礦大(北京)儀表與自動化-3-3(2學(xué)時(shí))

第七節(jié)顯示儀表Section7indicatinginstrument本章基本要求：

1、掌握自動電子電位差計(jì)工作原理，熟悉測量橋路及各個(gè)電阻的作用。2、掌握自動電子平衡電橋的工作原理。3、了解數(shù)字式顯示儀表的原理與組成。4、了解無筆、無紙儀的原理和組成。Basicrequirement：

1.Workprincipleofautoelectronpotentialdifferencemeter,theeffectofbridgecircuitandresistance.2.workprincipleofautoelectronbalancingbridge3.Principleandcompositionofdigitalindicatinginstrument4.Principleandcompositionofnopenandnopaperinstrument顯示儀表：將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表稱為顯示儀表（二次儀表）。分類classification：

按顯示形式分為：模擬式(simulative)：以儀表指針的線性位移或角位移來模擬顯示參數(shù)連續(xù)變化的儀表。數(shù)字式(digital)：直接以數(shù)字形式顯示被測參數(shù)大小。屏幕顯示(screendisplay)：以圖形，曲線，字符和數(shù)字等多種形式直接在屏幕上顯示。新型顯示儀表：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。Newindicatinginstrument:microprogrammingtechnology,newindicatingtech.,recordtech.,datastorageandcontroltech.,integratingsomeorallofthefunctionofdetection,indication,record,storage,communication,control,complicatedcalculationetc.特點(diǎn)組成類型功能強(qiáng)，顯示集中而直觀，體積小。顯示清晰直觀，無讀數(shù)視差。速度快、準(zhǔn)確性高，重現(xiàn)性好。工作可靠、價(jià)格低廉，能夠反映和記錄測量值的變化趨勢。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，讀數(shù)不夠直觀，測量速度不夠迅速，測量重現(xiàn)性不好往往是計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)的顯示器或?qū)I(yè)顯示器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器及其它電路。避免機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)。信號變換、放大環(huán)節(jié)，磁電偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或機(jī)電式伺服機(jī)構(gòu)，指示記錄機(jī)構(gòu)。屏幕顯示數(shù)字式模擬式一、自動電子電位差計(jì)Autoelectronpotentialdifferencemeter——可配熱電偶功能：測量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏級直流電壓信號的工藝變量。如與溫度、流量、壓力、差壓、成分等的變送器配接。第一節(jié)模擬式顯示儀表1、手動電位差計(jì)(平衡法)

原理：用已知電壓來補(bǔ)償未知電壓，使測量線路的電流等于零。特點(diǎn)：比較精確，因?yàn)闆]有電流通過測量線路，不存在線路電阻影響問題。電壓平衡原理圖說明:1、R為線性度很高的錳銅線繞電阻。2、穩(wěn)壓電源供電，提供穩(wěn)定的電流。3、G為高靈敏度的檢流計(jì)。4、Et為熱電勢，當(dāng)UCB>Et時(shí)，檢流計(jì)指針正方偏轉(zhuǎn)；

UCB<Et時(shí)，檢流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)UCB=Et時(shí)，檢流計(jì)無電流通過，即Et=UCB=IRCB電壓補(bǔ)償原理voltagecompensateprinciple2、自動電子電位差計(jì)的工作原理原理：利用可逆電機(jī)及機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)代替人工的電壓平衡操作，用放大器代替檢流計(jì)檢測不平衡電壓并控制可逆電機(jī)工作。電子電位差原理圖手工調(diào)整à可逆電機(jī)檢流計(jì)à放大器電壓補(bǔ)償原理voltagecompensateprinciple3、自動電子電位差計(jì)的測量橋路冷端溫度補(bǔ)償：R2，其阻值隨溫度升高而增加。量程匹配：下限電阻

RG上限電阻

RMRP:滑線電阻．冷端補(bǔ)償電阻R2下支路限流電阻R3(2mA)上支路限流電阻R4(4mA)電位差計(jì)測量橋路原理圖CDBR2的壓降隨溫度升高而升高，而熱電偶的熱電勢卻隨溫度升高而下降，兩者疊加后可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。電壓補(bǔ)償原理voltagecompensateprinciple實(shí)例：XW系列電位差計(jì)測量電路XW系列電位差計(jì)測量橋路原理圖差壓信號進(jìn)入放大電路，用于驅(qū)動移動機(jī)構(gòu)，直到差壓信號為零時(shí)停止．

4、自動電子電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):

測量橋路，放大器，可逆電機(jī)，指示機(jī)構(gòu)，記錄機(jī)構(gòu)。

電子電位差計(jì)方框原理圖

1、平衡電橋的測溫原理原理：利用平衡電橋來檢測熱電阻的變化。二、自動電子平衡電橋－－－熱電阻配套XW系列電位差計(jì)測量橋路原理圖Ｒt為熱電阻；Ｒ2,R3,R4:平衡電阻；R3(Rt0+Rp)=R2R4

當(dāng)被測溫度為下限時(shí)，Rt

有最小值Rt0，滑動觸頭應(yīng)在Rp的左端，平衡條件為：

當(dāng)被測溫度升高后，平衡條件為：

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

R3)]△Rt

所以，滑動觸點(diǎn)的位置反映了電阻的變化；t234

自動平衡電橋結(jié)構(gòu)原理圖2、自動電子平衡電橋

原理：將平衡電橋的檢流計(jì)換成電子放大器，利用放大的不平衡電壓驅(qū)動可逆電機(jī)，再用可逆電機(jī)帶動滑動觸點(diǎn)以達(dá)到電橋平衡。RnP=RB//(R5+r5)量程電阻起始電阻微調(diào)電阻平衡電阻交流限流電阻外接調(diào)整電阻三線制接法熱電阻Rt采用三線制接法，規(guī)定每根導(dǎo)線電阻是2.5Ω。RP為滑線電阻，RP與RB并聯(lián)后的電阻值為90Ω，R5為量程電阻，R6為調(diào)整儀表起始刻度的電阻。當(dāng)測量溫度在量程起點(diǎn)時(shí)調(diào)整R6，使滑動觸點(diǎn)移到滑線電阻最左端；當(dāng)測量溫度在量程終點(diǎn)時(shí)調(diào)整R5，使滑動觸點(diǎn)移到滑線電阻最右端。R4為限流電阻，它決定了上支路電流的I1大小。熱電阻的三線制連接：熱電阻Rt采用三線制接法。熱電阻兩端的兩根導(dǎo)線分別連到電橋的兩個(gè)相鄰的橋臂上，第三根導(dǎo)線則與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。原因：連接熱電阻的導(dǎo)線較長，其阻值隨環(huán)境變化會影響測量精度，故采用三線制接法，并外加調(diào)整電阻來消除誤差。外接調(diào)整電阻R1：為克服連接導(dǎo)線的長短不同而引起的誤差，規(guī)定每根連接導(dǎo)線的阻值為2.5Ω。儀表出廠時(shí)，配有兩個(gè)5Ω的外接調(diào)整電阻。

3、自動電子平衡電橋與電位差計(jì)的比較(1)、輸入信號不同（signal）：電橋?yàn)殡娮?，電位差?jì)為電勢；(2)、原理不同(principle)：儀表平衡時(shí)，電位差計(jì)測量電橋不平衡，而電子平衡電橋的測量橋路平衡。(3)、熱電偶配電位差計(jì)時(shí)，要考慮冷端補(bǔ)償，而熱電阻配平衡電橋時(shí)，無此問題。(4)、連接方式不同(connection)：熱電偶連在輸出回路中，用二線制；而熱電阻則連在橋路中，用三線制。(5)、電位差計(jì)的供電為穩(wěn)壓直流，而平衡電橋的電流則是交流或直流。

特點(diǎn)Characteristic：用數(shù)碼管或液晶顯示測量值或偏差值，清晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。

nixietubeorliquidcrystalindicatetestvalueordeviation,clear,convenient,noparallax

普遍采用中、大規(guī)模集成電路，線路簡單，可靠性好，耐振性強(qiáng)。

mediumorlargescaleintegratedcircuit,simplecircuit,highstability,highanti-knock第二節(jié)數(shù)字式顯示儀表Digitalindicatinginstrument一、數(shù)字式顯示儀表的特點(diǎn)及分類

特點(diǎn)Characteristic：采用模塊化設(shè)計(jì)方法，有利于制造、調(diào)試和維修，降低生產(chǎn)成本。

modularizationdesign,goodforfabrication,debug,andrepair,decreasethecostofproduction.

數(shù)顯儀表品種繁多，配接靈活，可輸入多種類型測量信號。

widevarieties,matchingflexible,inputmanykindsofsignal.一、數(shù)字式顯示儀表的特點(diǎn)及分類數(shù)字顯示儀表的分類

分類ClassificationDigitalindicatinginstrumentVoltagetypefrequencytypeSinglepointmultiplepointSinglepointmultiplepointIndicatingdeviceIndicatingalarmIndicatingoutputIndicatingrecorderComplexindicator二、數(shù)顯儀表的基本組成以下電路的全部或部分組合信號變換電路前置放大電路非線性校正開方運(yùn)算電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路標(biāo)度變換電路控制電路數(shù)字顯示電路光柱驅(qū)動電路V/I轉(zhuǎn)換電路

信號變換

前置放大

非線性校正或開方運(yùn)算

A/D轉(zhuǎn)換

V/I轉(zhuǎn)換

控制電路

光柱電平驅(qū)動

標(biāo)度變換

工藝變量

（熱電勢）

光柱顯示

電流信號

（熱電阻）

（電壓）

（電流）

數(shù)字顯示

繼電器觸點(diǎn)動作或電流信號

2.CompositionofsignalindicatinginstrumentComposedbysomeorallofthefollowingcircuitSignaltransfercircuitPremagnificationcircuitnon-linearverifyrootoperationcircuitA/DtransfercircuitscaleconversioncircuitcontrolcircuitdigitalindicatingcircuitlightdrivingcircuitV/Itransfercircuit第三節(jié)新型顯示儀表一、無筆、無紙記錄儀1、概述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以CPU為核心，采用液晶顯示，無傳統(tǒng)記錄儀的機(jī)械傳動、紙、筆，直接將測量信號轉(zhuǎn)