安工大-化工儀表及自動化-第3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 動動n氣氣 動動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) 動圈式動圈式顯示儀表顯示儀表第二節(jié)第二節(jié) 自動電子電位差計自動電子電位差計第三節(jié)第三節(jié) 自動電子自動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) 計算

2、機技術計算機技術與與虛擬儀器虛擬儀器3第一節(jié)第一節(jié) 動圈式動圈式顯示儀表顯示儀表l動圈式顯示儀表的實質(zhì)就是指針式電流/電壓表。其核心部件是一個磁電式毫安計。測電流（一定的電流對應一定的指針偏轉(zhuǎn)角度）l動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，以實現(xiàn)簡單的控制功能。動圈儀表的型號：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型型動圈式動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、測量機構(gòu)及作用原理、測

3、量機構(gòu)及作用原理NSmv信號l磁場中，一個用彈性張絲懸掛的線圈，當線圈有電流通過時，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，線圈達到最大偏轉(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；信號導入；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動圈表的測量原理動圈表的測量原理l校準后的動圈就是一個包含內(nèi)阻r的電流表（毫安毫安計計）。l毫安計串聯(lián)一個可調(diào)小電阻，使回路總電阻一定時，即可用于測量小電壓如：熱電偶的輸出。l毫安計串聯(lián)一個大電阻，使回路其它電阻忽略不計時，即可用于測量大電壓普通電壓表。l毫安計并聯(lián)一個小電阻，使毫

4、安計內(nèi)阻r忽略不計時，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，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R銅R調(diào)此值標注在儀表的面板上R調(diào)：用錳銅絲繞制而成。73、動圈的溫度補償RTR串R動+動圈：銅絲Rt：半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻溫度的影響？可看成指數(shù)關系指數(shù)關系解決方法？量程的調(diào)整？R并8二、二、XCZ102型型動圈式動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。1不平衡電橋不平衡電橋當電橋平衡時，即動圈表G中無電流通過，

5、則有：溫度電阻值直流毫伏信號？92、XCZ102型動圈式顯示儀表型動圈式顯示儀表構(gòu)成構(gòu)成構(gòu)成：穩(wěn)壓電源、動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、幾點要說明的問題幾點要說明的問題q符號的意義q注意與測溫元件配套的問題q要會使用外接調(diào)整電阻q儀表出廠時將短路端子用導線短路，實際上就是將動圈本身短接成一回路，構(gòu)成一個磁感應阻尼器。11第二節(jié)第二節(jié) 自動電子電位差計自動電子電位差計當電路中有兩個電位相反的電源時，總電勢為兩個電源電勢之差。如果兩個電源的電動勢相等，則回路電流為零。一、手動電位差計一、手動電位差計平衡法 （如用于熱電偶）原理：C

6、BCBtIRUEREI/12二、二、自動電子自動電子電位差計電位差計原理：原理：不平衡時，有壓差，不平衡時，有壓差，經(jīng)電子放大，驅(qū)動可經(jīng)電子放大，驅(qū)動可逆電機轉(zhuǎn)動，使變阻逆電機轉(zhuǎn)動，使變阻器觸點改變位置，使器觸點改變位置，使壓差減少，直到壓差壓差減少，直到壓差為零。為零。用用可逆電動機可逆電動機及一套機械及一套機械傳動機構(gòu)代替了傳動機構(gòu)代替了人手人手進行進行電壓平衡操作。電壓平衡操作。用用放大器放大器代替了代替了檢流計檢流計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的工作。逆電機的工作。13三、三、自動電子電位差計的自動電子電位差計的測量橋路測量橋路(1)(1)冷端溫度冷端溫度補償

7、問題補償問題RGR4R2R3RpRMBAC- -+ +DI1I2E t+ +- -(2)量程匹配問題增加一個支路（下），R2：銅電阻進行補償。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，對應滑動觸點的起點，增加一個RG來調(diào)整；關系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)并聯(lián)一個RM來調(diào)整；關系？R3 ， R4 限流電阻。14XW系列系列電位差計電位差計(1)(1)冷端溫度冷端溫度補償問題補償問題RGR4R2R3RpRMBAC- -+ +DI1I2E t+ +- -(2)量程匹配問題增加一個支路（下），R2：銅電阻進行補償。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，對應滑動觸點的起點

8、，增加一個RG來調(diào)整；關系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)并聯(lián)一個RM來調(diào)整；關系？R3 ， R4 限流電阻。1V4mAV2mA并聯(lián)一個工藝電阻RB。15四、四、自動電子電位差計的自動電子電位差計的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)16第三節(jié)第三節(jié) 自動電子自動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、電子電子自動自動平衡平衡電橋電橋18三、三、電子自動平衡電橋的電子自動平衡電橋的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)阻阻19四、四、自動電子平衡電橋自動電子平衡電橋與與自動電子電位差自動電子電位差計計的的比較比較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輸入信號不同：熱電偶、熱電阻；輸入信號不同：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冷端補償：熱電偶需；冷端補償：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式多點式單點式多點式顯示儀顯示報警儀顯示輸出儀顯示記錄儀顯示報警輸出記錄儀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A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字

10、信號電子計數(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警器報警器 信號：直流 電壓：15V 電流：420mA 電源： 直流：24V 交流：220V上限下限上限設定下限設定24DDZ光柱顯示報警器工作原理比較比較電源輸入信號顯示部分報警部分上限設定下限設定254、無筆無紙記錄儀l無紙、無筆顯示記錄儀實際上是一臺簡化的計算機系統(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；l通訊控制器：外接計算機（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、實時變化趨勢曲線設定極限、報警；時間、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) 計算機技術計算機技術與與虛擬儀器虛擬儀器1. 概念概念是具有虛擬面板的個人計算機儀器。是具有虛擬面板的個人計算機儀器。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機實現(xiàn)機實現(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、按鈕、包括各種開關、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+普通的計算機普通的計算機+測控軟件測控軟件特點：同樣的硬件加上不同的軟件可以產(chǎn)生功特點：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)及應用起源于開發(fā)及應用起源于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)和維護費用低開發(fā)和維護費用

13、高技 術 是 更 新 周 期 短（0.51年）技 術 更 新 周 期 長（510年）軟件是關鍵硬件是關鍵價格低價格昂貴開放靈活與計算機同步，可重復用和重配置固定可用網(wǎng)絡聯(lián)絡周邊各儀器只可連有限的設備自動、智能化、遠距離傳輸功能單一，操作不便31小小 結(jié)結(jié)第一節(jié)第一節(jié) 動圈式動圈式顯示儀表顯示儀表第二節(jié)第二節(jié) 自動電子電位差計自動電子電位差計第三節(jié)第三節(jié) 自動電子自動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) 計算機技術計算機技術與與虛擬儀器虛擬儀器32練習練習1某儀表測量范圍是5001000C，在用該儀表進行測溫時，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過6C，則應選

14、精度等級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，校驗該表時得到的最大絕對誤差為4C，試確定該儀表的精度等級。注：常用的儀表等級有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等 。33練習練習2用差壓變送器測量密閉容器的液位，如下圖所示，設被測液體的密度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) 差壓變送器的零點要進行正遷移還是負遷移？遷移量為多少Pa？ 34練習練習31為什么要對熱電偶進行冷端溫度

15、補償？補償?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，P =2gh1-2gh2 =900100.05-900102=-17550Pa ，為負遷移，遷移量為17550Pa。解：采用補償導線后，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定或波動較小的地方，