矿大(北京)仪表与自动化-3-3(2学时)

第七节显示仪表Section7indicatinginstrument本章基本要求：

1、掌握自动电子电位差计工作原理，熟悉测量桥路及各个电阻的作用。2、掌握自动电子平衡电桥的工作原理。3、了解数字式显示仪表的原理与组成。4、了解无笔、无纸仪的原理和组成。Basicrequirement：

1.Workprincipleofautoelectronpotentialdifferencemeter,theeffectofbridgecircuitandresistance.2.workprincipleofautoelectronbalancingbridge3.Principleandcompositionofdigitalindicatinginstrument4.Principleandcompositionofnopenandnopaperinstrument显示仪表：将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表称为显示仪表（二次仪表）。分类classification：

按显示形式分为：模拟式(simulative)：以仪表指针的线性位移或角位移来模拟显示参数连续变化的仪表。数字式(digital)：直接以数字形式显示被测参数大小。屏幕显示(screendisplay)：以图形，曲线，字符和数字等多种形式直接在屏幕上显示。新型显示仪表：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体。Newindicatinginstrument:microprogrammingtechnology,newindicatingtech.,recordtech.,datastorageandcontroltech.,integratingsomeorallofthefunctionofdetection,indication,record,storage,communication,control,complicatedcalculationetc.特点组成类型功能强，显示集中而直观，体积小。显示清晰直观，无读数视差。速度快、准确性高，重现性好。工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变化趋势。缺点：结构较复杂，读数不够直观，测量速度不够迅速，测量重现性不好往往是计算机显示系统的显示器或专业显示器模/数转换器及其它电路。避免机械运动机构。信号变换、放大环节，磁电偏转机构或机电式伺服机构，指示记录机构。屏幕显示数字式模拟式一、自动电子电位差计Autoelectronpotentialdifferencemeter——可配热电偶功能：测量和显示能转换成毫伏级直流电压信号的工艺变量。如与温度、流量、压力、差压、成分等的变送器配接。第一节模拟式显示仪表1、手动电位差计(平衡法)

原理：用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的电流等于零。特点：比较精确，因为没有电流通过测量线路，不存在线路电阻影响问题。电压平衡原理图说明:1、R为线性度很高的锰铜线绕电阻。2、稳压电源供电，提供稳定的电流。3、G为高灵敏度的检流计。4、Et为热电势，当UCB>Et时，检流计指针正方偏转；

UCB<Et时，检流计指针反向偏转；当UCB=Et时，检流计无电流通过，即Et=UCB=IRCB电压补偿原理voltagecompensateprinciple2、自动电子电位差计的工作原理原理：利用可逆电机及机械传动机构代替人工的电压平衡操作，用放大器代替检流计检测不平衡电压并控制可逆电机工作。电子电位差原理图手工调整à可逆电机检流计à放大器电压补偿原理voltagecompensateprinciple3、自动电子电位差计的测量桥路冷端温度补偿：R2，其阻值随温度升高而增加。量程匹配：下限电阻

RG上限电阻

RMRP:滑线电阻．冷端补偿电阻R2下支路限流电阻R3(2mA)上支路限流电阻R4(4mA)电位差计测量桥路原理图CDBR2的压降随温度升高而升高，而热电偶的热电势却随温度升高而下降，两者叠加后可实现补偿。电压补偿原理voltagecompensateprinciple实例：XW系列电位差计测量电路XW系列电位差计测量桥路原理图差压信号进入放大电路，用于驱动移动机构，直到差压信号为零时停止．

4、自动电子电位差计的结构结构:

测量桥路，放大器，可逆电机，指示机构，记录机构。

电子电位差计方框原理图

1、平衡电桥的测温原理原理：利用平衡电桥来检测热电阻的变化。二、自动电子平衡电桥－－－热电阻配套XW系列电位差计测量桥路原理图Ｒt为热电阻；Ｒ2,R3,R4:平衡电阻；R3(Rt0+Rp)=R2R4

当被测温度为下限时，Rt

有最小值Rt0，滑动触头应在Rp的左端，平衡条件为：

当被测温度升高后，平衡条件为：

R3(Rt0+△Rt+Rp-r1)=R2(R4+r1)r1=[R3/(R2+

R3)]△Rt

所以，滑动触点的位置反映了电阻的变化；t234

自动平衡电桥结构原理图2、自动电子平衡电桥

原理：将平衡电桥的检流计换成电子放大器，利用放大的不平衡电压驱动可逆电机，再用可逆电机带动滑动触点以达到电桥平衡。RnP=RB//(R5+r5)量程电阻起始电阻微调电阻平衡电阻交流限流电阻外接调整电阻三线制接法热电阻Rt采用三线制接法，规定每根导线电阻是2.5Ω。RP为滑线电阻，RP与RB并联后的电阻值为90Ω，R5为量程电阻，R6为调整仪表起始刻度的电阻。当测量温度在量程起点时调整R6，使滑动触点移到滑线电阻最左端；当测量温度在量程终点时调整R5，使滑动触点移到滑线电阻最右端。R4为限流电阻，它决定了上支路电流的I1大小。热电阻的三线制连接：热电阻Rt采用三线制接法。热电阻两端的两根导线分别连到电桥的两个相邻的桥臂上，第三根导线则与稳压电源的负极相连。原因：连接热电阻的导线较长，其阻值随环境变化会影响测量精度，故采用三线制接法，并外加调整电阻来消除误差。外接调整电阻R1：为克服连接导线的长短不同而引起的误差，规定每根连接导线的阻值为2.5Ω。仪表出厂时，配有两个5Ω的外接调整电阻。

3、自动电子平衡电桥与电位差计的比较(1)、输入信号不同（signal）：电桥为电阻，电位差计为电势；(2)、原理不同(principle)：仪表平衡时，电位差计测量电桥不平衡，而电子平衡电桥的测量桥路平衡。(3)、热电偶配电位差计时，要考虑冷端补偿，而热电阻配平衡电桥时，无此问题。(4)、连接方式不同(connection)：热电偶连在输出回路中，用二线制；而热电阻则连在桥路中，用三线制。(5)、电位差计的供电为稳压直流，而平衡电桥的电流则是交流或直流。

特点Characteristic：用数码管或液晶显示测量值或偏差值，清晰直观，读数方便，不会产生视差。

nixietubeorliquidcrystalindicatetestvalueordeviation,clear,convenient,noparallax

普遍采用中、大规模集成电路，线路简单，可靠性好，耐振性强。

mediumorlargescaleintegratedcircuit,simplecircuit,highstability,highanti-knock第二节数字式显示仪表Digitalindicatinginstrument一、数字式显示仪表的特点及分类

特点Characteristic：采用模块化设计方法，有利于制造、调试和维修，降低生产成本。

modularizationdesign,goodforfabrication,debug,andrepair,decreasethecostofproduction.

数显仪表品种繁多，配接灵活，可输入多种类型测量信号。

widevarieties,matchingflexible,inputmanykindsofsignal.一、数字式显示仪表的特点及分类数字显示仪表的分类

分类ClassificationDigitalindicatinginstrumentVoltagetypefrequencytypeSinglepointmultiplepointSinglepointmultiplepointIndicatingdeviceIndicatingalarmIndicatingoutputIndicatingrecorderComplexindicator二、数显仪表的基本组成以下电路的全部或部分组合信号变换电路前置放大电路非线性校正开方运算电路模数转换电路标度变换电路控制电路数字显示电路光柱驱动电路V/I转换电路

信号变换

前置放大

非线性校正或开方运算

A/D转换

V/I转换

控制电路

光柱电平驱动

标度变换

工艺变量

（热电势）

光柱显示

电流信号

（热电阻）

（电压）

（电流）

数字显示

继电器触点动作或电流信号

2.CompositionofsignalindicatinginstrumentComposedbysomeorallofthefollowingcircuitSignaltransfercircuitPremagnificationcircuitnon-linearverifyrootoperationcircuitA/DtransfercircuitscaleconversioncircuitcontrolcircuitdigitalindicatingcircuitlightdrivingcircuitV/Itransfercircuit第三节新型显示仪表一、无笔、无纸记录仪1、概述结构特点：以CPU为核心，采用液晶显示，无传统记录仪的机械传动、纸、笔，直接将测量信号转