石油化工仪表第六章显示仪表

第1页，共15页，2023年，2月20日，星期六第一节概述

显示仪表（二次仪表），用于显示、记录、报警的仪表，一般都安装于控制室内。

1、模拟式：用仪表指针(记录笔)的线性位移或角位移来显示被测参数的连续变化的仪表。使用磁电偏转或电机等元件，显示反应较慢，精度较低，结构复杂，维护工作量大，但易看出参数变化趋势。

2、数字式：以数字方式显示参数值，由电路构成，显示反应快，精度较高，读数直观(带单位、无读数误差)。智能式显示仪表，可以实现参数运算、多参数切换和巡回显示，并易于与计算机连接，此种仪表为当前显示仪表主要形式。

3、图像显示式：利用CRT、液晶、等离子、投影等方式直接显示流程及相关动态参数和符号，同时还可显示参数的变化趋势，使得参数显示更加直观。显示仪表的分类：第2页，共15页，2023年，2月20日，星期六第二节自动电子电位差计一、基本原理平衡法:将未知电势Ex与已知电势相比较,检流计指零时,则表示未知电势与已知电势相等，由已知电势知未知电势。二、手动电位差计引入标定工作电流的标定回路。RN标准电阻,EN标准电池，K打在标定时,IRN与EN比较,不等时G偏转,调RJ使G指0,则IRN=EN，I=2mA，K打向测量，测Ex=IRCB。此表既可作mV测量表,也可做标准mV信号源(用于校验仪表)。第3页，共15页，2023年，2月20日，星期六三、自动电位差计

1、工作原理用放大器替代检流计,Ex与UCB比较的差值经放大器放大后驱动可逆电机,可逆电机经传动机构代替了手动调节触点C的位置,直到Ex=UCB,C点对应于t点温度下的热电偶产生的电势值，本电路没有冷端温度补偿。

2、测量桥路第4页，共15页，2023年，2月20日，星期六

RP为滑线电阻,RP难于精确绕制,故与工艺电阻RB并联后为90(固定电阻,有利于成批生产)RP′为附加滑线电阻

RM为量程电阻,RM↑量程越大

RG为起始电阻,RG越大,测量下限值越大

R4上支路限流电阻（4mA或2mA）

R3下支路限流电阻（2mA或1mA）R2冷端补偿电阻R2=R0（1+αt0）实现冷端补偿.当放大器输入不相等时，电机转动,带动动臂左、右移动,使之相等,A点的不同位置指示出了Ex对应的温度t。第5页，共15页，2023年，2月20日，星期六测量桥路处于平衡状态时，待测电势与桥路输出电势相等：

Ex=(-)如果想将测量桥路用于热电偶的热电势测量，并显示温度应作如何改变才能实现正常测量？4、校验校验带有温度补偿电阻的自动电位差计时，应将各校验点电势减去校验温度下的电势后再送入，即送入E(t,t0)，原因是R2已经补偿。例：热偶E分度号t0=20℃,校验100℃点时，送多少电势？第6页，共15页，2023年，2月20日，星期六传感器与变送器测量电路放大器平衡电机指示机构附加机构记录机构同步电机整体机构框架图：第7页，共15页，2023年，2月20日，星期六第三节自动平衡电桥工作原理：采用三线制将待测电阻接入平衡电桥，初始状态下动臂在最右端，电桥平衡：R3(Rt0+r)=R2R4当Rt=Rtmax时电桥平衡：

R3Rtmax=(R2+r)R4

当调整滑线电阻K,使触点位于滑线电阻中间的某一点时：

R3(Rt0+△Rt+r-r1)=(R2+r1)R4

r1=R3/(R3+R4)*△Rt

显然Rt随温度变化时,K点的移动能使上式重新平衡.

三线制连接的原因是要减少导线电阻随环境温度变化而变化对测量结果的影响第8页，共15页，2023年，2月20日，星期六平衡电桥与电子点位差计的比较：电位差计平衡电桥平衡情况桥路输出不等于0（放大器输入为0）桥路输出为0测量形式测电势（热偶）测电阻（热阻）补偿需冷端补偿不需外接线补偿导线（两线）一般导线每根2.5Ω（三线）工作电流上:下支路=2：1上下支路相同小于等于6mA(热阻易发热)第9页，共15页，2023年，2月20日，星期六第四节智能显示仪表

在数字式显示仪表中加上微处理器即是智能显示仪表。微机化显示仪表无论在功能还是性能上都比数字式显示仪表有较大的提高，实现了显示仪表的智能化。一、数字式显示仪表原理及组成数字显示仪表至少应具备模/数转换,非线性补偿和标度变换三大部分。第10页，共15页，2023年，2月20日，星期六

1、模数转换---A/D转换模拟信号数字化是量化的过程,用一个足够小的单位增量将在一定采样周期时间点上的模拟信号值量化,这个增量越小,则模拟信号转化为数字信号的精度越高,采样周期越短，模拟信号的连续变化趋势越能被体现，即对模拟信号失真越小，但同时转化要求的技术越高。

A/D转换有多种方式：电压转化为数字量的方式是目前最常用的一种转换方式。电压转化为数字量的方式有单积分型，双积分型,逐次比较(逼近)型，还有脉冲宽度调制型和电压频率型。第11页，共15页，2023年，2月20日，星期六2、非线性补偿被测参数经检测元件及变送器转换后的模拟信号与被测参数之间有时为非线性函数关系,数字式仪表内通常设有非线性补偿环节。补偿环节是使得显示值与显示仪表输入值之间具有一定规律的非线性关系，以补偿输入信号与被测参数之间的非线性关系，使显示值与被测参数之间呈线性关系。常用的非线性补偿的方法有模拟式非线性补偿法,非线性模/数转换补偿法,数字式非线性补偿法等.

应用较多的是数字式非线性补偿法,这种方法是将非线性的输入电压(A/D转换后)分段,将具有明显斜率变化的曲线段分开成几段具有较好线性的近似直线段,然后对于不同斜率的直线段乘以不同的直线斜率,使之正好能转化为统一的线性(同一斜率输出),实现线性化。第12页，共15页，2023年，2月20日，星期六3、标度变换通过对输入量进行比例系数运算，转换成数字式仪表可以直接显示的变量值。

如被测温度为1000℃,经转换后输出1250个脉冲,利用一个乘法器,使1250乘以0.8的系数,则得到了1000这个脉冲数,再用一个计数器计数1000从而显示出1000℃.第13页，共15页，2023年，2月20日，星期六二、智能显示仪表

智能仪表一般都具有量程自动转换、自校正、自诊断等含有一定人工智能的分析能力；传统仪表中难以实现的问题如通信、复杂的公式计算等问题，对于智能仪表而言，只需软、硬件设计配合得当即可。硬件结构更为简单，稳定性、可靠性、性能价格比都大大提高。第14页，共15页，2023年，2月20日，星期六

无纸记录仪无纸、无笔，内部无任何传统记录仪的机械传动部件，避免了纸和笔的消耗与维护。它内置了大容量的存