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6顯示儀表 6 1顯示儀表概述 本章內(nèi)容 6 2模擬式顯示儀表 6 3數(shù)字式顯示儀表 6 4新型顯示儀表 功能 對各種檢測變量進(jìn)行顯示 記錄類型 模擬式顯示儀表 數(shù)字式顯示儀表 新型顯示儀表 6 1顯示儀表概述 1 模擬式顯示儀表 原理 檢測元件和變送器將被測變量 物理量或化學(xué)量 變換成另一物理量 此物理量隨被測變量的變化作相應(yīng)變化 這種變化是對被測變量的模擬 方式 利用標(biāo)尺 指針 曲線等方法 2 數(shù)字式顯示儀表 功能 直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字形式記錄打印被測變量值的儀表 可以和多種傳感器配合測量 顯示各種工藝參數(shù) 并且可以進(jìn)行巡回檢測 越限報(bào)警及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制 方式 數(shù)字式 3 新型顯示儀表 特點(diǎn) 涉及微處理技術(shù) 新型顯示技術(shù) 記錄技術(shù) 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù) 把信號檢測處理 顯示 記錄 數(shù)據(jù)存儲 通訊 控制 復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個(gè)或全部功能集合于一體 模擬顯示的特點(diǎn) 直觀 光柱也屬于模擬顯示 光柱顯示的特點(diǎn) 一目了然 數(shù)字式儀表 數(shù)字式儀表的特點(diǎn) 準(zhǔn)確 但最后一位經(jīng)常跳動不止 熱敏電阻 LED亮度高 耐振動 LCD耗電省 集成度高 但不利于夜間觀察 LED LCD的特點(diǎn) 帶背光板的LCD可以在夜間觀看 圖像顯示 特點(diǎn) 能顯示復(fù)雜的圖形和曲線 但價(jià)格昂貴 帶RS 232接口的萬用表及圖像顯示 特點(diǎn) 能在計(jì)算機(jī)中存儲測量到的波形及數(shù)據(jù) 可隨時(shí)重放 價(jià)格適中 記錄儀 主要用來記錄被檢測對象的動態(tài)變化過程 無紙記錄儀 主要用來記錄和存儲被檢測對象的動態(tài)變化過程 數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處理裝置主要是指計(jì)算機(jī) 將復(fù)雜的系統(tǒng)用到頻譜分析儀 6 2 1電子電位差計(jì) 配熱電偶 功能 與溫度 流量 壓力 差壓 成分等變送器配接 可以測量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏及直流電壓信號的工藝變量 原理 電壓補(bǔ)償原理型號 用XW系列來命名 X表示顯示儀表 W表示直流電位差計(jì) XW 類型 小型長圖顯示 大型長圖顯示 圓圖顯示等 6 2模擬式顯示儀表 圖8 3電位差計(jì)的原理線路 一 手動電位差計(jì) 工作電流的回路 校準(zhǔn)工作電流的回路 測量回路 電位差計(jì)實(shí)物圖 1 工作原理 工作狀態(tài) U 0 即Et EAB XW系列電子電位差計(jì)測量橋路原理 二 自動電位差計(jì) 6 2 2電子自動平衡電橋 配熱電阻 功能 對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進(jìn)行測量 顯示 記錄 原理 電橋平衡原理型號 根據(jù)輸出電壓XD系列 交流平衡電橋XQ系列 直流平衡電橋 特點(diǎn) 1 清晰直觀 讀數(shù)方便 不會產(chǎn)生視差 2 線路簡單 可靠性好 耐振性強(qiáng) 3 采用模塊化設(shè)計(jì)方法 便于制造 調(diào)試和維修 降低生產(chǎn)成本 4 品種繁多 配接靈活 5 具有非線性校正及開方運(yùn)算電路 配接熱電偶測溫時(shí)具有冷端溫度補(bǔ)償功能 配接熱電阻時(shí)考慮了外線電阻的補(bǔ)償 配接差壓變送器測流量時(shí)可直接顯示流量值 6 3數(shù)字式顯示儀表 6 3 1概述 分類 1 按功能 顯示型 顯示報(bào)警型 顯示調(diào)節(jié)型 巡回檢測型 2 按輸入信號形式 電壓型 頻率型 3 按輸入信號的點(diǎn)數(shù) 單點(diǎn)和多點(diǎn) 4 按顯示位數(shù) 3位半 4位半等多種 半位顯示是指最高位是0或1 5 按測量速率 低速型 每秒鐘測量幾次到幾十次 中速型 每秒鐘測量幾十次到幾百次 高速型 每秒鐘測量千次以上 主要技術(shù)指標(biāo) 1 顯示方式 3位半或4位半數(shù)碼管顯示 2 分辨率 儀表末位數(shù)改變一個(gè)字時(shí)所代表的輸入信號值 表明儀表所能顯示被測參數(shù)的最小變化量 3 精度等級 0 2級或0 5級 4 輸入阻抗 儀表在工作狀態(tài)下呈現(xiàn)在儀表兩輸入端之間的等效阻抗 一般在10M 以上 另外 還有采樣速率 干擾擬制系數(shù)等 2 數(shù)字式顯示儀表的主要指標(biāo) 1999 1999 6 3 2基本組成 數(shù)顯儀表的組成框圖 6 3 3模 數(shù)轉(zhuǎn)換 A D 模 數(shù)轉(zhuǎn)換 A D 非電量 電壓 數(shù)字 A D 轉(zhuǎn)換方法 直接比較型 間接比較型和復(fù)合型三大類 包括采樣和量化兩個(gè)過程 采樣是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 量化是用近似值表示信號精確值的過程 產(chǎn)生量化誤差 A D位數(shù)8位00000000B 00H 0D 11111111B 0FFH 255D A D分辨力 率 分辨力 8位 Vmax 255分辨率1 255顯示器分辨力 1 直接比較型A D轉(zhuǎn)換 直接比較型A D轉(zhuǎn)換的原理是基于電位差計(jì)的電壓比較原理 圖8 9直接比較原理示意圖 通過不斷比較 不斷鑒別 并在比較鑒別的同時(shí)就將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出 實(shí)現(xiàn)了A D轉(zhuǎn)換 標(biāo)準(zhǔn)的可調(diào)參考電壓UR被測電壓UX 比較 平衡 UR UX 2 間接比較型A D轉(zhuǎn)換 所謂間接比較型就是被測電壓不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 而是轉(zhuǎn)換成某一中間量 然后再將中間量整量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 U T型或U F型 把被測電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔的方法有 積分比較 雙積分 法 積分脈沖調(diào)寬法和線性電壓比較法 圖8 10雙積分型A D轉(zhuǎn)換原理框圖 6 3 4非線性補(bǔ)償 線性化 數(shù)字顯示儀表的非線性補(bǔ)償 就是將數(shù)字儀表非線性輸入信號轉(zhuǎn)換成線性化的數(shù)字顯示過程中所采取的各種補(bǔ)償措施 檢測元件或傳感器的輸出信號與被測變量之間往往為非線性關(guān)系 非線性補(bǔ)償?shù)姆椒?一類是用硬件的方式實(shí)現(xiàn) 一類是以軟件的方式實(shí)現(xiàn) 常用在屏幕顯示儀表中 目前常用方法 模擬式非線性補(bǔ)償法 數(shù)字式非線性補(bǔ)償法 非線性模 數(shù)轉(zhuǎn)換補(bǔ)償法 1 模擬式線性化 模擬式線性化可采用開環(huán)或閉環(huán)的方式進(jìn)行 開環(huán)式線性化原理圖 利用線性化器的非線性靜特性來補(bǔ)償檢測元件或傳感器的非線性 使A D轉(zhuǎn)換之前的U0與x之間具有線性關(guān)系 閉環(huán)式線性化就是利用反饋補(bǔ)償原理 引入非線性的負(fù)反饋環(huán)節(jié) 用負(fù)反饋環(huán)節(jié)本身的非線性特性來補(bǔ)償檢測元件或傳感器的非線性 使U0和x之間關(guān)系具有線性特性 2 A D轉(zhuǎn)換線性化 非線性A D轉(zhuǎn)換 通過A D轉(zhuǎn)換直接進(jìn)行線性化處理的一種方法 3 數(shù)字式線性化 基本原則仍然是 以折代曲 將不同斜率的斜線乘上不同的系數(shù)變?yōu)橥恍甭实木€段而達(dá)到線性化的目的 圖8 13數(shù)字線性化原理示意圖 6 3 5信號標(biāo)準(zhǔn)化及標(biāo)度變換 將這些不同性質(zhì)的信號與不同電平的信號統(tǒng)一起來 這就叫輸入信號的規(guī)格化 或者稱為參數(shù)信號的標(biāo)準(zhǔn)化 我國目前采用的統(tǒng)一直流信號電平有以下幾種 0 10mV 0 30mV 0 40 95mV 0 50mV等 量綱還原問題 通常稱之為 標(biāo)度變換 模擬標(biāo)度變換 數(shù)字量標(biāo)度變換 數(shù)字儀表的標(biāo)度變換 y S1 S2 S3 x S x 1 模擬量標(biāo)度變換 2 電勢信號的標(biāo)度變換 3 電流信號的標(biāo)度變換 當(dāng)前的顯示儀表是涉及微處理技術(shù) 新型顯示技術(shù) 記錄技術(shù) 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù) 把信號檢測處理 顯示 記錄 數(shù)據(jù)儲存 通訊 控制 復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個(gè)或全部功能集合于一體的新型儀表 它使用方便 觀