礦大(北京)儀表與自動(dòng)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(dòng)電子電位差計(jì)工作原理，熟悉測(cè)量橋路及各個(gè)電阻的作用。2、掌握自動(dòng)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(wú)筆、無(wú)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(guò)程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表稱(chēng)為顯示儀表（二次儀表）。分類(lèi)classification：

按顯示形式分為：模擬式(simulative)：以?xún)x表指針的線性位移或角位移來(lái)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(cè)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(chǔ)技術(shù)和控制技術(shù)，把信號(hào)檢測(cè)處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(lèi)型功能強(qiáng)，顯示集中而直觀，體積小。顯示清晰直觀，無(wú)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(cè)量值的變化趨勢(shì)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，讀數(shù)不夠直觀，測(cè)量速度不夠迅速，測(cè)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(dòng)機(jī)構(gòu)。信號(hào)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(dòng)電子電位差計(jì)Autoelectronpotentialdifferencemeter——可配熱電偶功能：測(cè)量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)直流電壓信號(hào)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(dòng)電位差計(jì)(平衡法)

原理：用已知電壓來(lái)補(bǔ)償未知電壓，使測(cè)量線路的電流等于零。特點(diǎn)：比較精確，因?yàn)闆](méi)有電流通過(guò)測(cè)量線路，不存在線路電阻影響問(wèn)題。電壓平衡原理圖說(shuō)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(shì)，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?lè)聪蚱D(zhuǎn)；當(dāng)UCB=Et時(shí)，檢流計(jì)無(wú)電流通過(guò)，即Et=UCB=IRCB電壓補(bǔ)償原理voltagecompensateprinciple2、自動(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)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(cè)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(shì)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(cè)量電路XW系列電位差計(jì)測(cè)量橋路原理圖差壓信號(hào)進(jìn)入放大電路，用于驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，直到差壓信號(hào)為零時(shí)停止．

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

測(cè)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(cè)溫原理原理：利用平衡電橋來(lái)檢測(cè)熱電阻的變化。二、自動(dòng)電子平衡電橋－－－熱電阻配套XW系列電位差計(jì)測(cè)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(cè)溫度為下限時(shí)，Rt

有最小值Rt0，滑動(dòng)觸頭應(yīng)在Rp的左端，平衡條件為：

當(dāng)被測(cè)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(dòng)觸點(diǎn)的位置反映了電阻的變化；t234

自動(dòng)平衡電橋結(jié)構(gòu)原理圖2、自動(dòng)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(dòng)可逆電機(jī)，再用可逆電機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)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(cè)量溫度在量程起點(diǎn)時(shí)調(diào)整R6，使滑動(dòng)觸點(diǎn)移到滑線電阻最左端；當(dāng)測(cè)量溫度在量程終點(diǎn)時(shí)調(diào)整R5，使滑動(dòng)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(zhǎng)，其阻值隨環(huán)境變化會(huì)影響測(cè)量精度，故采用三線制接法，并外加調(diào)整電阻來(lái)消除誤差。外接調(diào)整電阻R1：為克服連接導(dǎo)線的長(zhǎng)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(dòng)電子平衡電橋與電位差計(jì)的比較(1)、輸入信號(hào)不同（signal）：電橋?yàn)殡娮?，電位差?jì)為電勢(shì)；(2)、原理不同(principle)：儀表平衡時(shí)，電位差計(jì)測(cè)量電橋不平衡，而電子平衡電橋的測(cè)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(wú)此問(wèn)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(cè)量值或偏差值，清晰直觀，讀數(shù)方便，不會(huì)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(jiǎn)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(lèi)

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(lèi)型測(cè)量信號(hào)。

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

分類(lèi)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(hào)變換電路前置放大電路非線性校正開(kāi)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(dòng)電路V/I轉(zhuǎn)換電路

信號(hào)變換

前置放大

非線性校正或開(kāi)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(dòng)

標(biāo)度變換

工藝變量

（熱電勢(shì)）

光柱顯示

電流信號(hào)

（熱電阻）

（電壓）

（電流）

數(shù)字顯示

繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作或電流信號(hào)

2.CompositionofsignalindicatinginstrumentComposedbysomeorallofthefollowingcircuitSignaltransfercircuitPremagnificationcircuitnon-linearverifyrootoperationcircuitA/DtransfercircuitscaleconversioncircuitcontrolcircuitdigitalindicatingcircuitlightdrivingcircuitV/Itransfercircuit第三節(jié)新型顯示儀表一、無(wú)筆、無(wú)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(wú)傳統(tǒng)記錄儀的機(jī)械傳動(dòng)、紙、筆，直接將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)