熱工自動檢測技術(shù)課件

熱工自動檢測技術(shù)課件第一頁，編輯于星期六：二十二點十九分。3.1模擬式儀表包括：動圈式顯示儀表和平衡式顯示儀表熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第二頁，編輯于星期六：二十二點十九分。3.1.1動圈式顯示儀表動圈式顯示儀表是我國自行設(shè)計制造的系列儀表產(chǎn)品，命名為ＸＣ系列。ＸＣ系列按其功能有指示型（ＸＣＺ）和指示調(diào)節(jié)型（ＸＣＴ）兩個系列。動圈式顯示儀表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，１.０級精度和價格便宜，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在中小型企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第三頁，編輯于星期六：二十二點十九分。動圈表可以與各種傳感器、變送器配合，經(jīng)測量線路轉(zhuǎn)換為微安或毫安級電流，驅(qū)動動圈偏轉(zhuǎn)，指示被測過程變量的值。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第四頁，編輯于星期六：二十二點十九分。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第五頁，編輯于星期六：二十二點十九分。一、動圈式顯示儀表工作原理

動圈式儀表測量機(jī)構(gòu)的核心部件是一個磁電式毫伏計。動圈是具有絕緣層的細(xì)銅線制成的矩形框，用張絲支承（張絲還兼作導(dǎo)流絲），置于永久磁鋼的空間磁場中，有電流流過時，動圈在電磁力矩的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第六頁，編輯于星期六：二十二點十九分。動圈的偏轉(zhuǎn)使張絲扭轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生反抗動圈轉(zhuǎn)動的力矩。當(dāng)兩力矩平衡時，動圈就停在某一位置上，指示該瞬時被測量的大小。動圈的偏轉(zhuǎn)角與流過動圈的電流成正比。動圈帶動指針偏轉(zhuǎn)，可以直接指示出變量數(shù)值。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第七頁，編輯于星期六：二十二點十九分。由于動圈的位置與輸入毫伏信號相對應(yīng)，當(dāng)面板直接刻成溫度標(biāo)尺時，裝在動圈上的指針就指示出被測介質(zhì)的溫度值。

熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第八頁，編輯于星期六：二十二點十九分。二、測量線路中電阻的溫度補(bǔ)償

Rw：外部電阻Rn:內(nèi)部電阻量程電阻Rc：使用錳銅絲繞制，儀表出廠前已調(diào)整好，其值隨儀表量程而異。以限制流過動圈的電流，使量程上限時，指針正好指示在滿刻度上，即流過動圈的最大電流不變。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第九頁，編輯于星期六：二十二點十九分。溫度補(bǔ)償電阻Rk：因為動圈用銅電阻繞制，隨儀表所處環(huán)境溫度變化產(chǎn)生阻值變化，導(dǎo)致電流變化，引起示值變化，產(chǎn)生溫度附加誤差。溫度附加誤差主要是由于動圈銅電阻變化產(chǎn)生的。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十頁，編輯于星期六：二十二點十九分。由于溫度上升，銅電阻上升，熱敏電阻隨溫度升高而降低，與動圈電阻變化趨勢相反，但熱敏電阻Rt的溫度特性是非線性的，并聯(lián)一錳銅電阻RB，使Rk（Rt‖RB）的特性近似為線性，與動圈電阻RD串聯(lián)后可以很好地進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十一頁，編輯于星期六：二十二點十九分。三、配熱電偶的動圈儀表測量線路

由于我國生產(chǎn)的熱電偶均符合ITS-90國際溫標(biāo)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，其一致性非常好，所以國家又規(guī)定了與每一種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶配套的儀表，它們的顯示值為溫度，而且均已線性化。與K型熱電偶配套的動圈儀表型號為XCZ-101或XCT-101等。數(shù)字式儀表也有指示型（XMZ）和指示調(diào)節(jié)型（XMT）等幾種系列品種。

熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十二頁，編輯于星期六：二十二點十九分。

動圈表要求輸入毫伏信號，當(dāng)配熱電偶測溫時，它可以直接與熱電偶溫度傳感器連接；熱電偶產(chǎn)生熱電勢,毫伏信號加在動圈表上。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十三頁，編輯于星期六：二十二點十九分。動圈式儀表與熱電偶配套測溫時，熱電偶、連接導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）、調(diào)整電阻和顯示儀表組成了一個閉合回路。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十四頁，編輯于星期六：二十二點十九分。外接電阻及外接調(diào)整電阻為了使流過動圈的電流只與熱電勢或所測溫度成正比，在動圈儀表進(jìn)行刻度時，采用規(guī)定外線路電阻數(shù)值為定值的辦法來解決這一問題。配熱電偶的動圈表統(tǒng)一規(guī)定Ｒw＝1５歐，此值標(biāo)注在儀表表面上。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十五頁，編輯于星期六：二十二點十九分。所以，無論在刻度或使用時，外線電阻都應(yīng)該保持這個數(shù)值，不是１５歐的，應(yīng)借助調(diào)整電阻（儀表附件，由猛銅絲繞成）來湊足１５歐,利用調(diào)整電阻補(bǔ)足它的差值，然后按接線圖將調(diào)整電阻接入測量回路中。

熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十六頁，編輯于星期六：二十二點十九分。四、配熱電阻的測量線路

配接熱電阻時要使用不平衡電橋?qū)犭娮枳柚底兓D(zhuǎn)換成直流電壓信號1、工作原理測量橋路是一不平衡電橋，采用兩級硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電源為其供電。通常取R3=R4；Rw+R2＝Rt0＋Rw＋R0；其中Rt0是對應(yīng)于儀表刻度始點的熱電阻值。Rw為外接電阻，包括連接導(dǎo)線電阻。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十七頁，編輯于星期六：二十二點十九分。當(dāng)被測溫度為儀表刻度始點時（即Rt＝Rt0）電橋平衡，無電壓輸出，流過動圈的電流為零。當(dāng)熱電阻Ｒt隨溫度變化時，電橋失去平衡，Ucd不等于零，此時電流流過動圈，指針指示相應(yīng)的溫度。

熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十八頁，編輯于星期六：二十二點十九分。電橋輸出的電壓Ucd還與電源電壓有關(guān)，交流電經(jīng)整流濾波，采用了兩級硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的并聯(lián)穩(wěn)壓供電?？紤]到儀表環(huán)境溫度對穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的影響，還接入了銅補(bǔ)償電阻，以保證電橋供電電壓的穩(wěn)定性。熱工自動檢測技術(shù)高職高專ppt高等職業(yè)教育課件第十九頁，編輯于星期六：二十二點十九分。2、動圈表與熱電阻的三線制連接法

不平衡電橋中熱電阻連接要采用三線制，以減小由于環(huán)境溫度變化造成連接導(dǎo)線電阻變化所引起的溫度附加誤差。第二十頁，編輯于星期六：二十二點十九分。熱電阻有兩個接線柱，連接導(dǎo)線1和2的一端一同接在熱電阻的一個接線柱上；連接導(dǎo)線3的另一端接在熱電阻的另一個接線柱上。然后將連接導(dǎo)線1的另一端與穩(wěn)壓電源負(fù)極相連；連接導(dǎo)線2和3的分別接在電橋的兩個橋臂上。這樣，連接導(dǎo)線2和3分別加在電橋的兩個相鄰橋臂上，環(huán)境溫度引起的導(dǎo)線電阻變化可以相互低消一部分，減小了對儀表讀數(shù)的影響，提高了測量的準(zhǔn)確性。第二十一頁，編輯于星期六：二十二點十九分。對三線制連接法統(tǒng)一規(guī)定Rw＝5?。使用時，若每根連接導(dǎo)線電阻不足5?，用調(diào)整電阻補(bǔ)足。在滿足此規(guī)定的條件下，儀表在0-50℃環(huán)境溫度下使用，最大溫度附加誤差不超過0.5％第二十二頁，編輯于星期六：二十二點十九分。3.1.2自動平衡式顯示儀表自動平衡式顯示儀表是利用補(bǔ)償原理進(jìn)行測量的自動電子儀表。它與熱電偶、熱電阻等變送器配套，可以來測量、記錄和控制溫度，也可用來連續(xù)測量電流、電壓和電阻以及能轉(zhuǎn)換成電壓和電阻的其它物理量。第二十三頁，編輯于星期六：二十二點十九分。它具有動作迅速、精確度高（一般為0.5級），不僅能指示，而且可以連續(xù)記錄被測參數(shù)，若加上一些附加裝置還可實現(xiàn)多點指示、記錄、報警、調(diào)節(jié)等功能，以及適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。常用的有電子電位差計和電子平衡電橋第二十四頁，編輯于星期六：二十二點十九分。一、電子電位差計工作原理：電子電位差計是用來測量電壓信號的顯示儀表。是用已知電壓來平衡（補(bǔ)償）被測電壓，使測量線路的電流等于零的測量方法。也叫補(bǔ)償法或零值法。第二十五頁，編輯于星期六：二十二點十九分。手動電位差計圖5-9,測量電壓的方法是移動滑動觸點B，使通過檢流計G的電流為零，這時觸點所指示的電壓值即是被測電壓。第二十六頁，編輯于星期六：二十二點十九分。

電子電位差計是根據(jù)電壓平衡原理進(jìn)行工作的。已知電壓是由不平衡電橋產(chǎn)生的。由測量橋路、放大器、伺服電機(jī)、同步電機(jī)、指示記錄機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等幾個主要部件組成。第二十七頁，編輯于星期六：二十二點十九分。傳感器產(chǎn)生的電信號形成外部輸入電壓Ex，與測量橋路電壓Uab相比較，電壓差值經(jīng)放大器放大，輸出驅(qū)動伺服電機(jī)帶動滑線電阻的滑動觸點移動，直到Uab＝

Ex，使整機(jī)電壓達(dá)到平衡；同時帶動指示和記錄機(jī)構(gòu)，指示記錄出被測變量的值。第二十八頁，編輯于星期六：二十二點十九分。二、電子自動平衡電橋與熱電阻配接使用，可作為溫度測量的顯示儀表平衡電橋工作原理：圖5-34,熱電阻Rt為一個橋臂，R1為可變電阻，調(diào)節(jié)可變電阻，使電橋達(dá)到平衡，檢流計無電流通過，滑動觸點所指示的溫度即是被測溫度值。第二十九頁，編輯于星期六：二十二點十九分。電熱阻測溫電橋的三線連接法第三十頁，編輯于星期六：二十二點十九分。電子平衡電橋是基于電橋平衡原理工作的。當(dāng)被測溫度變化時引起熱電阻Rt變化，電橋不平衡，不平衡電壓經(jīng)放大器放大，去驅(qū)動伺服電機(jī)，帶動滑動觸點以達(dá)到電橋平衡；同時帶動指針，指示溫度數(shù)值。第三十一頁，編輯于星期六：二十二點十九分。電子電位差計與電子平衡電橋的區(qū)別1、原理不同。電子電位差計是電壓平衡原理；電子平衡電橋是電橋平衡原理。2、測量橋路不同。電子電位差計的測量橋路處于不平衡狀態(tài)，其不平衡電壓要與被測電勢相補(bǔ)償后，儀表達(dá)到平衡；當(dāng)儀表平衡時，電子平衡電橋測量橋路處于平衡狀態(tài)。第三十二頁，編輯于星期六：二十二點十九分。3、配接的測量元件不同。電子電位差計測量毫伏級電壓信號，配接熱電偶實現(xiàn)溫度測量；電子平衡電橋測量電阻信號，在測量溫度時可以配接熱電阻，采用三線制接法。4、電子電位差計對橋路供電電壓要求嚴(yán)格，采用直流穩(wěn)壓供電；電子平衡電橋可以使用直流供電，也可以交流供電。第三十三頁，編輯于星期六：二十二點十九分。3.2數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表是把與被測變量（如溫度、壓力、流量等）成一定函數(shù)關(guān)系的連續(xù)變化的模擬量（如電信號），變換成斷續(xù)的數(shù)字量來顯示的儀表。第三十四頁，編輯于星期六：二十二點十九分。數(shù)字表基本功能：輸入信號：一般為電壓、電流、頻率、脈沖及開關(guān)信號等。測量值顯示：0-9數(shù)碼和被測量參數(shù)的單位符號。對被測參數(shù)自動測量數(shù)字形式顯示被測值對被測參數(shù)設(shè)定報警當(dāng)被測參數(shù)達(dá)到預(yù)定值時給出控制信號數(shù)字打印第三十五頁，編輯于星期六：二十二點十九分。一、數(shù)字式顯示儀表的原理及組成

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的生產(chǎn)過程變量經(jīng)傳感器、變送器后，轉(zhuǎn)換成模擬電量輸出，由于傳感器、變送器輸出的電信號較小，通常須經(jīng)前置放大，然后進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，把連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)變化的數(shù)字量，并以工程單位數(shù)值形式顯示出來。第三十六頁，編輯于星期六：二十二點十九分。由于大多數(shù)傳感器輸入信號和輸出信號之間呈非線性關(guān)系，但在顯示儀表上必須以絕對值和量剛反映出被測參數(shù)。數(shù)字式儀表必須配以線性化補(bǔ)償裝置進(jìn)行非線性補(bǔ)償，以及對各種轉(zhuǎn)換系數(shù)的標(biāo)度變換裝置，使過程變量按十進(jìn)制工程單位方式顯示。第三十七頁，編輯于星期六：二十二點十九分。由前置放大器、模－數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、非線性補(bǔ)償、標(biāo)度變換和顯示裝置等組成。數(shù)字式顯示儀表一般應(yīng)具有模－數(shù)轉(zhuǎn)換器、非線性補(bǔ)償和標(biāo)度變換三部分。第三十八頁，編輯于星期六：二十二點十九分。三種組成方案模擬非線性補(bǔ)償方案：把模擬信號線性化，準(zhǔn)確度只能達(dá)到0.5％-1.0％。非線性A/D變換補(bǔ)償方案：采用專門的非線性模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，使A/D轉(zhuǎn)換和非線性補(bǔ)償在同一部件內(nèi)完成，結(jié)構(gòu)簡單，精度高，多用于固定面板型儀表中。第三十九頁，編輯于星期六：二十二點十九分。數(shù)字式非線性補(bǔ)償方案：在A/D轉(zhuǎn)換后，對數(shù)字量進(jìn)行非線性補(bǔ)償和標(biāo)度變換，適用面廣，主要用于直接數(shù)字控制系統(tǒng)等較大規(guī)模測量和控制系統(tǒng)，隨著集成電路的發(fā)展，應(yīng)用已十分廣泛。第四十頁，編輯于星期六：二十二點十九分。二、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)字式顯示儀表的核心部分是模－數(shù)轉(zhuǎn)換器。模－數(shù)轉(zhuǎn)換的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為斷續(xù)變化的數(shù)字量，以便進(jìn)行數(shù)字顯示。如將0-10V電壓輸入轉(zhuǎn)化為0-2000的數(shù)字量。第四十一頁，編輯于星期六：二十二點十九分。表征模擬量的電信號可在其測量范圍內(nèi)的低限與高限之間變化，且可在其間取任意的數(shù)值，即模擬量是連續(xù)變化的量。表征數(shù)字量的電信號，只能取兩個離散電平的一個值，即0或1這兩個二進(jìn)制中的任一個狀態(tài)。即數(shù)字量是非連續(xù)的量。第四十二頁，編輯于星期六：二十二點十九分。一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)可表達(dá)一個確定的被測量，它們也可以轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)。因而，一定的被測量，可用足夠位數(shù)的十進(jìn)制數(shù)來表達(dá)其數(shù)值，即進(jìn)行數(shù)字顯示。

第四十三頁，編輯于星期六：二十二點十九分。比如把熱電勢經(jīng)線性化及放大處理的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的溫度值。首先要將連續(xù)變化的模擬量電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再送往電子計數(shù)器進(jìn)行電子計數(shù)。第四十四頁，編輯于星期六：二十二點十九分。電子計數(shù)器對其輸入脈沖按照一定的時間間隔進(jìn)行脈沖計數(shù)，即得反應(yīng)模擬量輸入電壓大小的脈沖個數(shù)的數(shù)字量信息。然后，對的數(shù)字量信息進(jìn)行寄存、譯碼和顯示。測量結(jié)果在數(shù)字顯示器以十進(jìn)制數(shù)字形式顯示出來。

第四十五頁，編輯于星期六：二十二點十九分。雙積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器U－t轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)換原理：將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，然后由脈沖發(fā)生器和計數(shù)器來測量此時間間隔而得到數(shù)字量。第四十六頁，編輯于星期六：二十二點十九分。先將輸入模擬量（電壓）轉(zhuǎn)換為時間t，再利用周期為q的脈沖在時間t內(nèi)計數(shù)，脈沖計數(shù)器上得到的脈沖數(shù)N，即為量化結(jié)果的數(shù)字量。

第四十七頁，編輯于星期六：二十二點十九分。工作原理它由基準(zhǔn)電壓UB，模擬開關(guān)K1、K2、K3，積分器A，檢零比較器，控制器，時鐘脈沖，計數(shù)器組成。整個轉(zhuǎn)換過程是在控制器協(xié)調(diào)下進(jìn)行。

第四十八頁，編輯于星期六：二十二點十九分。工作過程分為采樣積分時間和比較測量時間兩個階段。

第四十九頁，編輯于星期六：二十二點十九分。采樣積分階段：控制器發(fā)出一個計數(shù)器清零脈沖，同時使開關(guān)K2、K3斷開，K1接