí)現(xiàn)精確的流量調(diào)節(jié)。閘閥主要用于截?cái)嗷蚪油ń橘|(zhì)；截止閥可用于調(diào)節(jié)流量，但調(diào)節(jié)精度不如調(diào)節(jié)閥；球閥適用于快速切斷和接通介質(zhì)。8.用萬用表測(cè)量電阻時(shí)，若指針偏轉(zhuǎn)到最右邊，說明（）A.電阻值很大B.電阻值很小C.萬用表量程選擇過大D.萬用表已損壞答案：B。萬用表測(cè)量電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)到最右邊表示電阻值很小，接近零。如果指針偏轉(zhuǎn)到最左邊說明電阻值很大。9.下列哪種信號(hào)傳輸方式抗干擾能力最強(qiáng)（）A.模擬信號(hào)傳輸B.數(shù)字信號(hào)傳輸C.電壓信號(hào)傳輸D.電流信號(hào)傳輸答案：B。數(shù)字信號(hào)傳輸具有抗干擾能力強(qiáng)、易于處理和傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。模擬信號(hào)容易受到干擾；電壓信號(hào)傳輸抗干擾能力相對(duì)較弱；電流信號(hào)傳輸比電壓信號(hào)抗干擾能力稍強(qiáng)，但不如數(shù)字信號(hào)。10.在DCS系統(tǒng)中，以下哪種設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和處理（）A.操作站B.控制站C.工程師站D.通信網(wǎng)絡(luò)答案：B?？刂普矩?fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、處理和控制運(yùn)算等。操作站主要用于操作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和操作；工程師站用于系統(tǒng)的組態(tài)和維護(hù)；通信網(wǎng)絡(luò)用于各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。11.某溫度控制系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)定值改變后，被控溫度經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間才達(dá)到新的穩(wěn)定值，且波動(dòng)較大，可能的原因是（）A.比例系數(shù)過大B.積分時(shí)間過長(zhǎng)C.微分時(shí)間過短D.以上都有可能答案：D。比例系數(shù)過大可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)大、波動(dòng)大；積分時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使系統(tǒng)消除余差的速度變慢，響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)；微分時(shí)間過短對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性改善不明顯，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)波動(dòng)較大、響應(yīng)慢。12.超聲波液位計(jì)測(cè)量液位的原理是（）A.利用超聲波在液體中的傳播速度與液位的關(guān)系B.利用超聲波的反射原理C.利用超聲波的折射原理D.利用超聲波的干涉原理答案：B。超聲波液位計(jì)是向液面發(fā)射超聲波，超聲波遇到液面反射回來，通過測(cè)量超聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差來計(jì)算液位高度，基于反射原理。13.以下哪種防爆類型適用于存在可燃性粉塵的環(huán)境（）A.隔爆型B.增安型C.粉塵防爆型D.本安型答案：C。粉塵防爆型專門用于存在可燃性粉塵的環(huán)境。隔爆型主要用于存在可燃性氣體的危險(xiǎn)環(huán)境；增安型通過采取一些措施來提高設(shè)備的安全性；本安型是通過限制電路的能量來達(dá)到防爆目的。14.一個(gè)4-20mA的電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)0-100℃的溫度范圍，當(dāng)電流為12mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度是（）A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃答案：A。先計(jì)算電流的相對(duì)值，（12-4）/（20-4）=0.5，然后用相對(duì)值乘以溫度范圍，0.5×100=50℃。15.對(duì)于一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是（）A.有反饋環(huán)節(jié)B.控制精度高C.對(duì)干擾有較強(qiáng)的抵抗能力D.系統(tǒng)輸出不影響系統(tǒng)的控制作用答案：D。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，控制精度相對(duì)較低，對(duì)干擾的抵抗能力較弱，系統(tǒng)的控制作用只取決于給定值，輸出不影響控制作用。16.下列哪種傳感器可用于測(cè)量物體的位移（）A.應(yīng)變片B.電容式傳感器C.霍爾傳感器D.以上都可以答案：D。應(yīng)變片可以通過測(cè)量應(yīng)變來間接測(cè)量位移；電容式傳感器可以根據(jù)電容的變化來測(cè)量位移；霍爾傳感器也可以用于測(cè)量位移，通過測(cè)量磁場(chǎng)變化來確定位移。17.在工業(yè)自動(dòng)化中，Profibus屬于（）A.現(xiàn)場(chǎng)總線B.工業(yè)以太網(wǎng)C.無線通信協(xié)議D.藍(lán)牙協(xié)議答案：A。Profibus是一種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。工業(yè)以太網(wǎng)是基于以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)；Profibus不是無線通信協(xié)議也不是藍(lán)牙協(xié)議。18.儀表的靈敏度是指（）A.儀表能夠測(cè)量的最小被測(cè)量B.儀表輸出變化量與輸入變化量的比值C.儀表測(cè)量值與真實(shí)值的接近程度D.儀表在規(guī)定條件下工作時(shí)的最大誤差答案：B。靈敏度定義為儀表輸出變化量與輸入變化量的比值。儀表能夠測(cè)量的最小被測(cè)量是儀表的分辨力；儀表測(cè)量值與真實(shí)值的接近程度是儀表的準(zhǔn)確度；儀表在規(guī)定條件下工作時(shí)的最大誤差是儀表的允許誤差。19.某調(diào)節(jié)閥的流通能力Cv表示（）A.調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的流量B.調(diào)節(jié)閥在一定條件下的流量系數(shù)C.調(diào)節(jié)閥的最大流量D.調(diào)節(jié)閥的最小流量答案：B。流通能力Cv是調(diào)節(jié)閥在一定條件下的流量系數(shù)，它反映了調(diào)節(jié)閥的流通能力大小，但不是全開時(shí)的流量、最大流量或最小流量。20.在控制系統(tǒng)中，采樣周期的選擇應(yīng)（）A.盡可能短B.盡可能長(zhǎng)C.根據(jù)系統(tǒng)特性和控制要求合理選擇D.與系統(tǒng)的響應(yīng)速度無關(guān)答案：C。采樣周期不能太短也不能太長(zhǎng)，需要根據(jù)系統(tǒng)的特性（如系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)、響應(yīng)速度等）和控制要求（如控制精度等）合理選擇。太短會(huì)增加計(jì)算量和通信負(fù)擔(dān)，太長(zhǎng)會(huì)影響控制效果。二、判斷題（每題1分，共10分）1.熱電偶的熱電勢(shì)只與熱端和冷端的溫度有關(guān)，與熱電偶的材料和長(zhǎng)度無關(guān)。（×）解析：熱電偶的熱電勢(shì)與熱電偶的材料有關(guān)，不同材料的熱電偶其熱電特性不同，熱電勢(shì)也不同；雖然與長(zhǎng)度基本無關(guān)，但與材料密切相關(guān)。2.壓力測(cè)量?jī)x表的精度等級(jí)越高，測(cè)量結(jié)果就越準(zhǔn)確。（×）解析：精度等級(jí)只是反映儀表在規(guī)定條件下的最大允許誤差范圍，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性還受到使用環(huán)境、安裝方式等多種因素的影響。3.積分作用可以消除系統(tǒng)的余差，但可能會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。（√）解析：積分作用通過對(duì)偏差的積累來消除余差，但積分作用過強(qiáng)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)增大，穩(wěn)定性下降。4.電磁流量計(jì)可以測(cè)量氣體的流量。（×）解析：電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理，要求被測(cè)流體必須是導(dǎo)電的液體，不能測(cè)量氣體流量。5.儀表的零點(diǎn)遷移就是將儀表的零點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，不改變儀表的量程。（√）解析：零點(diǎn)遷移只是改變儀表測(cè)量范圍的起始點(diǎn)，量程大小不變。6.開環(huán)控制系統(tǒng)一定比閉環(huán)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。（×）解析：開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但有些復(fù)雜的開環(huán)控制系統(tǒng)可能并不比某些簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不能一概而論。7.熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。（√）解析：大多數(shù)熱電阻具有正的溫度系數(shù)，阻值隨溫度升高而增大。8.調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)形式是根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)來確定的。（×）解析：調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)形式是根據(jù)工藝安全要求和控制系統(tǒng)的需要來確定的，而不是根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)。9.在DCS系統(tǒng)中，操作站和工程師站的功能可以相互替代。（×）解析：操作站主要用于操作人員進(jìn)行監(jiān)控和操作，工程師站主要用于系統(tǒng)的組態(tài)和維護(hù)，功能不同，不能相互替代。10.現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的雙向通信。（√）解析：現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的特點(diǎn)之一就是可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的雙向通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。答：熱電偶是基于熱電效應(yīng)工作的。兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)1和2的溫度不同時(shí)（設(shè)T>T0），在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該熱電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。接觸電勢(shì)是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同，在它們的接觸處會(huì)發(fā)生電子擴(kuò)散，形成電位差。溫差電勢(shì)是同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同，使得高溫端的自由電子向低溫端擴(kuò)散，從而在導(dǎo)體兩端形成電位差。熱電偶的熱電勢(shì)大小只與熱電偶的材料以及熱端和冷端的溫度有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無關(guān)。通過測(cè)量熱電勢(shì)，再結(jié)合熱電偶的分度表，就可以確定熱端的溫度。2.說明PID控制器中比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)的作用及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。答：-比例（P）作用：-作用：比例控制器的輸出與輸入偏差成正比，即控制器的輸出u(t)=Kpe(t)，其中Kp是比例系數(shù)，e(t)是偏差。比例作用能迅速地對(duì)偏差做出響應(yīng)，偏差越大，控制作用越強(qiáng)。-對(duì)系統(tǒng)性能的影響：增大比例系數(shù)Kp可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使系統(tǒng)對(duì)偏差的反應(yīng)更靈敏，能快速減小偏差。但Kp過大可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)增大，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩。-積分（I）作用：-作用：積分控制器的輸出是偏差對(duì)時(shí)間的積分，即\(u(t)=\frac{1}{T_{i}}\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau\)，其中\(zhòng)(T_{i}\)是積分時(shí)間。積分作用可以消除系統(tǒng)的余差，因?yàn)橹灰嬖谄睿e分作用就會(huì)不斷積累，直到偏差為零。-對(duì)系統(tǒng)性能的影響：積分時(shí)間\(T_{i}\)越小，積分作用越強(qiáng)，消除余差的速度越快，但可能會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，超調(diào)增大。積分時(shí)間過長(zhǎng)，消除余差的速度會(huì)變慢，系統(tǒng)響應(yīng)遲緩。-微分（D）作用：-作用：微分控制器的輸出與偏差的變化率成正比，即\(u(t)=T_z3jilz61osys\frac{de(t)}{dt}\)，其中\(zhòng)(T_z3jilz61osys\)是微分時(shí)間。微分作用可以預(yù)測(cè)偏差的變化趨勢(shì)，提前給出控制作用，抑制偏差的進(jìn)一步增大。-對(duì)系統(tǒng)性能的影響：適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔每梢詼p小系統(tǒng)的超調(diào)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。但微分時(shí)間\(T_z3jilz61osys\)過大，會(huì)對(duì)干擾信號(hào)過于敏感，使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，反而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.簡(jiǎn)述流量測(cè)量?jī)x表的分類及各自的特點(diǎn)。答：流量測(cè)量?jī)x表主要分為以下幾類：-差壓式流量計(jì)：-原理：基于流體流經(jīng)節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴等）時(shí)，流體的流速和壓力發(fā)生變化，利用伯努利方程和流體連續(xù)性方程，通過測(cè)量節(jié)流裝置前后的壓力差來計(jì)算流量。-特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。但壓力損失較大，對(duì)直管段要求較高，測(cè)量精度受流體的密度、粘度等參數(shù)影響較大。-容積式流量計(jì)：-原理：通過測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)量來計(jì)算流量。常見的有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等。-特點(diǎn)：測(cè)量精度高，不受流體的壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，不適用于高粘度和含有固體顆粒的流體。-速度式流量計(jì)：-原理：通過測(cè)量流體的流速來計(jì)算流量。如渦輪流量計(jì)是利用流體沖擊渦輪旋轉(zhuǎn)，通過測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速來確定流速；電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理，測(cè)量導(dǎo)電液體的流速。-特點(diǎn)：測(cè)量范圍寬，響應(yīng)速度快。渦輪流量計(jì)精度較高，但對(duì)流體的清潔度要求較高；電磁流量計(jì)可以測(cè)量腐蝕性流體，但不能測(cè)量氣體和非導(dǎo)電液體。-質(zhì)量流量計(jì)：-原理：直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量，如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力來測(cè)量質(zhì)量流量。-特點(diǎn)：測(cè)量精度高，不受流體的密度、溫度、壓力等參數(shù)的影響，能直接測(cè)量質(zhì)量流量。但價(jià)格昂貴，安裝要求較高。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.有一溫度控制系統(tǒng)，采用PID控制器，已知比例系數(shù)\(K_{p}=2\)，積分時(shí)間\(T_{i}=10s\)，微分時(shí)間\(T_z3jilz61osys=2s\)。當(dāng)系統(tǒng)偏差\(e(t)=5\)且偏差的變化率\(\frac{de(t)}{dt}=1\)時(shí)，求此時(shí)PID控制器的輸出\(u(t)\)。解：PID控制器的輸出公式為：\(u(t)=K_{p}e(t)+\frac{K_{p}}{T_{i}}\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau+K_{p}T_z3jilz61osys\frac{de(t)}{dt}\)由于沒有給出積分項(xiàng)的具體積分時(shí)間，假設(shè)從開始到當(dāng)前時(shí)刻\(t\)偏差\(e(t)\)一直為5，則\(\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau=e(t)\timest=5t\)（這里先不考慮積分時(shí)間，按當(dāng)前偏差恒定計(jì)算積分值）已知\(K_{p}=2\)，\(e(t)=5\)，\(T_{i}=10s\)，\(T_z3jilz61osys=2s\)，\(\frac{de(t)}{dt}=1\)比例項(xiàng)：\(K_{p}e(t)=2\times5=10\)積分項(xiàng)：\(\frac{K_{p}}{T_{i}}\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau=\frac{2}{10}\times5t=t\)微分項(xiàng)：\(K_{p}T_z3jilz61osys\frac{de(t)}{dt}=2\times2\times1=4\)如果不考慮積分時(shí)間的累積效應(yīng)（即假設(shè)剛出現(xiàn)偏差