仪表及自动化综合复习资料

《测量仪表及自动化》综合复习资料一、简答与名词解释1、简述弹簧管压力表原理和游丝的作用。

2、简述热电偶测量原理和补偿导线的作用。

3、简述电磁流量计工作原理及其特点。

4、简述电容式差压变送器工作原理，说明变送器的两线制工作机理。

5、简述热电阻测量原理和三线制连接的作用。

6、简述椭圆齿轮流量计工作原理及其特点。

7、如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？8、简述系统参数整定的目的和常用方法？9、试阐述调节作用与干扰作用对被调参数的影响，以及两者之间的关系？10、简述节流现象中流体动压能与静压能之间的变化关系，标准化节流装置由哪几个部分组成？11、简述热电阻工作原理，为何在热电阻测量线路中采用三线制连接？12、试阐述简单调节系统中被调参数的选择原则？二、单项选择1、仪表的变差不能超出仪表的（）a、相对误差b、引用误差c、允许误差2、下列哪种流量计与被测介质的密度无关? （）a、差压式流量计b、涡街流量计c、转子流量计3、测量高粘度、易结晶介质的液位,应选用下列哪种液位计?（）a、浮筒式液位计b、差压式液位计c、法兰式差压液位计4、下列哪种调节器可消除余差?（）a、比例调节器b、比例微分调节器c、比例积分调节器5、构成自动调节系统需要满足下列哪个条件?（）a、开环负反馈b、闭环负反馈c、闭环正反馈6、调节阀的气开、气关型式应根据下列哪个条件来确定?（）a、生产的安全b、流量的大小c、介质的性质7、为减小仪表的相对误差,一般仪表应工作在量程的（）a、<1/3b、1/3—2/3c、>2/38、常用的系统过渡过程形式是（）a、衰减振荡过程b、非振荡衰减过程c、等幅振荡过程9、测量高粘度、高温、压力较低设备中的液位，应选用下列哪种液位计?（）a、浮筒式液位计b、浮球式液位计c、核辐射液位计10、下列哪种调节规律调节结果容易存在余差?（）a、比例调节b、比例积分微分调节c、比例积分调节11、当热电阻短路时，自动平衡电桥应指示（）a、0℃b、最上限温度c、最下限温度12、电容式压力变送器，其输出电流与（）成线性关系。

第一章1.1 什么是化工自动化？它有什么重要意义？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。

1.2、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。

1.4、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。

1.8 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？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。

1.9 试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？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：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。

给定值：被控变量的预定值。

操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。

1.17 何谓阶跃作用？为什么经常采用阶跃作用作为系统的输入作用形式？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。

第一章自动控制系统基本概念第一节自动控制系统的基本组成及表示形式液位自动控制的方框图方框图中， x 指给定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用（主要是进料量的变化，注意：此为对液位控制而言）。

当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈。

其他控制系统用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。

温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。

小结:自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。

举例：乙烯生产过程中脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式T 温度，P 压力（真空度），L 物位，F 流量I 指示，R 记录，A 报警，C 控制（调节）塔顶的压力控制系统中的PIC-207，PIC的组合就表示一台具有指示功能的压力控制器。

LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器。

FRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器。

PIC-207表示压力指示调节仪表，该仪表为就地安装，工段号为2，仪表序号为07。

第三节自动控制系统的分类1.定值控制系统：被控变量的给定值不变2.随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值随机变化第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。

当干扰作用于对象，系统输出y发生变化，在系统负反馈作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。

常用的是阶跃干扰。

采用阶跃干扰的优点：这种形式的干扰比较突然、危险，且对被控变量的影响也最大。

如果一个控制系统能够有效地克服这种类型的干扰，那么一定能很好地克服比较缓和的干扰。

这种干扰的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。

举例：某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。

《化工仪表及自动化》复习提纲考试题型：填空题————12题（24分，每题两个空，每空1分）选择题————10题（20分，每题2分）简答题————6题（36分，每题6分）综合应用题————2题（20分，每题10分）知识点一：1、化工仪表及自动化的特点。

2、自动化的发展历程（尤其是前两个时期）。

3、被控对象、被控对象、给定值（设定值）、测量值、偏差的含义，自动化方块图的意义。

4、被控对象、测量及变送、控制器、执行器的输入和输出；相当于人体什么器官。

5、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统、开环控制系统的应用范围。

6、数学模型的表示方法。

7、课本典型数学模型的种类（一阶、二阶、积分、时滞）及各参数（K、T、τ）的含义。

8、三种建模的区别。

9、测量仪表的品质指标（会判断）；标准信号的判断；变送器和传感器的区别。

10、测量方法的分类；仪表的分类（多种分类标准）。

11、弹性式压力计和电气压力计的测量原理。

12、弹簧管压力表各组成部分的作用。

13、压差式流量计的测量原理和测量实质；会判断流量计的类型。

14、压力式、压差式液位计的测量范围和迁移情况；各种物位计的具体应用。

15、热电阻、热电偶的构成；两者的相同点和不同点。

16、各种控制规律的含义及作用。

17、气动执行机构的详细结构，控制阀的具体形式。

知识点二：1、系统的静态和动态，动态分析更有意义分析。

2、反馈在控制系统中起的作用分析。

3、对象特性参数的概念和物理意义分析。

4、各种压力传感器、压差流量计、转子流量计、压差变送器、热电势的测量原理分析。

5、控制阀的流量特性；负荷变动导致的后果，采取什么方案。

6、PID组成的控制规律的优缺点及适用场合分析。

7、被控变量、操纵变量的选择原则。

知识点三、1、根据题目给定条件对液位控制、温度控制的各环节正、反作用判断，解释控制过程。

2、分析节流现象、热电效应的具体问题。

3、根据具体情况分析控制器的参数工程整定。

4、分析自动化系统投运前的准备工作，如何发现运行过程的问题，并能解决问题。

《测量仪表及自动化》综合复习资料一、简答与名词解释1、简述压力仪表选型原则。

2、简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法。

3、简述差压式流量计工作原理及其特点。

4、简述弹簧管压力仪表工作原理及其组成。

5、简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成。

6、简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点。

7、简述变送器的含义以及两线制连接原理。

8、什么就是系统过渡过程？有哪几种常见的过渡过程形式？9、什么就是调节规律？简述常用的调节规律类型。

10、简述电容式压力变送器的工作原理。

1 1、如何评价系统过渡过程？二、单项选择1、采用差压式液位计测量液位, 其差压变送器的零点( )a、需要进行正迁移b、需要进行负迁移c、视安装情况而定2、比例度越小,余差就越( )a、越大b、越小c、不变3、测量高粘度、高温、压力较低设备中的液位,应选用下列哪种液位计?( )a、浮筒式液位计b、浮球式液位计c、核辐射液位计4、校对0--1、6MPa,1、5级的工业压力表示时,应使用标准压力表( )a、0—1、6MPa,0、5级b、0—2、5MPa,0、35级c、0—4、0MPa,0、25级5、在管道上安装孔板时,如果将方向装反了会造成:( )a、差压计倒指示b、对差压计指示无影响c、差压计指示变大d、差压计指示变小6、某设备内的温度为 1000℃ ,要求测量误差小于或等于 5℃,应选下列哪一支温度计?( )a、0～2500 ℃ 0、2 级b、0～1000 ℃ 0、2 级c、0～1600 ℃ 0、5 级7、仪表的变差不能超出仪表的( )a、相对误差b、引用误差c、允许误差8、下列哪种流量计与被测介质的密度无关? ( )a、差压式流量计b、涡街流量计c、转子流量计9、扭力管浮筒液面计的浮筒脱落,则仪表指示( )。

a、最大b、最小c、不定10、与热电偶配用的自动电位差计,当输入端短路时,应显示( )a、下限值b、环境温度(室温)c、上限值三、填空1、测量误差按其产生原因的不同可分为系统误差、随机误差、粗大误差。

化⼯仪表及⾃动化总复习化⼯仪表及⾃动化总复习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和联系；2. 掌握⾃动控制系统中常⽤术语，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和表⽰⽅法；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃⼲扰作⽤下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

⼆、常⽤名词术语1. 控制对象：2. 被控变量：3. 操纵变量：4. ⼲扰：除操纵变量外，作⽤于被控变量并使其发⽣变化的因素。

5. 设定值（给定）：6. 偏差：7. 控制系统的过渡过程：8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过⼀些环节）间接引⼊到输⼊端的⽅法称为反馈。

9. 负反馈：反馈信号的作⽤⽅向与设定（给定）信号相反，给定值取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。

（在控制系统中的重要意义）10.正反馈：三、问答题1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪⼏类？简述每种形式的基本含义。

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。

定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。

2. ⾃动控制系统由哪⼏部分组成？各部分的作⽤是什么？被控对象：检测仪表（检测元件及变送器）：控制仪表：执⾏器（控制阀）：发散振荡过程：⾮振荡发散过程：等幅振荡过程：衰减振荡过程：⾮振荡衰减过程：其中，衰减振荡过程和⾮振荡衰减过程可以基本满⾜控制要求，但后者进程缓慢，只⽤于系统不允许振荡时。

4. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。

影响这些品质指标的因素是什么？最⼤偏差：衰减⽐：余差：过渡时间：振荡周期（振荡频率）：5. 什么是控制系统的⽅块图？它与⼯艺管道及控制流程图有何区别？⾃动控制系统的⽅块图是由传递⽅块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分⽀点构成的表⽰控制系统组成和作⽤的图形。

《自动化仪表》课程复习提纲第一章绪论1 自动化仪表是指哪一类仪表? 什么叫单元组合式仪表?2 DDZ—Ⅱ型与DDZ—Ⅲ型仪表的电压、电流信号传输标准是什么? 在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?3 什么叫两线制变送器? 它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构，说明其必要的组成部分。

4 什么是仪表的精度? 试问一台量程为-100～+100℃、精度为0.5级的测量仪表，在量程范围内的最大误差为多少?5 自动化仪表在控制系统中起什么作用?6 自动化仪表控制系统的结构是怎样的? 各单元主要起什么作用?7 什么是仪表的测量范围、上下限和量程? 彼此有什么关系?8 如何才能实现仪表的零点迁移和量程迁移?9仪表的相对误差如何求取？选用一台量程很大的仪表去测量一个很小的数值行不行，为什么？10仪表的变差是什么？如何根据变差判定仪表是否合格？11 什么是仪表的灵敏度和分辨率?12 什么是仪表的可靠性？有几个量化指标？13 仪表的精度是如何确定的?第二章检测仪表1 电偶的热电势由哪两部分组成？在热电偶测温闭合回路中，起主导作用的是哪一部分？2 热电偶测温为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿的方法有哪几种？3 常用的标准热电偶有几种？试简述其分度号和主要特点。

4 热电阻测温时，为什么一定要用三线制？如果不用三线制，对测温有什么影响？5 如何根据已知电势求真实被测温度？如何根据温度求热电势？6 辐射式温度计的基本工作原理是什么?7 什么是绝对压力、表压和真空度？它们之间的关系又是怎样的？8如何根据工艺条件选择压力表？9 为什么弹簧管压力表测量的是电压？利用弹簧管压力表测压力，在大气中它的指示为p。

如果把它移到真空中，指示值会不会改变？10什么是热电效应？霍尔效应、应变效应、压阻效应、压电效应？11 试叙述力平衡式差压(压力)变送器的测量原理。

12瞬时流量和累积流量分别是什么？13 差压式流量计工作原理是什么？标准节流装置有那几种？节流装置的取压方式有哪几种？14转子式流量计工作原理是什么？14电磁式流量计的工作原理是什么？15质量式流量计分为哪两大类?每一类分别有那些方法，试分别列举？第三章连续调节器1 过程控制仪表有哪些仪表？它又可分为哪几种类型？气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各有何优缺点？它们各单元之间的标准统一信号又是如何规定的？2 试简述DDZ—Ⅲ全刻度指示调节器的组成、工作状态以各开关的作用。

第一章自动控制系统的基本概念1、化工自动化的主要内容：自动检测系统、自动信号和连锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。

2、自动控制系统能在没人直接干预的情况下，自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最假的工艺操作状态。

3、自动控制系统的基本组成：被控对象及自动化装置，其中自动化装置又包含测量原件与变送器、控制器和执行器。

4、自动控制系统的方块图：每个方块都代表一个具体装置，方块与方块之间的连接代表方块之间的信号联系，方块之间连接线的箭头代表信号作用的方向。

5、自动控制系统是具有被控变了负反馈的闭环系统。

而自动检测、自动操纵等系统是开环系统。

6、反馈控制方式是按偏差进行控制的，具特点是不论什么原因使被控变量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控变量与期望值趋于一致。

7、按被控变量的给定值是否变化和如何变化分类，自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

8、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；把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。

9、静态是指系统中各信号的变化率为零，即信号保持在某一常数不变化，而不是物料不流动或能量不交换。

10、自动控制系统在静态时，生产还在进行，物料和能量仍然有进出，只是平衡进行没有改变就是了，这与习惯上所说的静止是不同的。

11、系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。

12、系统中过渡过程中，被控变量随时间变化的。

13、自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的基本形式：非周期振荡过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程和发散振荡过程。

14、衰减振荡的过渡过程的品质指标如下：最大偏差：被控变量偏离给定值的最大数值。

超调量：被控变量偏离新的稳定值得最大数值。

衰减比：前后相邻两个峰值的比。

余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳定值与给定值之间的偏差。

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 C,但实际上室温(冷端温度为10 °C),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。

()&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1、川型控制器接收变送器送过来来的标准测量信号_____________mA或_________ V DC。

2、由导压管接至差压计（或变送器）前，必须安装切断阀和平衡阀，构成三阀组。

在启用差压计时，应先开___________ 使____________ 、____________导通，再开___________ 最后再关闭____________ 。

1.试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。

答：控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。

它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。

它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。

比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。

2.什么是调节器的控制规律？基本控制规律有哪几种？各有什么基本特点？调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。

基本控制规律有：①双位控制：输出不是最大，就是最小，只有两个位置。

②比例控制：控制作用及时，有余差。

③积分控制：具有消除余差的作用。

④微分控制：具有超前调节的作用。

3.评价自动控制的过渡过程有哪些常用指标？其中超调量和最大偏差与余差有何关系？评价自动控制系统的过渡过程常用指标有：(1)最大偏差；(2)过渡时间；(3)余差；(4)衰减比；(5))振荡周期。

其中超调量是最大偏差与余差的差值。

4.离心泵的阀门调节与变速调节有哪些差别？（1）变速调节改变水泵的特性曲线，阀门调节则是改变管路特性曲线。

（2）变速调节是一种节能的调节方式，阀门调节时一种耗能的调节方式。

5.何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？答：阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中，阀前后的压差会随阀的开度的变化而变化，此时的流量特性称为工作流量特性。

常用的调节阀理想流量特性有：直线流量特性、抛物线流量特性、等百分比(对数)流量特性、快开特性。

6.双位控制系统的优缺点有哪些？答：优点：高效节能；延长设备使用寿命；功能齐全。