第4章 顯示儀表

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1、11 第四章第四章 顯示顯示儀表儀表22定義：對(duì)參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、累積的儀表定義：對(duì)參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、累積的儀表()。分類：（分類：（1 1）按照能源來(lái)分：）按照能源來(lái)分：（2 2）按照顯示的方式來(lái)分：）按照顯示的方式來(lái)分：33可與熱電偶、熱電阻等配合，作為溫度顯示、控制之用；可與熱電偶、熱電阻等配合，作為溫度顯示、控制之用；輸入信號(hào)：直流毫伏信號(hào)或可以轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)的非電勢(shì)信號(hào)。輸入信號(hào)：直流毫伏信號(hào)或可以轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)的非電勢(shì)信號(hào)。原理：電流原理：電流 位移位移。動(dòng)圈儀表與熱電偶配套使用動(dòng)圈儀表與熱電偶配套使用:通電線圈產(chǎn)生的扭矩通電線圈產(chǎn)生的扭矩=張絲反抗動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，張絲反

2、抗動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，動(dòng)圈的位置與輸入毫伏信號(hào)相對(duì)應(yīng)，裝在動(dòng)圈上的指針就動(dòng)圈的位置與輸入毫伏信號(hào)相對(duì)應(yīng)，裝在動(dòng)圈上的指針就指示出被測(cè)對(duì)象的溫度數(shù)值。指示出被測(cè)對(duì)象的溫度數(shù)值。核心部件：磁電式毫伏計(jì)。核心部件：磁電式毫伏計(jì)。組組 成：磁鋼、動(dòng)圈、指針、成：磁鋼、動(dòng)圈、指針、張絲、標(biāo)尺張絲、標(biāo)尺44動(dòng)圈儀表與動(dòng)圈儀表與配套使用配套使用:2.2.外接電阻和外接調(diào)整電阻外接電阻和外接調(diào)整電阻 動(dòng)圈電流為：動(dòng)圈電流為：測(cè)量時(shí)，測(cè)量時(shí)，R總總應(yīng)始終不變。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)始終不變。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度就不同，則，連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度就不同，則R總總就變就變化。為此，采用外接電阻為定值的辦法來(lái)解決?；?。為

3、此，采用外接電阻為定值的辦法來(lái)解決。配熱電偶配熱電偶的動(dòng)圈儀表的動(dòng)圈儀表統(tǒng)一規(guī)定統(tǒng)一規(guī)定R外外=15。R調(diào)調(diào)用于湊足R外外=15調(diào)銅補(bǔ)熱外內(nèi)外總RRRRRRRttERttEI),(),(0055動(dòng)圈內(nèi)銅導(dǎo)線的電阻隨溫度改變，動(dòng)圈內(nèi)銅導(dǎo)線的電阻隨溫度改變，溫度溫度，電阻值，電阻值，在相同的毫，在相同的毫伏信號(hào)輸入情況下，回路內(nèi)電流伏信號(hào)輸入情況下，回路內(nèi)電流將減少，儀表的指示值就偏低。將減少，儀表的指示值就偏低。因此，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。因此，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。3.3.動(dòng)圈的溫度補(bǔ)償動(dòng)圈的溫度補(bǔ)償 接熱敏電阻接熱敏電阻RT：T，RT（指數(shù)變化）（指數(shù)變化）。如果只用如果只用RT補(bǔ)償易過(guò)頭，與補(bǔ)償易

4、過(guò)頭，與RT并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻R并并，以消弱，以消弱RT的影響。當(dāng)溫度升的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，并聯(lián)的總電阻下降，而動(dòng)圈的電阻增加。高時(shí)，并聯(lián)的總電阻下降，而動(dòng)圈的電阻增加。樣，一增，一降，得到補(bǔ)償效果。樣，一增，一降，得到補(bǔ)償效果。RT66出發(fā)點(diǎn)：將熱電阻阻值隨溫度的變化出發(fā)點(diǎn)：將熱電阻阻值隨溫度的變化 轉(zhuǎn)化為毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)化為毫伏信號(hào),與動(dòng)圈測(cè)與動(dòng)圈測(cè) 量機(jī)構(gòu)相配并指示。量機(jī)構(gòu)相配并指示?？膳c可與配套構(gòu)成熱電阻溫度計(jì)配套構(gòu)成熱電阻溫度計(jì) 當(dāng)電橋平衡時(shí)，動(dòng)圈當(dāng)電橋平衡時(shí)，動(dòng)圈G中無(wú)電流流過(guò)，即：中無(wú)電流流過(guò)，即：一般取一般取R3=R4，R2=R0+Rt。當(dāng)測(cè)溫點(diǎn)溫度升高時(shí)，當(dāng)測(cè)溫點(diǎn)溫度升高時(shí)，Rt增

5、大，增大，R4R2R3(R0+Rt)，使，使Ucd增大，因此，動(dòng)圈的電流也增大，這樣，就可以根據(jù)增大，因此，動(dòng)圈的電流也增大，這樣，就可以根據(jù)不平衡電流的大小來(lái)測(cè)量溫度。即是測(cè)溫原理。不平衡電流的大小來(lái)測(cè)量溫度。即是測(cè)溫原理。動(dòng)動(dòng)圈圈C77連接熱電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度變化引起阻連接熱電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度變化引起阻值的變化一起加在不平衡電橋的一值的變化一起加在不平衡電橋的一個(gè)橋臂上。測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差。個(gè)橋臂上。測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差。為此將不平衡電橋采用三線制為此將不平衡電橋采用三線制接法。并外加調(diào)整電阻。接法。并外加調(diào)整電阻。三線制接法是從熱電阻引出三根導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線接入橋路三線制接法是從熱電阻引出三根導(dǎo)線，

6、兩根導(dǎo)線接入橋路的兩個(gè)相鄰橋臂上，而第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。的兩個(gè)相鄰橋臂上，而第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。以抵消環(huán)境溫度變化引起的連接導(dǎo)線電阻變化。以抵消環(huán)境溫度變化引起的連接導(dǎo)線電阻變化。規(guī)定：連接導(dǎo)線的阻值為規(guī)定：連接導(dǎo)線的阻值為55。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR88不平衡電橋供電電源電壓的波動(dòng)對(duì)儀表的測(cè)量精度有直接不平衡電橋供電電源電壓的波動(dòng)對(duì)儀表的測(cè)量精度有直接影響，故對(duì)它有較高的要求。采用的是一組兩級(jí)硅穩(wěn)壓管影響，故對(duì)它有較高的要求。采用的是一組兩級(jí)硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電源供電。的穩(wěn)壓電源供電。幾點(diǎn)說(shuō)明幾點(diǎn)說(shuō)明（1）動(dòng)圈式儀表型號(hào)是）動(dòng)圈式儀表

7、型號(hào)是XCZ，有附加裝置進(jìn)行自動(dòng)控，有附加裝置進(jìn)行自動(dòng)控制的型號(hào)是制的型號(hào)是XCT。X顯示儀表；顯示儀表；C動(dòng)圈式、磁電系；動(dòng)圈式、磁電系；Z指示儀；指示儀；T控制儀?？刂苾x。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR99幾點(diǎn)說(shuō)明幾點(diǎn)說(shuō)明101011111212動(dòng)圈式儀表易受干擾因素動(dòng)圈式儀表易受干擾因素()影響而導(dǎo)致測(cè)量誤差。影響而導(dǎo)致測(cè)量誤差。它的可動(dòng)部分容易損壞，怕震動(dòng)，且不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄。它的可動(dòng)部分容易損壞，怕震動(dòng)，且不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄。將被測(cè)電勢(shì)與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)相將被測(cè)電勢(shì)與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)相比較，當(dāng)兩者的差值為零時(shí)，被比較，當(dāng)兩者的差值為零時(shí)，被測(cè)電勢(shì)就等于已知

8、的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)。測(cè)電勢(shì)就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)。由穩(wěn)壓電源供電，保證通過(guò)由穩(wěn)壓電源供電，保證通過(guò)的電流的電流是恒定的。是恒定的。有有UCBRCB。根據(jù)滑動(dòng)觸點(diǎn)。根據(jù)滑動(dòng)觸點(diǎn)C的位置，的位置，可以讀出可以讀出UCB，達(dá)到對(duì)未知熱電勢(shì)測(cè)量的目的。，達(dá)到對(duì)未知熱電勢(shì)測(cè)量的目的。1313用標(biāo)準(zhǔn)電池用標(biāo)準(zhǔn)電池E EN N代替穩(wěn)壓電源、標(biāo)準(zhǔn)電阻代替穩(wěn)壓電源、標(biāo)準(zhǔn)電阻R RN N校準(zhǔn)工作電流校準(zhǔn)工作電流I I，確保，確保 I I 恒定。恒定。（1）校準(zhǔn)工作電流）校準(zhǔn)工作電流用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)工作電流用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)工作電流NNREI 1414（2）測(cè)量未知熱電勢(shì)）測(cè)量未知熱電勢(shì)EtBCNNBCBCRREIRUv手動(dòng)電位差

9、計(jì)的測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)、測(cè)量回路電手動(dòng)電位差計(jì)的測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)、測(cè)量回路電阻的精度、高靈敏度檢流計(jì)及全補(bǔ)償方式，精度遠(yuǎn)高于動(dòng)圈阻的精度、高靈敏度檢流計(jì)及全補(bǔ)償方式，精度遠(yuǎn)高于動(dòng)圈式測(cè)溫儀表。式測(cè)溫儀表。v缺點(diǎn)：測(cè)量過(guò)程十分緩慢，需人工參與。不能自動(dòng)記錄。缺點(diǎn)：測(cè)量過(guò)程十分緩慢，需人工參與。不能自動(dòng)記錄。1515自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理與手動(dòng)電位差計(jì)比較，它是與手動(dòng)電位差計(jì)比較，它是用可逆電動(dòng)機(jī)及一套機(jī)械傳用可逆電動(dòng)機(jī)及一套機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了人手進(jìn)行電壓動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了人手進(jìn)行電壓平衡操作，用放大器代替了平衡操作，用放大器代替了檢流計(jì)來(lái)檢測(cè)不平衡電壓并檢流

10、計(jì)來(lái)檢測(cè)不平衡電壓并控制可逆電機(jī)的工作?？刂瓶赡骐姍C(jī)的工作。當(dāng)當(dāng)UCBEt，比較后的差值，比較后的差值放大器放大放大器放大驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)去帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的移動(dòng)，直到傳動(dòng)系統(tǒng)去帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的移動(dòng)，直到UCB=Et。測(cè)量達(dá)。測(cè)量達(dá)到了平衡。到了平衡。同時(shí)，還帶動(dòng)了指針和記錄筆，隨時(shí)可以指示和記錄出被同時(shí)，還帶動(dòng)了指針和記錄筆，隨時(shí)可以指示和記錄出被測(cè)電勢(shì)的數(shù)值。測(cè)電勢(shì)的數(shù)值。1616自動(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)量橋路自動(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)量橋路R2與冷端同溫度、做成隨溫度變化的電阻，溫度升高則阻與冷端同溫度、做成隨溫度變化的電阻，溫度升高則阻值增加，值增加，R2上的電位差增加，而熱電偶的熱電

11、勢(shì)隨冷端溫上的電位差增加，而熱電偶的熱電勢(shì)隨冷端溫度的升高而降低，即可達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹６鹊纳叨档?，即可達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?717（1 1）冷端溫度補(bǔ)償）冷端溫度補(bǔ)償(鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅)1818（2 2）量程匹配）量程匹配l當(dāng)動(dòng)觸頭當(dāng)動(dòng)觸頭C C在左端：在左端：U UCDCD為最低下限。為最低下限。l當(dāng)動(dòng)觸頭當(dāng)動(dòng)觸頭C C在右端：在右端：U UCDCD為最高上限。為最高上限。l在在R RP P兩端并聯(lián)兩端并聯(lián)R RMM?；€電阻總的等效電阻減少，總電流滑線電阻總的等效電阻減少，總電流 不變，滑線電阻兩端的電位差減小。不變，滑線電阻兩端的電位差減小。R2-冷端溫度補(bǔ)償作用的銅電阻；冷端

12、溫度補(bǔ)償作用的銅電阻；R3-下支路限流電阻，保證工作電流下支路限流電阻，保證工作電流2mAR4-上支路限流電阻，上支路限流電阻，保證工作電流保證工作電流4mA；RP-滑線電阻；滑線電阻；RM-量程量程電阻。電阻。1919是由測(cè)量橋路是由測(cè)量橋路/放大器放大器/可逆電機(jī)可逆電機(jī)/指示機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)/記錄機(jī)構(gòu)構(gòu)成。記錄機(jī)構(gòu)構(gòu)成。2020423)(0RRRRRPt)()(142130rRRrRRRRPtt當(dāng)被測(cè)溫度升高后的平衡條件是：當(dāng)被測(cè)溫度升高后的平衡條件是：tRRRRr32312121可逆電機(jī)可逆電機(jī)指針記錄指針記錄如果將檢流計(jì)換成電子放如果將檢流計(jì)換成電子放大器，利用被放大的不平大器，利用被放

13、大的不平衡電壓去推動(dòng)可逆電機(jī)，衡電壓去推動(dòng)可逆電機(jī)，使可逆電機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)使可逆電機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)B B以達(dá)到電橋平衡。這就是以達(dá)到電橋平衡。這就是自動(dòng)平衡電橋的基本原理。自動(dòng)平衡電橋的基本原理。2222 電位差計(jì)輸入信號(hào)是電勢(shì)；平衡電橋輸入信號(hào)是電阻。電位差計(jì)輸入信號(hào)是電勢(shì)；平衡電橋輸入信號(hào)是電阻。測(cè)量橋路由不平衡電壓輸出。而電子平衡電橋路無(wú)輸出。測(cè)量橋路由不平衡電壓輸出。而電子平衡電橋路無(wú)輸出。熱電偶配電位差計(jì)測(cè)溫時(shí)，需冷端溫度補(bǔ)償；熱電偶配電位差計(jì)測(cè)溫時(shí)，需冷端溫度補(bǔ)償；熱電阻配電子平衡電橋測(cè)溫時(shí)，則不存在這個(gè)問(wèn)題。熱電阻配電子平衡電橋測(cè)溫時(shí)，則不存在這個(gè)問(wèn)題。補(bǔ)償導(dǎo)線采用兩線制接法，而自

14、動(dòng)平衡電橋的測(cè)溫元件熱補(bǔ)償導(dǎo)線采用兩線制接法，而自動(dòng)平衡電橋的測(cè)溫元件熱電阻是采用三線制接到橋路中。電阻是采用三線制接到橋路中。自動(dòng)電子電位差計(jì)橋路供電的穩(wěn)壓電源是直流；自動(dòng)電子電位差計(jì)橋路供電的穩(wěn)壓電源是直流；而自動(dòng)平衡電橋橋路供電的電源可直流，也可交流。而自動(dòng)平衡電橋橋路供電的電源可直流，也可交流。23231.1.儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)24241.1.儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)測(cè)量組件測(cè)量組件+機(jī)械連桿部件機(jī)械連桿部件+記錄驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等記錄驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等25252.2.測(cè)量組件的工作原理測(cè)量組件的工作原理26263.3.2727新一代儀表新一代儀表/應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛/顯示壓流液溫顯示壓流

15、液溫/直觀醒目直觀醒目/精度穩(wěn)定精度穩(wěn)定/超限報(bào)警超限報(bào)警左光柱左光柱測(cè)量信號(hào)測(cè)量信號(hào) 右光柱右光柱設(shè)定值設(shè)定值 中間暗帶中間暗帶允許值允許值(安全區(qū)安全區(qū))測(cè)量值測(cè)量值比較器比較器1 1繼電器繼電器1 1接通接通報(bào)警燈亮報(bào)警燈亮報(bào)警輸出接點(diǎn)報(bào)警輸出接點(diǎn)H-COMH-COM接通接通2828與各類傳感器、變與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等液位、容量、力等物理量的測(cè)量顯示、物理量的測(cè)量顯示、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。集、記錄。2929303031313232N N33333434N=KN=K*t t353536363737無(wú)筆無(wú)紙記錄儀（數(shù)字顯示無(wú)筆無(wú)紙記錄儀（數(shù)字顯示/數(shù)字記錄）數(shù)字記錄）38383939與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等多個(gè)物理量的測(cè)量顯示、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。量、力等多個(gè)物理量的測(cè)量顯示、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。4040與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等多個(gè)物理量的測(cè)量顯示、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。量、力等多個(gè)物理量的測(cè)量顯示、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。