HG第四章顯示儀表

1、1第四章 顯示儀表功能功能：指示、記錄或累積。：指示、記錄或累積。按能源分類按能源分類:n電電 動(dòng)動(dòng)n氣氣 動(dòng)動(dòng)按顯示方式分按顯示方式分：n模擬式：指針（或記錄筆）的位移，簡單、可靠、模擬式：指針（或記錄筆）的位移，簡單、可靠、精度較低；精度較低；n數(shù)字式：數(shù)字顯示，讀數(shù)客觀、精度較高；數(shù)字式：數(shù)字顯示，讀數(shù)客觀、精度較高；n圖像式：圖形、曲線、字符和數(shù)字等。圖像式：圖形、曲線、字符和數(shù)字等。2主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 動(dòng)圈式動(dòng)圈式顯示儀表顯示儀表第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)電子電位差計(jì)自動(dòng)電子電位差計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)電子自動(dòng)電子平衡電橋平衡電橋第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表第五節(jié)第五節(jié) 計(jì)算

2、機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與與虛擬儀器虛擬儀器3第一節(jié)第一節(jié) 動(dòng)圈式動(dòng)圈式顯示儀表顯示儀表l動(dòng)圈式顯示儀表的實(shí)質(zhì)就是指針式電流/電壓表。其核心部件是一個(gè)磁電式毫安計(jì)。測電流（一定的電流對應(yīng)一定的指針偏轉(zhuǎn)角度）l動(dòng)圈式顯示儀表通過一定的內(nèi)置電路可以直接用來作為熱電偶、熱電阻，以及電流或電壓的顯示。l部分顯示表還附帶有模擬量輸出，以實(shí)現(xiàn)簡單的控制功能。動(dòng)圈儀表的型號(hào)：XCZ：顯示顯示、磁電磁電、指示；指示；XCT：顯示、磁電、控制控制。各字母的意義？4一、一、XCZ101型型動(dòng)圈式動(dòng)圈式顯示儀表顯示儀表功能：與熱電偶配套使用的指示型顯示儀表。功能：與熱電偶配套使用的指示型顯示儀表。1、測量機(jī)構(gòu)及作用原理、測

3、量機(jī)構(gòu)及作用原理NSmv信號(hào)l磁場中，一個(gè)用彈性張絲懸掛的線圈，當(dāng)線圈有電流通過時(shí)，線圈在電磁力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在電磁力矩與張絲的彈性力矩平衡時(shí)，線圈達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角并穩(wěn)定下來。l指針與線圈相連，指示電流大小。張絲的作用：支撐作用；信號(hào)導(dǎo)入；產(chǎn)生反作用力矩。偏轉(zhuǎn)角大的儀表，張絲長一些，一般上下兩部分相等。F=BIL5動(dòng)圈表的測量原理動(dòng)圈表的測量原理l校準(zhǔn)后的動(dòng)圈就是一個(gè)包含內(nèi)阻r的電流表（毫安毫安計(jì)計(jì)）。l毫安計(jì)串聯(lián)一個(gè)可調(diào)小電阻，使回路總電阻一定時(shí)，即可用于測量小電壓如：熱電偶的輸出。l毫安計(jì)串聯(lián)一個(gè)大電阻，使回路其它電阻忽略不計(jì)時(shí)，即可用于測量大電壓普通電壓表。l毫安計(jì)并聯(lián)一個(gè)小電阻，使毫

4、安計(jì)內(nèi)阻r忽略不計(jì)時(shí)，即可用于測量大電流普通電流表。62外接電阻和外接調(diào)整電阻外接電阻和外接調(diào)整電阻與熱電偶配套使用時(shí)，測溫溫度熱電勢電流偏轉(zhuǎn)角回路總電阻定值I=U/RR總R內(nèi)R外R內(nèi)為定值R外定值q一般規(guī)定：R外15，可通過外接調(diào)整電阻湊足。R外R熱R補(bǔ)R銅R調(diào)此值標(biāo)注在儀表的面板上R調(diào)：用錳銅絲繞制而成。73、動(dòng)圈的溫度補(bǔ)償RTR串R動(dòng)+動(dòng)圈：銅絲Rt：半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻溫度的影響？可看成指數(shù)關(guān)系指數(shù)關(guān)系解決方法？量程的調(diào)整？R并8二、二、XCZ102型型動(dòng)圈式動(dòng)圈式顯示儀表顯示儀表功能：與熱電阻相配套構(gòu)成熱電阻溫度計(jì)。1不平衡電橋不平衡電橋當(dāng)電橋平衡時(shí)，即動(dòng)圈表G中無電流通過，

5、則有：溫度電阻值直流毫伏信號(hào)？92、XCZ102型動(dòng)圈式顯示儀表型動(dòng)圈式顯示儀表構(gòu)成構(gòu)成構(gòu)成：穩(wěn)壓電源、動(dòng)圈儀表和不平衡測量橋路三線制三線制外接調(diào)整電阻外接調(diào)整電阻電阻值為電阻值為5可能很長。10三、三、幾點(diǎn)要說明的問題幾點(diǎn)要說明的問題q符號(hào)的意義q注意與測溫元件配套的問題q要會(huì)使用外接調(diào)整電阻q儀表出廠時(shí)將短路端子用導(dǎo)線短路，實(shí)際上就是將動(dòng)圈本身短接成一回路，構(gòu)成一個(gè)磁感應(yīng)阻尼器。11第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)電子電位差計(jì)自動(dòng)電子電位差計(jì)當(dāng)電路中有兩個(gè)電位相反的電源時(shí)，總電勢為兩個(gè)電源電勢之差。如果兩個(gè)電源的電動(dòng)勢相等，則回路電流為零。一、手動(dòng)電位差計(jì)一、手動(dòng)電位差計(jì)平衡法 （如用于熱電偶）原理：C

6、BCBtIRUEREI/12二、二、自動(dòng)電子自動(dòng)電子電位差計(jì)電位差計(jì)原理：原理：不平衡時(shí)，有壓差，不平衡時(shí)，有壓差，經(jīng)電子放大，驅(qū)動(dòng)可經(jīng)電子放大，驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使變阻逆電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使變阻器觸點(diǎn)改變位置，使器觸點(diǎn)改變位置，使壓差減少，直到壓差壓差減少，直到壓差為零。為零。用用可逆電動(dòng)機(jī)可逆電動(dòng)機(jī)及一套機(jī)械及一套機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了人手人手進(jìn)行進(jìn)行電壓平衡操作。電壓平衡操作。用用放大器放大器代替了代替了檢流計(jì)檢流計(jì)來檢測不平衡電壓并控制可來檢測不平衡電壓并控制可逆電機(jī)的工作。逆電機(jī)的工作。13三、三、自動(dòng)電子電位差計(jì)的自動(dòng)電子電位差計(jì)的測量橋路測量橋路(1)(1)冷端溫度冷端溫度補(bǔ)償

7、問題補(bǔ)償問題RGR4R2R3RpRMBAC- -+ +DI1I2E t+ +- -(2)量程匹配問題增加一個(gè)支路（下），R2：銅電阻進(jìn)行補(bǔ)償。為同一規(guī)格，上下支路的電流是規(guī)定的。儀表的測量下限有多種，對應(yīng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的起點(diǎn)，增加一個(gè)RG來調(diào)整；關(guān)系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)并聯(lián)一個(gè)RM來調(diào)整；關(guān)系？R3 ， R4 限流電阻。14XW系列系列電位差計(jì)電位差計(jì)(1)(1)冷端溫度冷端溫度補(bǔ)償問題補(bǔ)償問題RGR4R2R3RpRMBAC- -+ +DI1I2E t+ +- -(2)量程匹配問題增加一個(gè)支路（下），R2：銅電阻進(jìn)行補(bǔ)償。為同一規(guī)格，上下支路的電流是規(guī)定的。儀表的測量下限有多種，對應(yīng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的起點(diǎn)

8、，增加一個(gè)RG來調(diào)整；關(guān)系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)并聯(lián)一個(gè)RM來調(diào)整；關(guān)系？R3 ， R4 限流電阻。1V4mAV2mA并聯(lián)一個(gè)工藝電阻RB。15四、四、自動(dòng)電子電位差計(jì)的自動(dòng)電子電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)16第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)電子自動(dòng)電子平衡電橋平衡電橋一、平衡電橋一、平衡電橋測溫測溫原理原理配熱電阻。17二、二、電子電子自動(dòng)自動(dòng)平衡平衡電橋電橋18三、三、電子自動(dòng)平衡電橋的電子自動(dòng)平衡電橋的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)阻阻19四、四、自動(dòng)電子平衡電橋自動(dòng)電子平衡電橋與與自動(dòng)電子電位差自動(dòng)電子電位差計(jì)計(jì)的的比較比較1 相似處：相似處：測溫元件外形結(jié)構(gòu)相似；測溫元件外形結(jié)構(gòu)相似；儀表的外形與結(jié)構(gòu)。儀表的外形與結(jié)構(gòu)。2 不同

9、處不同處:q輸入信號(hào)不同：熱電偶、熱電阻；輸入信號(hào)不同：熱電偶、熱電阻；q作用原理不同：平衡電橋和不平衡電橋；作用原理不同：平衡電橋和不平衡電橋；q冷端補(bǔ)償：熱電偶需；冷端補(bǔ)償：熱電偶需；q測溫元件與測量橋路的連接方式不同：外、內(nèi)；測溫元件與測量橋路的連接方式不同：外、內(nèi)；q橋路供電的電源：熱電偶直流穩(wěn)壓、熱電阻交直流皆可。橋路供電的電源：熱電偶直流穩(wěn)壓、熱電阻交直流皆可。20第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表數(shù)字顯示儀表電壓型頻率型單點(diǎn)式多點(diǎn)式單點(diǎn)式多點(diǎn)式顯示儀顯示報(bào)警儀顯示輸出儀顯示記錄儀顯示報(bào)警輸出記錄儀211、數(shù)顯儀表原理和組成、數(shù)顯儀表原理和組成檢測變送模擬信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字

10、信號(hào)電子計(jì)數(shù)器 寄存器電子譯碼器顯示器222、顯示器顯示器l功能：顯示數(shù)字等l分類輝光數(shù)碼管發(fā)光二極管液晶顯示器2 3 1 2 31 23 1溫度：560C壓力：3.1MPa233、DDZ光柱顯示光柱顯示報(bào)警器報(bào)警器 信號(hào)：直流 電壓：15V 電流：420mA 電源： 直流：24V 交流：220V上限下限上限設(shè)定下限設(shè)定24DDZ光柱顯示報(bào)警器工作原理比較比較電源輸入信號(hào)顯示部分報(bào)警部分上限設(shè)定下限設(shè)定254、無筆無紙記錄儀l無紙、無筆顯示記錄儀實(shí)際上是一臺(tái)簡化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。l主要配置：CPU：工業(yè)專用微處理器；主板：專用。包括：ROM，RAM，時(shí)鐘電路接口電路：l鍵盤控制器：接面板膜式鍵盤；

11、l顯示控制器：接液晶顯示器；l打印控制器：接微型打印機(jī)；l通訊控制器：外接計(jì)算機(jī)（PC）；lA/D轉(zhuǎn)換器：接測試儀表（模擬量）。26無筆無紙記錄儀主要功能l顯示柱狀圖顯示、數(shù)字顯示、實(shí)時(shí)變化趨勢曲線設(shè)定極限、報(bào)警；時(shí)間、單位l簡易編程組態(tài)具有格式化的簡易編程功能l歷史記錄l通訊27第五節(jié)第五節(jié) 計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與與虛擬儀器虛擬儀器1. 概念概念是具有虛擬面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器。是具有虛擬面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器。2. 從測量儀器的主要功能看虛擬儀器從測量儀器的主要功能看虛擬儀器數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析處理數(shù)據(jù)分析處理數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示由由 PC機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)即即-操作面板是虛擬的操作面板是虛擬的:包

12、括各種開關(guān)、按鈕、包括各種開關(guān)、按鈕、旋鈕、顯示單元等旋鈕、顯示單元等28虛擬儀器虛擬儀器3.虛擬儀器的虛擬儀器的組成組成數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡+普通的計(jì)算機(jī)普通的計(jì)算機(jī)+測控軟件測控軟件特點(diǎn)：同樣的硬件加上不同的軟件可以產(chǎn)生功特點(diǎn)：同樣的硬件加上不同的軟件可以產(chǎn)生功能不同的儀器。能不同的儀器。4.虛擬儀器的虛擬儀器的起源起源開發(fā)及應(yīng)用起源于開發(fā)及應(yīng)用起源于NI（National Instruments）公司。）公司。1986年年LabVIEW1.0; 最新的是最新的是7 . 029畫面例子畫面例子30虛擬儀器虛擬儀器和和傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器的的比較比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用

13、高技 術(shù) 是 更 新 周 期 短（0.51年）技 術(shù) 更 新 周 期 長（510年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開放靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動(dòng)、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便31小小 結(jié)結(jié)第一節(jié)第一節(jié) 動(dòng)圈式動(dòng)圈式顯示儀表顯示儀表第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)電子電位差計(jì)自動(dòng)電子電位差計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)電子自動(dòng)電子平衡電橋平衡電橋第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表第五節(jié)第五節(jié) 計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與與虛擬儀器虛擬儀器32練習(xí)練習(xí)1某儀表測量范圍是5001000C，在用該儀表進(jìn)行測溫時(shí)，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過6C，則應(yīng)選

14、精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求？而某儀表的測量范圍是5001000C，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對誤差為4C，試確定該儀表的精度等級(jí)。注：常用的儀表等級(jí)有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等 。33練習(xí)練習(xí)2用差壓變送器測量密閉容器的液位，如下圖所示，設(shè)被測液體的密度1=0.8g/cm3，連通管內(nèi)充滿隔離液，其密度為2=0.9g/cm3，設(shè)液位變化范圍H為1250mm，h1=50mm，h2=2000mm。(g=10 m/s2) 差壓變送器的零點(diǎn)要進(jìn)行正遷移還是負(fù)遷移？遷移量為多少Pa？ 34練習(xí)練習(xí)31為什么要對熱電偶進(jìn)行冷端溫度

15、補(bǔ)償？補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心男?列出4種即可)？用鎳鉻-銅鎳熱電偶測溫，已知冷端溫度為t0=30C。測得的熱電勢為28.943mV，請問實(shí)際溫度為多少？ E(400,0)=28.943mV，E(30,0)=1.801mV，E(430,0)=31.35mV，E(377.4,0)=27.142mV，E(422.5,0)=30.744mV，E(407,0)=29.549mV 35答案答案2-3解： P+=P0+1gH+2gh1 ，P-=P0+2gh2 ，P=P+-P-=1gH+2gh1-2gh2，H=0時(shí)，P =2gh1-2gh2 =900100.05-900102=-17550Pa ，為負(fù)遷移，遷移量為17550Pa。解：采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定或波動(dòng)較小的地方，