仪表自动化-第四章显示仪表

1、4 4 显示仪表显示仪表4.0 4.0 显示仪表概述显示仪表概述本章内容：本章内容：4.14.1 模拟式显示仪表模拟式显示仪表4.2 4.2 数字式显示仪表数字式显示仪表4.3 4.3 新型显示仪表新型显示仪表功能：功能：对各种检测变量进行显示、记录对各种检测变量进行显示、记录类型：类型：模拟式显示仪表模拟式显示仪表数字式显示仪表数字式显示仪表新型显示仪表新型显示仪表4.0 4.0 显示仪表概述显示仪表概述(1) (1) 模拟式显示仪表模拟式显示仪表原理：原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化学量）变检测元件和变送器将被测变量（物理量或化学量）变换成另一物理量，此物理量随被测变量的变化作

2、相应变化，换成另一物理量，此物理量随被测变量的变化作相应变化，这种变化是对被测变量的模拟。这种变化是对被测变量的模拟。方式：方式：利用标尺、指针、曲线等方法利用标尺、指针、曲线等方法组成组成：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示记录机构：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示记录机构特点：工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变化特点：工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变化趋势趋势缺点：结构较复杂，缺点：结构较复杂， 读数不够直观，测量速度不够迅速，读数不够直观，测量速度不够迅速，测量重现性不好测量重现性不好 动圈式显示仪表 动圈式显示仪表的实质就是指针式电流/电压表。其核心部件

3、是一个磁电式毫安计。 动圈式显示仪表通过一定的内置电路可以直接用来作为热电偶、热电阻，以及电流或电压的显示。 部分显示表还附带有模拟量输出，以实现简单的控制功能。动圈显示仪表基本原理 磁场中，一个用弹性张丝悬挂的线圈，当线圈有电流通过时，线圈在电磁力的作用下发生偏转；在电磁力矩与张丝的弹性力矩平衡时，线圈达到最大偏转角并稳定下来。 指针与线圈相连，指示电流大小。 部分动圈仪表采用螺旋弹簧（游丝）代替张丝作为弹性体。NScoscosnBSKIMMKMnBISM弹电磁弹电磁动圈的内部结构温补与调整 温度补偿 采用热敏电阻抵消线圈热效应。 调零 调整张丝或游丝的固定点。 校准 调整内部电阻。 阻尼

4、采用并联电阻短路感应电动势。RTR1R2R3R4+-动圈式显示计热电偶温度显示、电压与电流显示 校准后的动圈就是一个包含内阻r的电流表（毫安计）。 毫安计串联一个可调小电阻，使回路总电阻一定时，即可用于测量小电压热电偶的输出。 毫安计串联一个大电阻，使回路其它电阻忽略不计时，即可用于测量大电压普通电压表。 毫安计并联一个小电阻，使毫安计内阻r忽略不计时，即可用于测量大电流普通电流表。总调导补热RErRRRREI/)/(串串外RUrRRUI/)/()/(0rRRII电桥与电阻测定热电阻温度计的显示 电桥的输出电压可以表示为： 对于等臂电桥，并忽略高阶小项后可以表示为： 电桥具有“邻减对加”的特性

5、。R1R2R3R404433221144332211)(URRRRRRRRRRRRRRRRU043214URRRRRU电桥与电阻测定热电阻温度计的显示 对于热电阻温度变换器，考虑到导线电阻随温度的变化，其输出电压可以表示为： TLTLTTLTLTTRRUURRRRURRRRRRR4400000043214.1.1 4.1.1 电子电位差计电子电位差计配热电偶配热电偶功能功能：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器配接，可：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器配接，可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量。以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量。原理：电压补偿原理原理：电压

6、补偿原理型号：用型号：用XWXW系列来命名，系列来命名，X X表示显示仪表，表示显示仪表，WW表示直流电位表示直流电位差计。差计。XW-XW-类型类型：小型长图显示、大型长图显示、圆图显示等。：小型长图显示、大型长图显示、圆图显示等。4.14.1 模拟式显示仪表模拟式显示仪表自动电子电位差计 当电路中有两个电位相反的电源时，总电势为两个电源电势之差。如果两个电源的电动势相等，则回路电流为零。 电桥输出为零的条件为： 从电流表并联出信号并放大驱动可逆电机即可实现自动平衡。RRRRELkUURRUE24200热电偶自动电位差计测温系统构造热电偶测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源

7、热电阻自动电位差计测温系统RTRRR热电阻测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源两个系统比较项目热电偶系统热电阻系统输入信号电动势电阻电桥输出E0冷端温度补偿有无接线方式双补偿线，桥中三线，桥臂电源直流直流或交流电压补偿原理电压补偿原理 - + I UX B W G A C E 电压测量系统电压测量系统 - + R4 R3 R2 RG RP G D A C B - + UX I1 I2 测量桥路原理图测量桥路原理图 用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的电流等于零。用用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的电流等于零。用这种方法测量电压比较精确，因为没有电流通过测量线路，也这种方

8、法测量电压比较精确，因为没有电流通过测量线路，也就不存在线路电阻影响问题。就不存在线路电阻影响问题。 用电子放大器代替检流计，驱动可逆电机，通过用电子放大器代替检流计，驱动可逆电机，通过一套机械传动机构带动滑动触点一套机械传动机构带动滑动触点C C，测量结果就可自动，测量结果就可自动完成了。完成了。4.1.2 电子自动平衡电桥配热电阻功能：对能转换成电阻值的各种变量进行测量、显示、记录。原理：电桥平衡原理型号：根据输出电压 XD系列交流平衡电桥 XQ系列直流平衡电桥电桥平衡原理电桥平衡原理 RP r2 终 始 r1 - Rt R2 R3 R4 G A B E + 平衡桥路原理图平衡桥路原理图在

9、量程起点：在量程起点：3024()tPR RRR R温度升高后：温度升高后：301241()()ttPR RRRrR Rr两式相减整理得：两式相减整理得：3123tRrRRRr r1 1与与RRt t成正比关系，即滑动触点成正比关系，即滑动触点B B的位置反映了电阻的变化，的位置反映了电阻的变化，也即反映了温度的变化。也即反映了温度的变化。 如果将检流计换成电子放大器，利用放大后的不平衡电如果将检流计换成电子放大器，利用放大后的不平衡电压去驱动可逆电机，使可逆电机带动滑动触点压去驱动可逆电机，使可逆电机带动滑动触点B B以达到电桥以达到电桥平衡，这就是电子自动平衡电桥的工作原理，见下图。平衡，这就是电子自动平衡电桥的工作原理，见下图。 热电阻热电阻RtRt采用三线制接法，规定每根导线电阻是采用三线制接法，规定每根导线电阻是2.52.5。RPRP为滑线电阻，为滑线电阻，RPRP与与RBRB并联后的电阻值为并联后的电阻值为9090，R5R5为量程电阻，为量程电阻，R6R6为调整仪表起始刻度的电阻。为调整仪表起始刻度的电阻。当测量温度在量程起点时调当测量温度