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1、自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系 化工儀表及自動化化工儀表及自動化第四章第四章 顯示儀表顯示儀表 自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 概述概述n 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表n自動電子電位差計自動電子電位差計n自動電子平衡電橋自動電子平衡電橋n 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表(自學(xué)自學(xué))n數(shù)字式顯示儀表的特點及分類數(shù)字式顯示儀表的特點及分類n數(shù)字式顯示儀表的基本組成數(shù)字式顯示儀表的基本組成n 新型顯示儀表新型顯示儀表(自學(xué)自學(xué))n無筆、無紙記錄儀無筆、無紙記錄儀n虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表1自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 概述概述 凡能將生產(chǎn)過
2、程中各種參數(shù)進行指示、記錄或累積的儀表。凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進行指示、記錄或累積的儀表。顯示儀表一般都裝在控制室的儀表盤上。它和顯示儀表一般都裝在控制室的儀表盤上。它和各種各種測量元件或變送單元測量元件或變送單元配套使用；又能與配套使用；又能與控制單元控制單元配套配套使用，使用，模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表屏幕顯示儀表屏幕顯示儀表2自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表n 一、自動電子電位差計一、自動電子電位差計是用來測量直流電壓信號的，凡是能轉(zhuǎn)換成毫伏級直流電壓信號的工藝變量都能用它來測量。根據(jù)平衡法將被測電勢
3、與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢相比較，當(dāng)兩者的差值為零時，被測電勢就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢。圖4-1 電壓平衡原理圖CBCBIRU0檢條件：IUECBt測量時，可調(diào)節(jié)滑動觸點C的位置，使同時有3自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表4根據(jù)這種電壓平衡原理來進行工作。用可逆電動機及一套機械傳動機構(gòu)代替了人手進行電壓平衡操作；用放大器代替了檢流計來檢測不平衡電壓并控制可逆電機的工作。圖4-2 電子電位差計原理圖 電子電位差計既保持了手動電位差計測量精度高的優(yōu)點，而且無須用手去調(diào)節(jié)就能自動指示和記錄被測溫度值。結(jié)論結(jié)論自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程
4、系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表5圖4-3 電位差計測量橋路原理圖圖4-2 電子電位差計原理圖（1）冷端溫度補償問題舉例舉例自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 如果把R做成隨溫度變化的電阻，且在溫度從0升高到25時，其阻值變化量R20.5，這時，電阻R2上的電壓降UDB也增大，UDBR2I21mV。為了統(tǒng)一規(guī)格，上支路的電流規(guī)定為4mA（或2mA），下支路電流規(guī)定2mA（或1mA）。因為測量橋路的補償電壓UCDUCBUDB，現(xiàn)在UDB增加了1mV，那么UCD就會減少1mV，此時滑動觸點C的平衡位置不需變化。由于UCD的變化
5、與熱電勢的變化相等，故能起到溫度補償作用，使儀表的指示值基本不受冷端溫度變化的影響。6自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表7（2）量程匹配問題圖4-4 XW系列電位差計測量橋路原理圖R2冷端補償銅電阻；RM量程電阻；RB工藝電阻；RP滑線電阻；R4終端電阻（限流電阻）；R3限流電阻；RG始端電阻；E穩(wěn)壓電源1V；I1上支路電流4mA；I2下支路電流2mAR2銅電阻裝在儀表后接線板上以使其和熱電偶冷端處于同一溫度。下支路限流電阻R3 它與R2配合，保證了下支路回路的工作電流為2mA。上支路限流電阻R4 把上支路的工作電流限定在4mA?；€電
6、阻RP 儀表的示值誤差、記錄誤差、變差、靈敏度以及儀表運行的平滑性等都和滑線電阻的優(yōu)劣有關(guān)。量程電阻RM 決定儀表量程大小的電阻。始端（下限）電阻RG 大小取決于測量下限的高低。自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表8測量橋路放大器可逆電機指示機構(gòu)記錄機構(gòu) 圖4-5 電子電位差計方框原理圖自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表n 二、自動電子平衡電橋二、自動電子平衡電橋9利用平衡電橋來測量熱電阻變化。利用平衡電橋來測量熱電阻變化。圖4-6 平衡電橋 當(dāng)被測溫度為下限時，Rt有最小值Rt0
7、，滑動觸點應(yīng)在RP的左端，此時電橋的平衡條件是4230RRRRRPt（4-3）自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 滑動觸點B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以看到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。結(jié)論結(jié)論142130rRRrRRRRPttttRRRRrrRRrRR323112313當(dāng)被測溫度升高后的平衡條件是（4-4）用式（4-4）減式（4-3），則得（4-5）10自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表11圖4-7 自動平衡電橋結(jié)構(gòu)原理圖圖4-8 自動電子平
8、衡電橋方框圖 為了準(zhǔn)確地指示出被測溫度的數(shù)值，將熱電阻的連接采用三線制接法，并加外接調(diào)整電阻。自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表12與這兩種儀表配套的測溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結(jié)構(gòu)上十分相似。儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機、同步電機及指示記錄部分都是完全相同的。自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表它們的輸入信號不同。兩者的作用原理不同。當(dāng)用熱電偶配電子電位差計測溫時，其測量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動補償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。測溫
9、元件與測量橋路的連接方式不同。13自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 采用靈敏度較高的磁電系測量機構(gòu)將被測信號轉(zhuǎn)換為指針的角位移，實質(zhì)上是一種利用偏差法測量電流的儀表。將輸入信號通過由許多發(fā)光二極管組成的光柱顯示出來，具有顯示醒目、形象直觀、精度穩(wěn)定的特點。14自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表n 一、數(shù)字式顯示儀表的特點及分類一、數(shù)字式顯示儀表的特點及分類 清晰直觀、讀數(shù)方便、不會產(chǎn)生視差。線路簡單、可靠性好、耐振性好。有利于制造、調(diào)試和維修，降低生產(chǎn)成本。按輸入信號的形式來分
10、，有電壓型和頻率型兩類。按被測信號的點數(shù)來分，它又可分成單點和多點兩種。根據(jù)儀表所具有的功能，又可分為數(shù)字顯示儀、數(shù)字顯示報警儀、數(shù)字顯示輸出儀、數(shù)字顯示記錄儀以及具有復(fù)合功能的數(shù)字顯示報警輸出記錄儀等15自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表圖4-9 數(shù)字式顯示儀表分類圖16自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表n 二、數(shù)字式顯示儀表的基本組成二、數(shù)字式顯示儀表的基本組成17圖4-10 數(shù)顯儀表組成結(jié)構(gòu)自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表n 一、無筆、無紙記錄儀一、無筆、無紙記錄儀18 以CPU為核心采用液晶顯示的記錄儀，直接把記錄信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，送到隨機存儲器加以保存，并在大屏液晶顯示屏上加以顯示。圖4-11 無筆、無紙記錄儀的原理方框圖自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系 第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表n 二、虛擬顯示儀表二、虛擬顯示儀表 比較簡單，僅由原有意義上的采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過輸入通道插卡插入計算機即可。在計算機屏幕上完全模仿實際使用中的各種儀表。19自動化學(xué)院自動化學(xué)院電氣測控工程系電氣測控工程系
化工儀表及自動化第四章 顯示儀表
