第04章常用顯示和記錄儀表

1、2021-12-292021-12-29N本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容4.1 磁電動圈式儀表磁電動圈式儀表 4.5 無紙記錄儀無紙記錄儀 4.3 自動平衡記錄儀自動平衡記錄儀 4.4 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表 4.2 直流電位差計直流電位差計 2021-12-29磁電動圈式儀表按其功能可分為指示型、指示調(diào)節(jié)型和磁電動圈式儀表按其功能可分為指示型、指示調(diào)節(jié)型和記錄型三種。我國的記錄型三種。我國的XC系列磁電動圈式儀表僅發(fā)展前兩系列磁電動圈式儀表僅發(fā)展前兩種，種，XCZ為指示型儀表，為指示型儀表，XCT型為指示調(diào)節(jié)型儀表，兩型為指示調(diào)節(jié)型儀表，兩種儀表如圖種儀表如圖4.1所示。所示。 圖圖 4.1

2、 磁電動圈式儀表磁電動圈式儀表 2021-12-29圖圖4.2是是XCT-101型儀表的基本結(jié)構(gòu)圖，它由測量指示指型儀表的基本結(jié)構(gòu)圖，它由測量指示指機構(gòu)和電子調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)兩大部分組成。測量指示機構(gòu)包括機構(gòu)和電子調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)兩大部分組成。測量指示機構(gòu)包括測量電路及動圈測量結(jié)構(gòu)；電子調(diào)節(jié)機構(gòu)包括偏差檢測測量電路及動圈測量結(jié)構(gòu)；電子調(diào)節(jié)機構(gòu)包括偏差檢測機構(gòu)和電子調(diào)節(jié)電路。機構(gòu)和電子調(diào)節(jié)電路。 圖圖4.2 XCT-101型儀表的基本結(jié)構(gòu)型儀表的基本結(jié)構(gòu) 1-永久磁鐵；永久磁鐵；2-張絲；張絲；3-動圈；動圈；4-鋁旗；鋁旗；5-檢測線圈；檢測線圈；6-指針；指針；7-標(biāo)尺；標(biāo)尺；8-振蕩器；振蕩器；9-繼電器

3、；繼電器；10-熱電偶；熱電偶；11-電阻爐；電阻爐；12-設(shè)定指針設(shè)定指針 2021-12-291. 測量指示機構(gòu)測量指示機構(gòu)N測量機構(gòu)的工作原理測量機構(gòu)的工作原理 EXCT-101型儀表的測量機構(gòu)及其工作原理與一般磁電式直型儀表的測量機構(gòu)及其工作原理與一般磁電式直流毫伏計相同，均由一個磁電系表頭（動圈式測量機構(gòu)）流毫伏計相同，均由一個磁電系表頭（動圈式測量機構(gòu)）和測量電路組成。表頭中的動圈處于永久磁鋼形成的磁場和測量電路組成。表頭中的動圈處于永久磁鋼形成的磁場中，當(dāng)動圈中有電流中，當(dāng)動圈中有電流I通過時，將產(chǎn)生一電磁力矩通過時，將產(chǎn)生一電磁力矩M，同時，同時使張絲扭轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)張絲的扭矩

4、使張絲扭轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)張絲的扭矩M0與電磁力矩與電磁力矩M相等相等時，動圈將會停留在某一偏轉(zhuǎn)角時，動圈將會停留在某一偏轉(zhuǎn)角，正比于流過動圈的電正比于流過動圈的電流流I，即正比于熱電偶的熱電勢，即正比于熱電偶的熱電勢Et(T,T0)： 0( ,)tzET TCICR式中，式中，C為儀表靈敏度系數(shù)；為儀表靈敏度系數(shù)；RZ為測量電路總電阻。為測量電路總電阻。 2021-12-29E動圈式儀表的標(biāo)尺一般是把熱電勢換算成溫度值進動圈式儀表的標(biāo)尺一般是把熱電勢換算成溫度值進行刻度，因此，可以從標(biāo)尺上直接讀出所測溫度值行刻度，因此，可以從標(biāo)尺上直接讀出所測溫度值。由于不同分度號的熱電偶的溫度。由于不同分度號

5、的熱電偶的溫度熱電勢關(guān)系不熱電勢關(guān)系不同，所以一種規(guī)格的儀表只能配接一種分度號的熱同，所以一種規(guī)格的儀表只能配接一種分度號的熱電偶。每種儀表的標(biāo)尺上都注有配接熱電偶的分度電偶。每種儀表的標(biāo)尺上都注有配接熱電偶的分度號（如號（如K、S等），使用時應(yīng)特別注意。等），使用時應(yīng)特別注意。 N測量電路工作原理測量電路工作原理 E動圈式儀表的總電阻動圈式儀表的總電阻RZ是電路內(nèi)阻是電路內(nèi)阻RI和外阻和外阻Ro的總和的總和。內(nèi)阻。內(nèi)阻RI包括動圈電阻包括動圈電阻Rd、溫度補償電阻、溫度補償電阻Rt1、和量程、和量程電阻電阻Rm；外阻；外阻Ro包括熱電偶電阻包括熱電偶電阻Rw和連接導(dǎo)線電阻和連接導(dǎo)線電阻R2。

6、各電阻之間的關(guān)系見圖。各電阻之間的關(guān)系見圖4.3。 2021-12-29圖4.3 測量電路電阻示意圖儀表指針的偏轉(zhuǎn)角儀表指針的偏轉(zhuǎn)角為：為： 0,tioETTCRRE為了保證示值與熱電偶輸出的熱電勢為了保證示值與熱電偶輸出的熱電勢Et(T,T0)成正比，必須成正比，必須保證內(nèi)阻保證內(nèi)阻RI和外阻和外阻Rd均為常數(shù)。而實際應(yīng)用中，均為常數(shù)。而實際應(yīng)用中， Ro中的動圈中的動圈電阻會隨環(huán)境溫度的升高而增大，也可能因所選熱電偶尺寸電阻會隨環(huán)境溫度的升高而增大，也可能因所選熱電偶尺寸不同及熱電偶與儀表間距離不同（連接導(dǎo)線長短不一樣）而不同及熱電偶與儀表間距離不同（連接導(dǎo)線長短不一樣）而改變。改變。 2

7、021-12-292. 電子調(diào)節(jié)電路和斷偶保護電路電子調(diào)節(jié)電路和斷偶保護電路N電子調(diào)節(jié)電路電子調(diào)節(jié)電路E電子調(diào)節(jié)電路的作用是使儀表在測量溫度的同時，根據(jù)電子調(diào)節(jié)電路的作用是使儀表在測量溫度的同時，根據(jù)測的的溫度與要求的溫度的偏差，控制電阻爐加熱與否測的的溫度與要求的溫度的偏差，控制電阻爐加熱與否，從而使溫度穩(wěn)定在要求的數(shù)值上。，從而使溫度穩(wěn)定在要求的數(shù)值上。 圖圖4.4 XCT-101型儀表電子調(diào)節(jié)電路原理圖型儀表電子調(diào)節(jié)電路原理圖 2021-12-29N斷偶保護電路斷偶保護電路 在生產(chǎn)中，磁電動圈式儀表的外電阻可能因連接不可在生產(chǎn)中，磁電動圈式儀表的外電阻可能因連接不可靠或無意觸碰而斷路，當(dāng)

8、發(fā)生斷偶現(xiàn)象后，儀表內(nèi)的靠或無意觸碰而斷路，當(dāng)發(fā)生斷偶現(xiàn)象后，儀表內(nèi)的動圈就不可能有電流輸入，動圈和指示指針就不會發(fā)動圈就不可能有電流輸入，動圈和指示指針就不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣，振蕩器就一直處于振蕩狀態(tài)，繼電器生偏轉(zhuǎn)，這樣，振蕩器就一直處于振蕩狀態(tài)，繼電器斷電，其觸點閉合，控制的電阻爐始終處于加熱狀態(tài)斷電，其觸點閉合，控制的電阻爐始終處于加熱狀態(tài)。當(dāng)爐溫超過規(guī)定的溫度時，由于不能自行斷電而繼。當(dāng)爐溫超過規(guī)定的溫度時，由于不能自行斷電而繼續(xù)加熱，這樣可能將爐子燒壞甚至發(fā)生安全問題，這續(xù)加熱，這樣可能將爐子燒壞甚至發(fā)生安全問題，這是十分危險的，為此需要設(shè)置斷偶自動保護電路。是十分危險的，為此需要設(shè)置

9、斷偶自動保護電路。 2021-12-29圖圖4.5 XCT-101型儀表的斷偶自動保護電路原理圖型儀表的斷偶自動保護電路原理圖 E在熱電偶未斷時，由于斷偶保護線路中的在熱電偶未斷時，由于斷偶保護線路中的Dp對測量電路對測量電路來說處于反接狀態(tài)，并且來說處于反接狀態(tài)，并且1與與2端電阻值基本上等于熱電端電阻值基本上等于熱電偶回路的電阻值偶回路的電阻值Ro，對二極管短路，同時由于，對二極管短路，同時由于Rp和和Cp的的阻抗都很大，因此，在阻抗都很大，因此，在1與與2端之間僅有極微小的交流電端之間僅有極微小的交流電壓，對正常測量沒有影響。壓，對正常測量沒有影響。 2021-12-29E當(dāng)熱電偶斷線后

10、，當(dāng)熱電偶斷線后，Ro，由于，由于Ri阻值較大（一般大于阻值較大（一般大于200），起不到對二極管），起不到對二極管Dp短路的作用，并且短路的作用，并且Dp的正的正反向電阻相差很大，因此，反向電阻相差很大，因此，1與與2端的電阻值對交流的端的電阻值對交流的正負半周是不同的。正半周時，正負半周是不同的。正半周時，2端為正而端為正而1端為負，端為負，此時電阻值很?。ɑ旧鲜谴藭r電阻值很小（基本上是Dp的正向電阻值），的正向電阻值），12V的的交流電源對交流電源對Cp充電；負半周時，充電；負半周時，1端為正而端為正而2端為負，端為負，此時電阻值很大，被充了電的此時電阻值很大，被充了電的Cp以較慢的速

11、度放電。以較慢的速度放電。這就使這就使1、2兩端間出現(xiàn)直流電壓，兩端間出現(xiàn)直流電壓，1端為正，端為正，2端為負端為負，在測量回路中與熱電偶電勢方向相同，數(shù)值大很多，在測量回路中與熱電偶電勢方向相同，數(shù)值大很多，必然會驅(qū)動動圈偏轉(zhuǎn)直到鋁旗進入檢測線圈，必然會驅(qū)動動圈偏轉(zhuǎn)直到鋁旗進入檢測線圈L3中，中，使繼電器斷電，切斷電阻爐電源，避免發(fā)生事故。使繼電器斷電，切斷電阻爐電源，避免發(fā)生事故。 2021-12-29E外線電阻必須符合儀表要求。配接熱電偶的動圈式儀表的外線電阻必須符合儀表要求。配接熱電偶的動圈式儀表的外線電阻是指熱電偶電阻、補償導(dǎo)線電阻、冷端補償器電外線電阻是指熱電偶電阻、補償導(dǎo)線電阻、

12、冷端補償器電阻以及外線調(diào)整電阻的總和。值得注意的是，熱電偶電阻阻以及外線調(diào)整電阻的總和。值得注意的是，熱電偶電阻是指它在正常工作溫度時的熱態(tài)電阻，這一點對鉑銠是指它在正常工作溫度時的熱態(tài)電阻，這一點對鉑銠-鉑熱鉑熱電偶尤為重要。如電偶尤為重要。如1m長的鉑銠長的鉑銠-鉑熱電偶，插入爐內(nèi)深度鉑熱電偶，插入爐內(nèi)深度0.5m，在，在0時的電阻為時的電阻為1，而在，而在1300時的電阻為時的電阻為5左左右。右。E機械零點的正確調(diào)整。當(dāng)同時使用補償導(dǎo)線和冷端補償器機械零點的正確調(diào)整。當(dāng)同時使用補償導(dǎo)線和冷端補償器時，機械零點調(diào)在指定的刻度（一般為時，機械零點調(diào)在指定的刻度（一般為20）上，如果只）上，如

13、果只用補償導(dǎo)線，則機械零點應(yīng)調(diào)在儀器所處的環(huán)境溫度上。用補償導(dǎo)線，則機械零點應(yīng)調(diào)在儀器所處的環(huán)境溫度上。E正確接線。測量線、控制線、電源線均應(yīng)正確地接在儀表正確接線。測量線、控制線、電源線均應(yīng)正確地接在儀表背部相應(yīng)的接線端子上，應(yīng)特別注意補償導(dǎo)線的極性不可背部相應(yīng)的接線端子上，應(yīng)特別注意補償導(dǎo)線的極性不可接反。電源線的中線接在接反。電源線的中線接在“0”端子上。標(biāo)有端子上。標(biāo)有“接地接地”符號符號的端子應(yīng)可靠接地，不允許與電源中線混接。的端子應(yīng)可靠接地，不允許與電源中線混接。 2021-12-29采用指示儀表測量電流、電壓時，其精確度只能達到采用指示儀表測量電流、電壓時，其精確度只能達到0.1

14、%，無法滿足工程上某些高精度測量的要求。目前，直流電，無法滿足工程上某些高精度測量的要求。目前，直流電位差計的準(zhǔn)確度可達到位差計的準(zhǔn)確度可達到0.0050%0.0001%，因此，廣泛用，因此，廣泛用于準(zhǔn)確度要求較高的電測量與非電測量中。于準(zhǔn)確度要求較高的電測量與非電測量中。手動直流電位差計如圖手動直流電位差計如圖4.6所示，因其所測電量為直流量，所示，因其所測電量為直流量，靠手動實現(xiàn)電路平衡而得名，它除用作測量直流電勢的精靠手動實現(xiàn)電路平衡而得名，它除用作測量直流電勢的精密儀表外，還可用作直流電勢源。密儀表外，還可用作直流電勢源。 圖圖 4.6 直流電位差計實物圖直流電位差計實物圖 2021-

15、12-29圖4.7 直流電位差計原理圖E整個電路由三部分組成，整個電路由三部分組成， 由工作電源由工作電源E、調(diào)節(jié)電阻、調(diào)節(jié)電阻R、固定電阻固定電阻Rn和可調(diào)電阻和可調(diào)電阻Ra組成組成工作電路；工作電路； 由標(biāo)準(zhǔn)電池由標(biāo)準(zhǔn)電池En、固定電阻、固定電阻Rn和檢流計和檢流計G組成組成的工作電流校準(zhǔn)電路；的工作電流校準(zhǔn)電路； 由由被測電勢被測電勢Ex、補償電壓、補償電壓Uox、檢流計檢流計G組成的測量電路。組成的測量電路。 E工作時，首先用標(biāo)準(zhǔn)電池工作時，首先用標(biāo)準(zhǔn)電池En來校正工作電流，將開關(guān)來校正工作電流，將開關(guān)K倒倒向位置向位置1，檢流計，檢流計G接到標(biāo)準(zhǔn)電池接到標(biāo)準(zhǔn)電池En一邊，調(diào)節(jié)電阻一邊

16、，調(diào)節(jié)電阻R使通使通過檢流計過檢流計G的電流為零，此時表明標(biāo)準(zhǔn)電池的電流為零，此時表明標(biāo)準(zhǔn)電池En的電勢和固的電勢和固定電阻定電阻Rn上的電壓降相互補償，因此可得：上的電壓降相互補償，因此可得：nnEIR2021-12-29E然后將開關(guān)然后將開關(guān)K撥向位置撥向位置2，這時檢流計接到被測電勢一邊，這時檢流計接到被測電勢一邊，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)Ra上滑動觸頭上滑動觸頭x，使檢流計，使檢流計G再次指零，因為滑動再次指零，因為滑動觸頭并不影響工作電路中電阻的大小，所以工作電流保觸頭并不影響工作電路中電阻的大小，所以工作電流保持不變。這樣就可以使被測電勢持不變。這樣就可以使被測電勢Ex與已知標(biāo)準(zhǔn)電阻與已知標(biāo)準(zhǔn)電

17、阻Ra上上ox段壓降段壓降Uox相補償，即有如下關(guān)系式成立：相補償，即有如下關(guān)系式成立： nxoxoxoxnEEUIRRR 式中，式中，Rox為為Ra上上ox段的電阻值段的電阻值 E由于標(biāo)準(zhǔn)電池由于標(biāo)準(zhǔn)電池En的電動勢是穩(wěn)定的，因此選用一定大小的電動勢是穩(wěn)定的，因此選用一定大小的的Rn將使工作電流具有一定的額定值，電阻將使工作電流具有一定的額定值，電阻Ra上的分度上的分度可用電壓來表明，也就可以直接讀出被測電動勢可用電壓來表明，也就可以直接讀出被測電動勢Ex的大的大小。小。 2021-12-29從直流電位差計的工作原理可知，被測電動勢與從直流電位差計的工作原理可知，被測電動勢與Rox大小成大小

18、成正比，為了準(zhǔn)確測量被測電動勢值，要求正比，為了準(zhǔn)確測量被測電動勢值，要求Rox不但制造準(zhǔn)確不但制造準(zhǔn)確，而且能獲得與電位差計準(zhǔn)確度相應(yīng)的讀數(shù)精度。如果，而且能獲得與電位差計準(zhǔn)確度相應(yīng)的讀數(shù)精度。如果Ra選用滑線電阻，其讀數(shù)最多能達到三位數(shù)字，這顯然不夠選用滑線電阻，其讀數(shù)最多能達到三位數(shù)字，這顯然不夠精確，為此常常采用一些專門線路，其中用得較多的有代精確，為此常常采用一些專門線路，其中用得較多的有代換式十進盤線路和分路式十進盤線路，十進盤線路是電位換式十進盤線路和分路式十進盤線路，十進盤線路是電位差計的基本線路。差計的基本線路。 1. 代換式十進盤線路代換式十進盤線路E代換式十進盤線路見圖代

19、換式十進盤線路見圖4.8，圖中補償電壓就是圖，圖中補償電壓就是圖4.7中的中的Uox 。電流。電流I調(diào)好后，補償電壓取決于調(diào)好后，補償電壓取決于R1、R2、R3和和R4的讀的讀數(shù)。而數(shù)。而R1、R2、R3和和R4由由9個相同的電阻組成，各組電阻間個相同的電阻組成，各組電阻間彼此相差彼此相差10倍，當(dāng)然各組元件上的電壓降也相差倍，當(dāng)然各組元件上的電壓降也相差10倍，因倍，因此可從四個十進盤上讀出四位補償電壓值。此可從四個十進盤上讀出四位補償電壓值。 2021-12-29圖圖4.8代換式十進盤線路代換式十進盤線路 R1和和R4的調(diào)節(jié)對工作電流沒有影響，為了使的調(diào)節(jié)對工作電流沒有影響，為了使R2和和

20、R3調(diào)節(jié)時調(diào)節(jié)時對工作電流也無影響，可在線路中相應(yīng)的接入對工作電流也無影響，可在線路中相應(yīng)的接入R2 和和R3 ， R2 與與R2、 R3 與與R3聯(lián)動。聯(lián)動。 R2和和R3電阻的接入個數(shù)與電阻的接入個數(shù)與R2 和和R3 電阻的切除個數(shù)相等，從而保證在調(diào)節(jié)電阻的切除個數(shù)相等，從而保證在調(diào)節(jié)R2和和R3的過程中的過程中，工作電路的總電阻沒有變化。若需要進一步提高精度，工作電路的總電阻沒有變化。若需要進一步提高精度，將聯(lián)動的代換式十進盤的盤數(shù)增加即可。將聯(lián)動的代換式十進盤的盤數(shù)增加即可。 2021-12-292.分路式十進盤線路分路式十進盤線路分路十進盤線路見圖分路十進盤線路見圖4.9。圖中。圖中

21、R1由由11個相同的電阻個相同的電阻r組成，組成，通過的電流為通過的電流為I，每個元件上的電壓為，每個元件上的電壓為Ir。R2由由9個相同的個相同的電阻電阻r組成，組成，R2的兩端可借助固定的一對觸頭的兩端可借助固定的一對觸頭P1和和P2接到的接到的任一電阻任一電阻r上，通過上，通過R2的電流為的電流為0.1I，每個元件上的電壓為，每個元件上的電壓為0.1 Ir 。R3由由11個相同的電阻個相同的電阻0.01r組成，通過組成，通過R3的電流為的電流為I，每個元件上的電壓降為，每個元件上的電壓降為0.01Ir。R4由由9個相同的電阻個相同的電阻0.01r組成，的兩端可借助固定的一對觸頭組成，的兩

22、端可借助固定的一對觸頭P3和和P4接到的任一電接到的任一電阻阻0.01r上，通過上，通過R4的電流為的電流為I，每個元件上的電壓為，每個元件上的電壓為0.001Ir。 2021-12-29圖圖4.9 分路十進盤線路分路十進盤線路 只要改變觸頭位置，就可以在只要改變觸頭位置，就可以在X和和X端得到連續(xù)變化的四位端得到連續(xù)變化的四位數(shù)補償電壓值，而且不論所有觸頭的位置如何，工作回路數(shù)補償電壓值，而且不論所有觸頭的位置如何，工作回路總電阻保持不變，從而保證了工作電流在整個調(diào)節(jié)過程中總電阻保持不變，從而保證了工作電流在整個調(diào)節(jié)過程中恒定不變。如果在恒定不變。如果在R2和和R4上進一步采取十進盤線路，讀

23、數(shù)上進一步采取十進盤線路，讀數(shù)精度還可提高。精度還可提高。 2021-12-291. 分類分類手動直流電位差計根據(jù)測量回路阻值大小可分為高阻電手動直流電位差計根據(jù)測量回路阻值大小可分為高阻電位差計和低阻電位差計。位差計和低阻電位差計。測量回路電阻為測量回路電阻為1000/V以上（工作電流為以下）的電以上（工作電流為以下）的電位差計是高阻電位差計，如位差計是高阻電位差計，如UJ-25、UJ-9/1型等。這種型等。這種電位差計適用于測量內(nèi)阻比較大的電源電動勢（如標(biāo)準(zhǔn)電位差計適用于測量內(nèi)阻比較大的電源電動勢（如標(biāo)準(zhǔn)電池電勢）以及較大電阻上的電壓降等。由于工作電流電池電勢）以及較大電阻上的電壓降等。由

24、于工作電流小，線路靈敏度低，因此需配用高靈敏度的檢流計。小，線路靈敏度低，因此需配用高靈敏度的檢流計。測量回路電阻為測量回路電阻為1000/V以下（工作電流回路的電流大以下（工作電流回路的電流大于）的電位差計是低阻電位差計，如于）的電位差計是低阻電位差計，如UJ-1、UJ-2、UJ-5、UJ-31型等。這種電位差計適用于測量較小電阻上的型等。這種電位差計適用于測量較小電阻上的電壓降以及內(nèi)阻較小的電源電動勢（如熱電偶輸出的熱電壓降以及內(nèi)阻較小的電源電動勢（如熱電偶輸出的熱電勢）。這種電位差計的工作電流大，線路靈敏度較高電勢）。這種電位差計的工作電流大，線路靈敏度較高，但需要容量較大的電源來維持穩(wěn)

25、定工作。，但需要容量較大的電源來維持穩(wěn)定工作。2021-12-29根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，直流電位差計的精度等級可分為根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，直流電位差計的精度等級可分為0.005、0.01、0.02、0.05、0.1和和0.2等六級。等六級。2.精度等級精度等級 2021-12-294.3.1 自動平衡記錄儀的結(jié)構(gòu)和工作原理自動平衡記錄儀的結(jié)構(gòu)和工作原理 自動平衡記錄儀如圖自動平衡記錄儀如圖4.10所示，它是一種能夠連續(xù)顯示和所示，它是一種能夠連續(xù)顯示和記錄被測參數(shù)變化情況的儀表，有時也稱為電子電位差記錄被測參數(shù)變化情況的儀表，有時也稱為電子電位差計。計。 圖圖 4.10 常見自動平衡記錄儀常見自動平衡

26、記錄儀 2021-12-29各種自動平衡記錄儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理大致相似。各種自動平衡記錄儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理大致相似。主要由測量電橋、放大電路、可逆電機、指示記錄機構(gòu)主要由測量電橋、放大電路、可逆電機、指示記錄機構(gòu)等部分組成。等部分組成。 圖圖4.11 自動平衡記錄儀工作原理方框圖自動平衡記錄儀工作原理方框圖 2021-12-29E將熱電偶輸入的直流電動勢（即熱電勢）與電橋兩端的將熱電偶輸入的直流電動勢（即熱電勢）與電橋兩端的直流電壓相比較，比較后的差值電壓（即不平衡電壓）直流電壓相比較，比較后的差值電壓（即不平衡電壓）經(jīng)放大器放大后，輸出足以驅(qū)動可逆電機的功率?？赡娼?jīng)放大器放大后，輸出

27、足以驅(qū)動可逆電機的功率?？赡骐姍C通過一組傳動系統(tǒng)帶動指示機構(gòu)和測量電橋中滑線電機通過一組傳動系統(tǒng)帶動指示機構(gòu)和測量電橋中滑線電阻相接觸的滑動臂，從而改變滑動臂與滑線電阻的接電阻相接觸的滑動臂，從而改變滑動臂與滑線電阻的接觸位置，直到電橋與熱電偶輸入信號兩者平衡為止。此觸位置，直到電橋與熱電偶輸入信號兩者平衡為止。此時放大器便無功率輸出，可逆電機停止轉(zhuǎn)動，與此同時時放大器便無功率輸出，可逆電機停止轉(zhuǎn)動，與此同時電橋處于平衡狀態(tài)。若熱電偶的熱電勢再度改變，則又電橋處于平衡狀態(tài)。若熱電偶的熱電勢再度改變，則又產(chǎn)生新的不平衡電壓，再經(jīng)放大器放大，驅(qū)動可逆電機產(chǎn)生新的不平衡電壓，再經(jīng)放大器放大，驅(qū)動可逆

28、電機，改變滑動臂與滑線電阻的位置，直至達到新的平衡點，改變滑動臂與滑線電阻的位置，直至達到新的平衡點為止。和滑動臂相連的指示機構(gòu)沿著有分度的標(biāo)尺滑行為止。和滑動臂相連的指示機構(gòu)沿著有分度的標(biāo)尺滑行，滑動臂的每一個平衡位置對應(yīng)于指針在標(biāo)尺上的某一，滑動臂的每一個平衡位置對應(yīng)于指針在標(biāo)尺上的某一確定讀數(shù)。確定讀數(shù)。 2021-12-29自動平衡記錄儀的測量電路見圖自動平衡記錄儀的測量電路見圖4.12。圖中電阻、和。圖中電阻、和電容、構(gòu)成的濾波電路可以消除熱電偶電路上的干擾電容、構(gòu)成的濾波電路可以消除熱電偶電路上的干擾信號。信號。 圖圖4.12 自動平衡記錄儀的測量電路原理圖自動平衡記錄儀的測量電路

29、原理圖 2021-12-29對于自動平衡記錄儀，一般用對于自動平衡記錄儀，一般用UJ-1型或型或UJ-31型電位差型電位差計進行校驗。在校驗之前應(yīng)初步檢查被校儀表的各部計進行校驗。在校驗之前應(yīng)初步檢查被校儀表的各部分是否完好。分是否完好。校驗過程如下：首先將被校儀表的輸入端子用補償導(dǎo)校驗過程如下：首先將被校儀表的輸入端子用補償導(dǎo)線引出送入冰水槽的小試管里（試管中盛變壓器油）線引出送入冰水槽的小試管里（試管中盛變壓器油），通過銅導(dǎo)線與手動電位差計的信號輸出端子相接。，通過銅導(dǎo)線與手動電位差計的信號輸出端子相接。此時被校儀表輸入端的電勢值已經(jīng)自動減掉了補償導(dǎo)此時被校儀表輸入端的電勢值已經(jīng)自動減掉了

30、補償導(dǎo)線產(chǎn)生的熱電勢，因此被校儀表應(yīng)能指示出相應(yīng)于手線產(chǎn)生的熱電勢，因此被校儀表應(yīng)能指示出相應(yīng)于手動電位差計輸出電勢的刻度值。應(yīng)該注意的是，用手動電位差計輸出電勢的刻度值。應(yīng)該注意的是，用手動電位差計做電勢信號源時，其檢流計應(yīng)短路，以防動電位差計做電勢信號源時，其檢流計應(yīng)短路，以防損壞。損壞。 2021-12-29前面介紹的動圈式儀表及電位差計都是通過指針的直前面介紹的動圈式儀表及電位差計都是通過指針的直線位移或角位移來顯示被測溫度，稱為模擬式儀表。線位移或角位移來顯示被測溫度，稱為模擬式儀表。而數(shù)字式顯示儀表則是以數(shù)字量的方式顯示出被測值而數(shù)字式顯示儀表則是以數(shù)字量的方式顯示出被測值，具有測

31、量精度高、靈敏度高、顯示速度快等優(yōu)點。，具有測量精度高、靈敏度高、顯示速度快等優(yōu)點。這類儀表主要包括數(shù)字式溫度顯示儀表、數(shù)字式壓力這類儀表主要包括數(shù)字式溫度顯示儀表、數(shù)字式壓力顯示儀表及流量顯示儀表等，如圖顯示儀表及流量顯示儀表等，如圖4.13所示。后二者一所示。后二者一般配接壓力變送器或差壓變送器（或其他壓力、流量般配接壓力變送器或差壓變送器（或其他壓力、流量傳感器），這類傳感器的輸出信號多為傳感器），這類傳感器的輸出信號多為010mA或或420mA的直流標(biāo)準(zhǔn)信號，其輸出與輸入之間的線性較的直流標(biāo)準(zhǔn)信號，其輸出與輸入之間的線性較好，因此數(shù)字顯示儀表的輸出（即顯示值）與輸入（好，因此數(shù)字顯示儀

32、表的輸出（即顯示值）與輸入（即傳感器輸出）之間的關(guān)系也可為線性的，儀表的組即傳感器輸出）之間的關(guān)系也可為線性的，儀表的組成較簡單。成較簡單。2021-12-29圖圖 4.13 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表 數(shù)字式溫度顯示儀表一般直接配接熱電偶或熱電阻等其數(shù)字式溫度顯示儀表一般直接配接熱電偶或熱電阻等其他溫度傳感器，因溫度傳感器本身為非線性的，因此，他溫度傳感器，因溫度傳感器本身為非線性的，因此，儀表內(nèi)部需增加進行非線性補償?shù)碾娐?，以使顯示值能儀表內(nèi)部需增加進行非線性補償?shù)碾娐罚允癸@示值能準(zhǔn)確地反映被測原始物理量溫度，故結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜些。準(zhǔn)確地反映被測原始物理量溫度，故結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜些。2021-12

33、-29數(shù)字式顯示儀表的組成一般包括前置放大、模擬數(shù)字式顯示儀表的組成一般包括前置放大、模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換、非線性補償、標(biāo)度變換及顯示裝置等部）轉(zhuǎn)換、非線性補償、標(biāo)度變換及顯示裝置等部分，其組成框圖見圖分，其組成框圖見圖4.14。 圖圖4.14 數(shù)字式顯示儀表組成方框圖數(shù)字式顯示儀表組成方框圖 2021-12-29被測參數(shù)經(jīng)檢測元件和變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后，首被測參數(shù)經(jīng)檢測元件和變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后，首先輸入到數(shù)字式顯示儀表的前置放大器進行放大，然后經(jīng)先輸入到數(shù)字式顯示儀表的前置放大器進行放大，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。由于輸入到前置放大器輸入端的轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。由于輸

34、入到前置放大器輸入端的電模擬量與被測變量之間可能具有非線性關(guān)系，而儀表顯電模擬量與被測變量之間可能具有非線性關(guān)系，而儀表顯示的數(shù)字量與被測變量之間應(yīng)是一一對應(yīng)的比例關(guān)系，所示的數(shù)字量與被測變量之間應(yīng)是一一對應(yīng)的比例關(guān)系，所以，在數(shù)字式顯示儀表中設(shè)有非線性補償和標(biāo)度變換環(huán)節(jié)以，在數(shù)字式顯示儀表中設(shè)有非線性補償和標(biāo)度變換環(huán)節(jié)，以便對測量信號進行線性化處理和對各種比例系數(shù)進行，以便對測量信號進行線性化處理和對各種比例系數(shù)進行標(biāo)度變換。經(jīng)過上述處理的數(shù)字信號送往顯示器中進行顯標(biāo)度變換。經(jīng)過上述處理的數(shù)字信號送往顯示器中進行顯示，或通過打印機打印記錄下來，也可送往報警系統(tǒng)或以示，或通過打印機打印記錄下來

35、，也可送往報警系統(tǒng)或以數(shù)碼形式輸送給其他計數(shù)裝置。對于具體儀表而言，也可數(shù)碼形式輸送給其他計數(shù)裝置。對于具體儀表而言，也可以先進行線性化處理和標(biāo)度變換，然后再進行以先進行線性化處理和標(biāo)度變換，然后再進行A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；還可以將還可以將A/D轉(zhuǎn)換與非線性補償同時進行，然后冉進行標(biāo)轉(zhuǎn)換與非線性補償同時進行，然后冉進行標(biāo)度變換，最后再送往顯示器。度變換，最后再送往顯示器。 2021-12-29由于前置放大器直接影響整機指標(biāo)，因此其性能是否良由于前置放大器直接影響整機指標(biāo)，因此其性能是否良好很重要。一般用于數(shù)字顯示儀表的放大器需滿足以下好很重要。一般用于數(shù)字顯示儀表的放大器需滿足以下幾點：幾點： E

36、線性度要好；線性度要好；E具有高精度和高穩(wěn)定性的放大倍數(shù)；具有高精度和高穩(wěn)定性的放大倍數(shù)；E有高輸入阻抗和低輸出阻抗；有高輸入阻抗和低輸出阻抗；E零漂移和噪聲要?。涣闫坪驮肼曇?；E抗于擾能力要強；抗于擾能力要強；E具有較快的反應(yīng)速度和過載恢復(fù)時間。具有較快的反應(yīng)速度和過載恢復(fù)時間。2021-12-29國產(chǎn)的數(shù)字式顯示儀表種類很多，其中配熱電偶的數(shù)字式溫國產(chǎn)的數(shù)字式顯示儀表種類很多，其中配熱電偶的數(shù)字式溫度表是最為常用的一種。它能接受各種熱電偶所給出的熱電度表是最為常用的一種。它能接受各種熱電偶所給出的熱電勢，直接以四位或五位數(shù)字顯示出相應(yīng)的溫度數(shù)值，同時能勢，直接以四位或五位數(shù)字顯示出相應(yīng)

37、的溫度數(shù)值，同時能給出所示溫度的機器編碼信號，供給打印機打印記錄或屏幕給出所示溫度的機器編碼信號，供給打印機打印記錄或屏幕顯示；還可以提供所示溫度為顯示；還可以提供所示溫度為1mV/的模擬電壓信號供溫的模擬電壓信號供溫度調(diào)節(jié)器用。度調(diào)節(jié)器用。圖圖4.15 配熱電偶的數(shù)字式溫度表原理示意圖配熱電偶的數(shù)字式溫度表原理示意圖 E被測參數(shù)首先由各種熱電偶檢被測參數(shù)首先由各種熱電偶檢測出來，并轉(zhuǎn)換成電信號（熱測出來，并轉(zhuǎn)換成電信號（熱電勢），經(jīng)放大、線性化處理電勢），經(jīng)放大、線性化處理和標(biāo)度變換后、送至和標(biāo)度變換后、送至A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存放到寄器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存放到寄存器，最后經(jīng)數(shù)字字

38、符七段碼存器，最后經(jīng)數(shù)字字符七段碼譯碼后由數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的譯碼后由數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的被測溫度數(shù)值來，這里，線性被測溫度數(shù)值來，這里，線性化處理也可放在化處理也可放在A/D轉(zhuǎn)換后再轉(zhuǎn)換后再進行。進行。 2021-12-29圖圖4.16 微機化數(shù)字顯示儀表原理框圖微機化數(shù)字顯示儀表原理框圖 首先由微處理器首先由微處理器CPU發(fā)出切換控制信號，該信號經(jīng)輸入、輸發(fā)出切換控制信號，該信號經(jīng)輸入、輸出接口出接口IO控制有多路選通輸入的控制有多路選通輸入的A/D，選通某一被測參數(shù)信，選通某一被測參數(shù)信號。輸入信號經(jīng)變換電路后送至號。輸入信號經(jīng)變換電路后送至A/D轉(zhuǎn)換電路，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路，再經(jīng)I/O輸入輸入到

39、到CPU進行數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的信號送到顯示緩沖進行數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的信號送到顯示緩沖單元。輪流地被取到數(shù)碼顯示器進行動態(tài)數(shù)字顯示；也可啟單元。輪流地被取到數(shù)碼顯示器進行動態(tài)數(shù)字顯示；也可啟動打印機進行打印記錄；還可將輸入信號存放在動打印機進行打印記錄；還可將輸入信號存放在RAM存儲器存儲器，或者經(jīng)過，或者經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出模擬量。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出模擬量。 2021-12-29無紙記錄儀是以無紙記錄儀是以CPU為核心、采用液晶顯示的記錄儀，如圖為核心、采用液晶顯示的記錄儀，如圖4.17所示。它采用常規(guī)儀表的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，是簡易的圖像顯示所示。它采用常規(guī)儀表的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，是簡易的

40、圖像顯示儀表，屬于智能顯示儀表的范疇。儀表，屬于智能顯示儀表的范疇。 圖圖 4.17 幾種常見無紙記錄儀幾種常見無紙記錄儀 2021-12-29無紙記錄儀的特點：無紙記錄儀的特點：E無紙記錄儀無紙、無筆，內(nèi)部無任何傳統(tǒng)記錄儀的機械無紙記錄儀無紙、無筆，內(nèi)部無任何傳統(tǒng)記錄儀的機械傳動部件，避免了紙和筆的消耗與維護；傳動部件，避免了紙和筆的消耗與維護；E它內(nèi)置了大容量的存儲器它內(nèi)置了大容量的存儲器RAM，可以存儲多個變量的，可以存儲多個變量的歷史數(shù)據(jù)，將記錄信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，送入存儲器歷史數(shù)據(jù)，將記錄信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，送入存儲器保存并在大屏液晶顯示器上加以顯示；保存并在大屏液晶顯示器上加以

41、顯示；E它能夠顯示過程變量的百分值和工程單位的當(dāng)前值、歷它能夠顯示過程變量的百分值和工程單位的當(dāng)前值、歷史趨勢曲線、報警狀態(tài)、流量累計值等，提供多個變量史趨勢曲線、報警狀態(tài)、流量累計值等，提供多個變量的同時顯示；的同時顯示；E可對記錄信號在顯示屏上隨意放大或縮小，必要時可與可對記錄信號在顯示屏上隨意放大或縮小，必要時可與計算機連接將數(shù)據(jù)進行打印或進一步處理。計算機連接將數(shù)據(jù)進行打印或進一步處理。 2021-12-29無紙記錄儀的結(jié)構(gòu)原理框圖見圖無紙記錄儀的結(jié)構(gòu)原理框圖見圖4.18，主要由主機板、，主要由主機板、LCD圖形顯示屏、鍵盤、供電單元、輸入處理單元等部圖形顯示屏、鍵盤、供電單元、輸入處

42、理單元等部分組成。分組成。 圖4.18 無紙記錄儀的結(jié)構(gòu)原理框圖2021-12-29E主機板是無紙記錄儀的核心部件，包括中央處理單元主機板是無紙記錄儀的核心部件，包括中央處理單元CPU和只讀存儲器和只讀存儲器ROM及隨機存儲器及隨機存儲器RARM等。等。CPU包包括運算器和控制器、實現(xiàn)對輸入變量的運算處理，并負括運算器和控制器、實現(xiàn)對輸入變量的運算處理，并負責(zé)指揮協(xié)調(diào)無紙記錄儀的各種工作；責(zé)指揮協(xié)調(diào)無紙記錄儀的各種工作；EROM和和RAM是無紙記錄儀必備的數(shù)據(jù)信息存儲裝置，是無紙記錄儀必備的數(shù)據(jù)信息存儲裝置，ROM中存放支持儀表工作的系統(tǒng)程序和基本運算處理程中存放支持儀表工作的系統(tǒng)程序和基本運

43、算處理程序，如濾波處理、開方運算、線性化、標(biāo)度變換等程序序，如濾波處理、開方運算、線性化、標(biāo)度變換等程序，這些程序已由生產(chǎn)廠家固化在存儲器中，用戶不能更，這些程序已由生產(chǎn)廠家固化在存儲器中，用戶不能更改；改； ERAM中存放過程變量的數(shù)值，包括輸入處理單元送來的中存放過程變量的數(shù)值，包括輸入處理單元送來的原始數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)、CPU中間運算值和變量工程單位數(shù)值，其中中間運算值和變量工程單位數(shù)值，其中主要是過程變量的歷史數(shù)據(jù)。主要是過程變量的歷史數(shù)據(jù)。 2021-12-29某種無紙記錄儀的顯示界面見圖某種無紙記錄儀的顯示界面見圖4.19，它的操作畫面可，它的操作畫面可以充分發(fā)揮其圖像顯示的優(yōu)勢，實

44、現(xiàn)多種信息的綜合顯以充分發(fā)揮其圖像顯示的優(yōu)勢，實現(xiàn)多種信息的綜合顯示。示。 圖圖4.19 某種無紙記錄儀的顯示界面某種無紙記錄儀的顯示界面2021-12-29通常無紙記錄儀可以顯示的內(nèi)容有：通常無紙記錄儀可以顯示的內(nèi)容有： E過程變量的數(shù)字形式雙重顯示，即同一變量既過程變量的數(shù)字形式雙重顯示，即同一變量既能以工程單位數(shù)值顯示，又能以百分?jǐn)?shù)形式顯能以工程單位數(shù)值顯示，又能以百分?jǐn)?shù)形式顯示；示；E能夠顯示變量的實時趨勢和歷史趨勢，通過時能夠顯示變量的實時趨勢和歷史趨勢，通過時間選擇，可查看某段時間內(nèi)變量的變化情況；間選擇，可查看某段時間內(nèi)變量的變化情況；E以棒圖形式顯示變量的當(dāng)前值和報警設(shè)定值，以

45、棒圖形式顯示變量的當(dāng)前值和報警設(shè)定值，便于遠距離觀察；便于遠距離觀察；E對各通道變量的報警情況進行突出顯示。對各通道變量的報警情況進行突出顯示。 2021-12-29記錄儀的界而顯示可以根據(jù)需要設(shè)定記錄儀的界而顯示可以根據(jù)需要設(shè)定單通道顯示單通道顯示或或多通道多通道顯示顯示。 1. 單通道顯示單通道顯示 單通道顯示是無紙記錄儀使用中常用的顯示方式單通道顯示是無紙記錄儀使用中常用的顯示方式，圖，圖4.19為實時單通道顯示界面，其周圍已標(biāo)明各顯示區(qū)的功能。為實時單通道顯示界面，其周圍已標(biāo)明各顯示區(qū)的功能。最下部為各種操作按鍵，它們的作用分別為：最下部為各種操作按鍵，它們的作用分別為： E“追憶追憶”鍵為左右雙鍵。每按一次追憶鍵中的鍵為左右雙鍵。每按一次追憶鍵中的鍵，自動翻頁鍵，自動翻頁/手手動翻頁就切換一次，顯示出相應(yīng)的動翻頁就切換一次，顯示出相應(yīng)的A或或M（實時機通道顯示時（實時機通道顯示時追憶鍵追憶鍵不起作用不起作用)；E“功能