顯示儀表課件

1、顯示儀表課件 化工測(cè)量與儀表 第八章 顯示儀表 顯示儀表課件 n顯示儀表是用來顯示儀表是用來指示、記錄或累積指示、記錄或累積 生產(chǎn)過生產(chǎn)過 程中各種參數(shù)的儀表。程中各種參數(shù)的儀表。 n一般都安裝在控制室的儀表盤上，與其他各一般都安裝在控制室的儀表盤上，與其他各 種測(cè)量元件或變送器配套使用，連續(xù)地進(jìn)行種測(cè)量元件或變送器配套使用，連續(xù)地進(jìn)行 顯示顯示或或記錄記錄生產(chǎn)過程中各參數(shù)的變化情況。生產(chǎn)過程中各參數(shù)的變化情況。 n還能與控制單元配套使用，對(duì)生產(chǎn)過程中的還能與控制單元配套使用，對(duì)生產(chǎn)過程中的 各種參數(shù)進(jìn)行各種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制自動(dòng)控制和和顯示顯示。 顯示儀表課件 n目前使用的顯示儀表種類很多。目

2、前使用的顯示儀表種類很多。 n按所用能源可分為按所用能源可分為電動(dòng)顯示儀表電動(dòng)顯示儀表和和氣動(dòng)顯氣動(dòng)顯 示儀表示儀表； n按照顯示方式可分為按照顯示方式可分為模擬式模擬式、數(shù)字式數(shù)字式和和圖圖 像顯示像顯示三類。三類。 顯示儀表課件 n模擬式顯示儀表是以指針或記錄筆的偏轉(zhuǎn)模擬式顯示儀表是以指針或記錄筆的偏轉(zhuǎn) 角度或位移量來模擬顯示被測(cè)變量的角度或位移量來模擬顯示被測(cè)變量的連續(xù)連續(xù) 變化。變化。 n根據(jù)其測(cè)量線路的不同，又可分為根據(jù)其測(cè)量線路的不同，又可分為直接變直接變 換式換式（如動(dòng)圈式）和（如動(dòng)圈式）和平衡式平衡式（如電子自動(dòng)（如電子自動(dòng) 平衡式）兩類。平衡式）兩類。 n 顯示儀表課件 第一

3、節(jié)第一節(jié) 動(dòng)圈式顯示儀表動(dòng)圈式顯示儀表 n該儀表是一種發(fā)展比較早的模擬式顯示儀該儀表是一種發(fā)展比較早的模擬式顯示儀 表，但目前仍然被廣泛使用，尤其是在一表，但目前仍然被廣泛使用，尤其是在一 些中小型企業(yè)，應(yīng)用極為廣泛。些中小型企業(yè)，應(yīng)用極為廣泛。 n它不僅可以與熱電偶、熱電阻等傳感器配它不僅可以與熱電偶、熱電阻等傳感器配 合用來顯示溫度，還可以對(duì)壓力等其他工合用來顯示溫度，還可以對(duì)壓力等其他工 藝變量檢測(cè)的直流毫伏信號(hào)進(jìn)行顯示。藝變量檢測(cè)的直流毫伏信號(hào)進(jìn)行顯示。 顯示儀表課件 n動(dòng)圈式顯示儀表的組成如下圖所示，它動(dòng)圈式顯示儀表的組成如下圖所示，它 由由測(cè)量電路測(cè)量電路和和測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu)兩部分

4、組成。兩部分組成。 n不同型號(hào)的儀表其測(cè)量電路是不一樣的，不同型號(hào)的儀表其測(cè)量電路是不一樣的， 但其測(cè)量機(jī)構(gòu)基本相同。但其測(cè)量機(jī)構(gòu)基本相同。 顯示儀表課件 1、測(cè)量機(jī)構(gòu)和基本工作原理 n動(dòng)圈式顯示儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)是一個(gè)磁電式毫伏計(jì)。 n其中動(dòng)圈是用高強(qiáng)度漆包細(xì)銅絲繞制成的一個(gè)無(wú)骨架矩形 框，用張絲把它吊置在永久磁鋼的空間磁場(chǎng)中。 n當(dāng)測(cè)量信號(hào)（直流毫伏信號(hào)）通過張絲加在動(dòng)圈上時(shí)，便 有電流流過動(dòng)圈。 n此時(shí)載流線圈受到磁場(chǎng)力作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)閯?dòng)圈是由張絲 支承的，所以動(dòng)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)使張絲扭轉(zhuǎn)，此時(shí)，張絲就會(huì)產(chǎn) 生反抗動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，該反力矩隨著張絲扭轉(zhuǎn)角度的增 大而增大。 n當(dāng)兩力矩達(dá)到平衡時(shí)，動(dòng)圈就

5、停留在某一位置上。 n基于動(dòng)圈的位置與輸入的毫伏信號(hào)相對(duì)應(yīng)，所以面板上可 以直接刻成溫度標(biāo)尺，使裝在動(dòng)圈上的指針直接指示出被 測(cè)對(duì)象的溫度值。 顯示儀表課件 測(cè)量機(jī)構(gòu)和基本工作原理測(cè)量機(jī)構(gòu)和基本工作原理 n動(dòng)圈式顯示儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)圖動(dòng)圈式顯示儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)圖 nll永久磁鐵；永久磁鐵；2 2、66張絲；張絲；33軟鐵芯；軟鐵芯；44 熱電偶；熱電偶；55動(dòng)圈；動(dòng)圈；77刻度面板；刻度面板；88儀表指儀表指 針針 顯示儀表課件 n由于動(dòng)圈儀表采用了統(tǒng)一的測(cè)量機(jī)構(gòu)，為 了適應(yīng)不同量程的被測(cè)變量，使其輸入滿 量程時(shí)，指針都能指示滿刻度值，所以在 測(cè)量機(jī)構(gòu)的電路中串入了一個(gè)量程電阻R串， 改變R串的大小，

6、就能適應(yīng)不同量程的被測(cè) 變量。 顯示儀表課件 2、動(dòng)圈的溫度補(bǔ)償 n動(dòng)圈儀表的刻度校驗(yàn)是在環(huán)境 溫度為205條件下進(jìn)行的， 但在儀表使用時(shí)，由于周圍環(huán) 境溫度的改變，會(huì)引起動(dòng)圈阻 值Rd的變化，從而導(dǎo)致流過動(dòng) 圈的電流發(fā)生變化，致使指針 偏轉(zhuǎn)角改變而造成誤差。 n為了補(bǔ)償動(dòng)圈阻值的變化，在 電路中串入一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù) 的熱敏電阻RT，再用一電阻Rb 與RT并聯(lián)，使兩者的并聯(lián)電阻 值隨環(huán)境溫度升高而下降，恰 好補(bǔ)償動(dòng)圈阻值隨溫度變化而 造成的誤差。如圖所示。 顯示儀表課件 3、XCZ101型動(dòng)圈式顯示儀表 n該儀表的輸入變量為直流毫伏信號(hào)，可與 熱電偶配合構(gòu)成熱電偶溫度計(jì)。 n其線路如圖3100

7、所示，由熱敏電阻RT、 并聯(lián)電阻Rb、量程電阻R串以及外接調(diào)整電 阻R調(diào)等組成。 顯示儀表課件 nXCZ101型動(dòng)圈式顯示儀表接線圖 顯示儀表課件 外接調(diào)整電阻的作用：由于配熱電偶的動(dòng)圈式儀表是外接調(diào)整電阻的作用：由于配熱電偶的動(dòng)圈式儀表是 通過電流通過電流I來測(cè)量直流毫伏信號(hào)來測(cè)量直流毫伏信號(hào)E（t，t0）的。因此，）的。因此， 必須保證整個(gè)測(cè)量回路的總電阻值必須保證整個(gè)測(cè)量回路的總電阻值R總不變。總不變。 否則，既使對(duì)于相同的熱電勢(shì)值，流過動(dòng)圈的電流值否則，既使對(duì)于相同的熱電勢(shì)值，流過動(dòng)圈的電流值 也會(huì)不一樣，指針的指示值也就不同。也會(huì)不一樣，指針的指示值也就不同。 已知測(cè)量回路總電阻已知

8、測(cè)量回路總電阻R總是儀表的內(nèi)電阻總是儀表的內(nèi)電阻R內(nèi)和表外內(nèi)和表外 接線電阻接線電阻R外的總和，則流過動(dòng)圈的電流為外的總和，則流過動(dòng)圈的電流為 顯示儀表課件 n式中式中R內(nèi) 內(nèi)是一個(gè)定值，而表外電阻 是一個(gè)定值，而表外電阻R外 外卻會(huì)因線路長(zhǎng) 卻會(huì)因線路長(zhǎng) 短，線徑粗細(xì)而異。短，線徑粗細(xì)而異。 n為了保證儀表的測(cè)量精度，規(guī)定動(dòng)圈儀表的表外接為了保證儀表的測(cè)量精度，規(guī)定動(dòng)圈儀表的表外接 線電阻為線電阻為15；包括熱電偶本身的電阻；包括熱電偶本身的電阻R熱 熱，補(bǔ)償導(dǎo) ，補(bǔ)償導(dǎo) 線電阻線電阻R補(bǔ) 補(bǔ)，連接銅導(dǎo)線的電阻 ，連接銅導(dǎo)線的電阻R銅 銅，外接調(diào)整用電 ，外接調(diào)整用電 阻阻R調(diào) 調(diào)。即 。即

9、 n R外 外= R熱熱 R補(bǔ) 補(bǔ)十 十 R銅 銅 R調(diào) 調(diào)=15 n通過調(diào)整通過調(diào)整R調(diào) 調(diào)的值，使 的值，使R外 外等于 等于15，從而避免了由，從而避免了由 于線路長(zhǎng)短不一對(duì)指示值的影響。于線路長(zhǎng)短不一對(duì)指示值的影響。 n在調(diào)整時(shí)，選擇在調(diào)整時(shí)，選擇R熱 熱為熱電偶經(jīng)常使用的溫度條件 為熱電偶經(jīng)常使用的溫度條件 下的電阻值，其測(cè)量精確度最高。下的電阻值，其測(cè)量精確度最高。 顯示儀表課件 4、XCZ102型動(dòng)圈式顯示儀表 n該儀表與熱電阻配套構(gòu)成熱電阻溫度該儀表與熱電阻配套構(gòu)成熱電阻溫度 計(jì)。其輸入變量為熱電阻的變化值。計(jì)。其輸入變量為熱電阻的變化值。 n為了利用統(tǒng)一的測(cè)量機(jī)構(gòu)，需將熱電為

10、了利用統(tǒng)一的測(cè)量機(jī)構(gòu)，需將熱電 阻的阻值轉(zhuǎn)換成毫伏信號(hào)，儀表的線阻的阻值轉(zhuǎn)換成毫伏信號(hào)，儀表的線 路如圖所示。路如圖所示。 n從圖中可以看出，電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為毫從圖中可以看出，電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為毫 伏信號(hào)是由不平衡電橋來完成的。伏信號(hào)是由不平衡電橋來完成的。 n其中其中RO、R2、R3、R4均為錳銅電阻，均為錳銅電阻， R1為熱電阻的引線電阻，它們組成了為熱電阻的引線電阻，它們組成了 電橋的四個(gè)橋臂，電橋的四個(gè)橋臂， a、b為電橋的輸出為電橋的輸出 端，端，c、d為電源端，為電源端， a、b、c、d四四 點(diǎn)把電橋分成了四個(gè)橋臂。點(diǎn)把電橋分成了四個(gè)橋臂。 顯示儀表課件 n設(shè)計(jì)時(shí)一般使電橋中的設(shè)計(jì)時(shí)一般

11、使電橋中的 nR3=R4， nR1+R2=Rt0+R1+R0， n式中式中Rt0為對(duì)應(yīng)于儀表刻度起點(diǎn)的熱電阻值，此時(shí)為對(duì)應(yīng)于儀表刻度起點(diǎn)的熱電阻值，此時(shí) 電橋處于平衡狀態(tài)，電橋的輸出為零。電橋處于平衡狀態(tài)，電橋的輸出為零。 n當(dāng)被測(cè)溫度升高時(shí)，熱電阻的阻值當(dāng)被測(cè)溫度升高時(shí)，熱電阻的阻值Rt增大，電橋增大，電橋 失去平衡，失去平衡，a點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，此時(shí)有電流流點(diǎn)電位，此時(shí)有電流流 過動(dòng)圈，指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)；過動(dòng)圈，指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)； n被測(cè)溫度愈高，電橋輸出的不平衡電壓被測(cè)溫度愈高，電橋輸出的不平衡電壓Uab愈大，愈大， 儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度就愈大。儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度就愈大。 n不平衡電橋

12、從而完成了由電阻到電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換。不平衡電橋從而完成了由電阻到電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換。 n其動(dòng)圈測(cè)量機(jī)構(gòu)與配熱電偶的動(dòng)圈儀表線路完全其動(dòng)圈測(cè)量機(jī)構(gòu)與配熱電偶的動(dòng)圈儀表線路完全 相同。相同。 顯示儀表課件 nRO為調(diào)零電阻。為調(diào)零電阻。 n當(dāng)熱電阻的阻值等于當(dāng)熱電阻的阻值等于Rt0時(shí)，如果儀表的指時(shí)，如果儀表的指 針不在零點(diǎn)，可以通過調(diào)節(jié)針不在零點(diǎn)，可以通過調(diào)節(jié)RO，使儀表的，使儀表的 指針指在起始點(diǎn)上。指針指在起始點(diǎn)上。 n當(dāng)當(dāng)Rt相應(yīng)于儀表滿刻度對(duì)應(yīng)溫度的阻值時(shí)，相應(yīng)于儀表滿刻度對(duì)應(yīng)溫度的阻值時(shí)， 若儀表指針不指在滿刻度位置上，則可調(diào)若儀表指針不指在滿刻度位置上，則可調(diào) 節(jié)節(jié)R串 串達(dá)滿刻度。 達(dá)滿

13、刻度。 顯示儀表課件 n熱電阻的三線制接法：由于熱電阻需通過導(dǎo)線與熱電阻的三線制接法：由于熱電阻需通過導(dǎo)線與 電橋相連，而連接導(dǎo)線的電阻值又會(huì)隨環(huán)境溫度電橋相連，而連接導(dǎo)線的電阻值又會(huì)隨環(huán)境溫度 而改變，所以如果把熱電阻的連接導(dǎo)線都接在一而改變，所以如果把熱電阻的連接導(dǎo)線都接在一 個(gè)橋臂內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，連接導(dǎo)線電阻的個(gè)橋臂內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，連接導(dǎo)線電阻的 改變值將會(huì)與熱電阻的變化值相疊加，給儀表帶改變值將會(huì)與熱電阻的變化值相疊加，給儀表帶 來較大的誤差。來較大的誤差。 n因此通常采用三線制接法，即讓兩根連接導(dǎo)線分因此通常采用三線制接法，即讓兩根連接導(dǎo)線分 別接入相鄰的兩個(gè)橋臂，當(dāng)導(dǎo)線

14、電阻值變化時(shí)，別接入相鄰的兩個(gè)橋臂，當(dāng)導(dǎo)線電阻值變化時(shí)， 其影響可以相互抵消一部分。其影響可以相互抵消一部分。 nR1為外接調(diào)整電阻。一般規(guī)定每根連接導(dǎo)線的總為外接調(diào)整電阻。一般規(guī)定每根連接導(dǎo)線的總 電阻值為電阻值為5，若不足，若不足5時(shí)，須用錳銅絲電阻補(bǔ)時(shí)，須用錳銅絲電阻補(bǔ) 足足5，調(diào)整阻值應(yīng)精確到，調(diào)整阻值應(yīng)精確到5001。 n動(dòng)圈儀表與熱電阻配合時(shí)，其分度號(hào)必須相同。動(dòng)圈儀表與熱電阻配合時(shí)，其分度號(hào)必須相同。 顯示儀表課件 顯示儀表課件 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)平衡式顯示儀表自動(dòng)平衡式顯示儀表 n由于動(dòng)圈式顯示儀表實(shí)際上是一種測(cè)量由于動(dòng)圈式顯示儀表實(shí)際上是一種測(cè)量 電流的儀表，所以，電流的儀表

15、，所以，凡是能引起電流變凡是能引起電流變 化的各種干擾因素都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差化的各種干擾因素都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差， 而且這種誤差單憑提高儀表的加工精度而且這種誤差單憑提高儀表的加工精度 是不能彌補(bǔ)的。是不能彌補(bǔ)的。 n另一方面，它的可動(dòng)部分容易損壞，怕另一方面，它的可動(dòng)部分容易損壞，怕 震動(dòng)，且不便于自動(dòng)記錄。震動(dòng)，且不便于自動(dòng)記錄。 顯示儀表課件 n目前常用的自動(dòng)平衡式顯示儀表有目前常用的自動(dòng)平衡式顯示儀表有自動(dòng)自動(dòng) 電子電位差計(jì)電子電位差計(jì)和和自動(dòng)平衡電橋自動(dòng)平衡電橋兩類，分兩類，分 別與熱電偶和熱電阻相配用。別與熱電偶和熱電阻相配用。 n通過自動(dòng)調(diào)節(jié)電位差或電阻值使電位差通過自動(dòng)調(diào)節(jié)電位差或電

16、阻值使電位差 計(jì)或電橋達(dá)到平衡，并自動(dòng)指示和記錄計(jì)或電橋達(dá)到平衡，并自動(dòng)指示和記錄 測(cè)量結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變量的自動(dòng)、測(cè)量結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變量的自動(dòng)、 連續(xù)檢測(cè)和顯示。連續(xù)檢測(cè)和顯示。 n同時(shí)克服了動(dòng)圈式顯示儀表的缺點(diǎn)，提同時(shí)克服了動(dòng)圈式顯示儀表的缺點(diǎn)，提 高了測(cè)量精度。高了測(cè)量精度。 顯示儀表課件 一、自動(dòng)電子電位差計(jì)一、自動(dòng)電子電位差計(jì) n1 1、工作原理及組成：、工作原理及組成： 利用電位差計(jì)測(cè)量熱電利用電位差計(jì)測(cè)量熱電 勢(shì)是基于勢(shì)是基于電壓平衡法電壓平衡法 （也叫補(bǔ)償法或零值（也叫補(bǔ)償法或零值 法）。法）。 n右圖所示為最簡(jiǎn)單的電右圖所示為最簡(jiǎn)單的電 位差計(jì)原理線路圖。位差計(jì)原理

17、線路圖。 n 補(bǔ)償法原理補(bǔ)償法原理 顯示儀表課件 nE Ex x為被測(cè)電壓，線為被測(cè)電壓，線 性度很高的線繞電性度很高的線繞電 阻阻R R與穩(wěn)壓電源與穩(wěn)壓電源E E組組 成一閉合回路，因成一閉合回路，因 此流過此流過R R上的電流上的電流I I 是恒定的，這樣也是恒定的，這樣也 就可將就可將R R的標(biāo)尺刻的標(biāo)尺刻 成電壓數(shù)值；成電壓數(shù)值； nG G是一靈敏度較高是一靈敏度較高 的檢流計(jì)。的檢流計(jì)。 顯示儀表課件 n右圖為手動(dòng)電位差計(jì)的原理右圖為手動(dòng)電位差計(jì)的原理 線路圖。線路圖。 n測(cè)量未知電壓的方法是調(diào)節(jié)測(cè)量未知電壓的方法是調(diào)節(jié) 滑動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)觸點(diǎn)B B的位置，使滑線電的位置，使滑線電 阻阻R

18、 R在在BABA段的電阻段的電阻R RBA BA上的電 上的電 壓 降壓 降 U U BABA 變 化 ， 當(dāng)變 化 ， 當(dāng) U UBA BA=IR =IRBA BA=E =Ex x時(shí)，流過檢流計(jì)時(shí)，流過檢流計(jì) G G的電流為零，這時(shí)觸點(diǎn)的電流為零，這時(shí)觸點(diǎn)B B所所 指示的電壓值即為未知電壓指示的電壓值即為未知電壓E Ex x。 n用這種用這種“電壓平衡法電壓平衡法”法測(cè)法測(cè) 量電壓，由于此時(shí)流過熱電量電壓，由于此時(shí)流過熱電 偶內(nèi)部及連接導(dǎo)線的電流為偶內(nèi)部及連接導(dǎo)線的電流為 零，因此線路電阻變化對(duì)測(cè)零，因此線路電阻變化對(duì)測(cè) 量結(jié)果無(wú)影響。量結(jié)果無(wú)影響。 n手動(dòng)電位差計(jì)手動(dòng)電位差計(jì) 顯示儀表課

19、件 2 2、自動(dòng)電子電位差計(jì)的構(gòu)成及、自動(dòng)電子電位差計(jì)的構(gòu)成及 測(cè)量橋路測(cè)量橋路 n自動(dòng)電子電位差計(jì)與手動(dòng)自動(dòng)電子電位差計(jì)與手動(dòng) 電位差計(jì)的區(qū)別是用電子電位差計(jì)的區(qū)別是用電子 放大器代替檢流計(jì)，用可放大器代替檢流計(jì)，用可 逆電機(jī)及一整套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)逆電機(jī)及一整套傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 代替手的操作。代替手的操作。 n它主要由測(cè)量橋路、放大它主要由測(cè)量橋路、放大 器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)、器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)、 指示記錄機(jī)構(gòu)、穩(wěn)壓電源、指示記錄機(jī)構(gòu)、穩(wěn)壓電源、 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。 n 構(gòu)成方框圖構(gòu)成方框圖 顯示儀表課件 測(cè)量橋路原理圖測(cè)量橋路原理圖 越過電阻說明越過電阻說明 R R2 2-

20、-冷端補(bǔ)償銅電阻；冷端補(bǔ)償銅電阻； R RM M- -量程電阻； 量程電阻； R RB B- -工藝工藝 電阻；電阻； R RP P- -滑線電阻；滑線電阻； R R4 4- -終端電阻（限流電終端電阻（限流電 阻）；阻）；R R3 3- -限流電阻；限流電阻； R RG G- -始端電阻；始端電阻； E-E-穩(wěn)壓穩(wěn)壓 電源電源(1V)(1V)；I I1 1- -上支路電流上支路電流(4mA)(4mA)； I I2 2- -下支路電下支路電 流流(2mA) (2mA) 顯示儀表課件 n自動(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)量橋路由上、下自動(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)量橋路由上、下 兩條支路組成。兩條支路組成。 n用電橋電

21、路產(chǎn)生直流電壓用電橋電路產(chǎn)生直流電壓U UCD CD的優(yōu)點(diǎn)是 的優(yōu)點(diǎn)是 可以解決儀表量程問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電勢(shì)可以解決儀表量程問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電勢(shì) （正、負(fù)）的雙向測(cè)量，同時(shí)還能對(duì)參（正、負(fù)）的雙向測(cè)量，同時(shí)還能對(duì)參 比端溫度進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。比端溫度進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 n橋路中各電阻的作用如下：橋路中各電阻的作用如下： 顯示儀表課件 n銅電阻銅電阻R R2 2, ,裝在儀表后接線板上以使其與裝在儀表后接線板上以使其與 熱電偶冷端處于同一溫度。熱電偶冷端處于同一溫度。 n當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，銅電阻上的電壓降變化當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，銅電阻上的電壓降變化 量等于相應(yīng)的熱電偶冷端溫度變化所引起的量等于相應(yīng)的熱電偶冷端

22、溫度變化所引起的 電勢(shì)變化值，起冷端溫度補(bǔ)償作用。電勢(shì)變化值，起冷端溫度補(bǔ)償作用。 n當(dāng)配用鎳鉻鎳硅熱電偶時(shí)當(dāng)配用鎳鉻鎳硅熱電偶時(shí)R R2 2=5.33=5.33；配；配 用鎳鉻用鎳鉻考銅熱電偶時(shí)考銅熱電偶時(shí) R R2 2= 8.92= 8.92；配用；配用 鉑銠鉑熱電偶時(shí)鉑銠鉑熱電偶時(shí)R R2 2= 0.74= 0.74。 顯示儀表課件 n下支路限流電阻下支路限流電阻R R3 3，是一個(gè)固定電阻，是一個(gè)固定電阻， 它與它與R R2 2配合，保證了下支路回路的工作配合，保證了下支路回路的工作 電流為電流為2mA2mA。 n由于銅電阻的阻值隨溫度而變化，所以，由于銅電阻的阻值隨溫度而變化，所以，

23、 下支路的回路工作電流下支路的回路工作電流I I2 2只有在儀表的標(biāo)只有在儀表的標(biāo) 準(zhǔn)工作溫度（準(zhǔn)工作溫度（2525）時(shí)才為）時(shí)才為2mA2mA。 n電阻電阻R R3 3的準(zhǔn)確度直接影響到下支路電流的準(zhǔn)確度直接影響到下支路電流I I2 2 的大小。因此，它的精度要求較高，一的大小。因此，它的精度要求較高，一 般應(yīng)在般應(yīng)在0.20.2以內(nèi)。以內(nèi)。 顯示儀表課件 n上支路限流電阻上支路限流電阻R R4 4的作用是把上支路的作用是把上支路 的工作電流限定在的工作電流限定在4mA4mA，即它與，即它與R Rnp np（ （R RP P、 R RB B、R RM M三個(gè)電阻的并聯(lián)值）、 三個(gè)電阻的并聯(lián)值

24、）、R RG G串聯(lián)，串聯(lián)， 使上支路工作電流為使上支路工作電流為4mA4mA。 n所以，當(dāng)所以，當(dāng)R Rnp np和 和R RG G的數(shù)值確定后，的數(shù)值確定后，R R4 4的電的電 阻值也就確定了。阻值也就確定了。 顯示儀表課件 n滑線電阻滑線電阻R RP P，是測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)非，是測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)非 常重要的部件，儀表的誤差、靈敏度和常重要的部件，儀表的誤差、靈敏度和 運(yùn)行的平滑性等都和滑線電阻的質(zhì)量有運(yùn)行的平滑性等都和滑線電阻的質(zhì)量有 關(guān)。關(guān)。 n因此，除了要求裝配牢固外，對(duì)材料的因此，除了要求裝配牢固外，對(duì)材料的 性能要求很高，尤其對(duì)滑線電阻的線性性能要求很高，尤其對(duì)滑線電阻的線性

25、度要求更高，在度要求更高，在0.50.5級(jí)的儀表中，希望能級(jí)的儀表中，希望能 把非線性誤差控制在把非線性誤差控制在0.20.2范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 n由于工藝上的原因，由于工藝上的原因，R RP P很難繞制得十分很難繞制得十分 精確，其數(shù)值也不便增減，為此，和精確，其數(shù)值也不便增減，為此，和R RP P 并聯(lián)一個(gè)電阻并聯(lián)一個(gè)電阻R RB B（稱為工藝電阻），并（稱為工藝電阻），并 聯(lián)后其數(shù)值為聯(lián)后其數(shù)值為9090，這樣，把兩個(gè)電阻，這樣，把兩個(gè)電阻 作為整體來考慮，便于統(tǒng)一規(guī)格和成批作為整體來考慮，便于統(tǒng)一規(guī)格和成批 生產(chǎn)。生產(chǎn)。 顯示儀表課件 n量程電阻量程電阻R RM M是決定儀表量程大小的電

26、 是決定儀表量程大小的電 阻。它的大小由儀表測(cè)量范圍及所配用阻。它的大小由儀表測(cè)量范圍及所配用 的熱電偶分度號(hào)來決定。的熱電偶分度號(hào)來決定。 n電阻電阻R RM M與滑線電阻并聯(lián)， 與滑線電阻并聯(lián)，R RM M越大，它從 越大，它從 上支路回路工作電流上支路回路工作電流I I1 1中所分流出的電流中所分流出的電流 I IM M越小，儀表的量程就越大；反之， 越小，儀表的量程就越大；反之，R RM M 越小，其量程也就超小。越小，其量程也就超小。 n因此，如果要制作不同量程的儀表，只因此，如果要制作不同量程的儀表，只 需改變需改變R RM M、 、R RG G和和R R4 4的阻值，滑線電阻的阻

27、值，滑線電阻R RP P 和工藝電阻和工藝電阻R RB B則不需要改變。則不需要改變。 顯示儀表課件 n始端（下限）電阻始端（下限）電阻R RG G的大小取決于測(cè)量的大小取決于測(cè)量 下限的高低。下限的高低。 n當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)C C向左移至滑線電阻的起點(diǎn)向左移至滑線電阻的起點(diǎn)F F時(shí)，時(shí)， 橋路的輸出電壓橋路的輸出電壓U UCD CD應(yīng)該等于溫度為標(biāo)尺下 應(yīng)該等于溫度為標(biāo)尺下 限時(shí)的熱電勢(shì)值。限時(shí)的熱電勢(shì)值。 nR RG G越大，在下限時(shí)的越大，在下限時(shí)的U UCD CD也越大，即測(cè)量下 也越大，即測(cè)量下 限越高，反之亦然。限越高，反之亦然。 顯示儀表課件 3 3、平衡和記錄機(jī)構(gòu)、平衡和記

28、錄機(jī)構(gòu) nl- l-可逆電機(jī)；可逆電機(jī)；2-2-傳動(dòng)齒輪；傳動(dòng)齒輪；3-3-拉絲輪；拉絲輪；4-4-拉線；拉線； 5-5-導(dǎo)線輪；導(dǎo)線輪；6-6-記錄筆與指針；記錄筆與指針； 7-7-記錄紙；記錄紙； 8-8-卷卷 紙輥；紙輥； 9-9-導(dǎo)向輥；導(dǎo)向輥； 10-10-收紙輥；收紙輥；11-11-儲(chǔ)紙輥；儲(chǔ)紙輥；12-12- 滑動(dòng)觸點(diǎn)；滑動(dòng)觸點(diǎn)；13-13-滑線電阻盤滑線電阻盤 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 二、電子自動(dòng)平衡電橋二、電子自動(dòng)平衡電橋 n電子自動(dòng)平衡電橋是與熱電阻配電子自動(dòng)平衡電橋是與熱電阻配 合用以測(cè)量和顯示溫度的，也可合用以測(cè)量和顯示溫度的，也可 與其

29、他能轉(zhuǎn)換成電阻值變化的變與其他能轉(zhuǎn)換成電阻值變化的變 送器、傳感器等配合使用，測(cè)量送器、傳感器等配合使用，測(cè)量 并顯示生產(chǎn)過程中的各種變量，并顯示生產(chǎn)過程中的各種變量， 因而在化工生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)因而在化工生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng) 用。用。 顯示儀表課件 n電子自動(dòng)平衡電子自動(dòng)平衡 電橋主要由測(cè)電橋主要由測(cè) 量橋路、放大量橋路、放大 器、可逆電機(jī)、器、可逆電機(jī)、 同步電機(jī)等部同步電機(jī)等部 分構(gòu)成，其組分構(gòu)成，其組 成方框圖如右成方框圖如右 圖所示。圖所示。 顯示儀表課件 1 1、平衡電橋的工作原理：、平衡電橋的工作原理： n線路如右圖所示。線路如右圖所示。 n圖中圖中R Rt t為熱電阻，與固為熱

30、電阻，與固 定電阻定電阻R R2 2、R R3 3、R R4 4組組 成電橋，成電橋，E E0 0為電源，為電源，G G 為高靈敏度檢流計(jì)，為高靈敏度檢流計(jì)，A A、 B B為電橋的輸出端，為電橋的輸出端，R RP P 為帶刻度的滑線電阻。為帶刻度的滑線電阻。 n如果刻度值為溫度，如果刻度值為溫度， 則電橋達(dá)到平衡（即則電橋達(dá)到平衡（即 檢流計(jì)檢流計(jì)G G中的電流為零）中的電流為零） 時(shí)，滑動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)觸點(diǎn)A A所指示所指示 的溫度就是被測(cè)溫度。的溫度就是被測(cè)溫度。 顯示儀表課件 n當(dāng)溫度為量程下限值時(shí)，當(dāng)溫度為量程下限值時(shí)，R Rt t有最小值有最小值R Rt0 t0，滑動(dòng) ，滑動(dòng) 觸點(diǎn)觸

31、點(diǎn)A A應(yīng)在滑線電阻的最左端。此時(shí)電橋的平應(yīng)在滑線電阻的最左端。此時(shí)電橋的平 衡條件是衡條件是 nR R3 3（R Rt0 t0 R RP P）=R=R2 2R R4 4 （ （4-14-1） n溫度升高后，熱電阻由溫度升高后，熱電阻由R Rt0 t0增至 增至R Rt t=R=Rt0 t0 RRt t， A A點(diǎn)必須右移才能使電橋重新平衡，平衡條件點(diǎn)必須右移才能使電橋重新平衡，平衡條件 為為 n R R3 3（R Rt0 t0+R +Rt t+R+RP P-r -r1 1）=R=R2 2（R R4 4+r+rl l） （4 42 2） n用式用式 （4 42 2）減去式（）減去式（4 41

32、1）得）得 n R R3 3（RRt t -r -r1 1）=R=R2 2r r1 1 n整理得整理得 t R RR R r 32 3 1 顯示儀表課件 n由上式可以看出：滑動(dòng)觸點(diǎn)由上式可以看出：滑動(dòng)觸點(diǎn)A A的位置反映了的位置反映了 電阻的變化，亦即反映了溫度的變化，并且電阻的變化，亦即反映了溫度的變化，并且 可以看出觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性可以看出觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性 關(guān)系。關(guān)系。 n自動(dòng)平衡電橋是用電子放大器取代檢流計(jì)，自動(dòng)平衡電橋是用電子放大器取代檢流計(jì)， 利用被放大的不平衡電壓驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)，用利用被放大的不平衡電壓驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)，用 可逆電機(jī)再帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)可逆電機(jī)再帶動(dòng)

33、滑動(dòng)觸點(diǎn)A A以使電橋達(dá)到平以使電橋達(dá)到平 衡。衡。 顯示儀表課件 2 2、電子自動(dòng)平衡電橋、電子自動(dòng)平衡電橋 n國(guó)產(chǎn)的電子自動(dòng)平衡電橋目前有國(guó)產(chǎn)的電子自動(dòng)平衡電橋目前有XDXD系列系列 （交流平衡電橋）和（交流平衡電橋）和XQXQ系列（直流平衡電系列（直流平衡電 橋）兩種。其中直流電源為橋）兩種。其中直流電源為1V1V，交流電源為，交流電源為 6.3V6.3V。 n當(dāng)采用交流電橋時(shí)，輸出的不平衡電壓是交當(dāng)采用交流電橋時(shí)，輸出的不平衡電壓是交 流值，可以省去直流信號(hào)變交流的過程直接流值，可以省去直流信號(hào)變交流的過程直接 送到交流放大器，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。但抗干擾送到交流放大器，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。但抗干

34、擾 的能力較差。直流電橋的抗干擾能力強(qiáng)，精的能力較差。直流電橋的抗干擾能力強(qiáng)，精 度較高。度較高。 顯示儀表課件 n自動(dòng)電子平衡電橋的電原理圖如下圖所示。自動(dòng)電子平衡電橋的電原理圖如下圖所示。 n電阻電阻R Rnp np同自動(dòng)電子電位差計(jì)中的一樣，也是由三個(gè)元件所 同自動(dòng)電子電位差計(jì)中的一樣，也是由三個(gè)元件所 組成（即組成（即R RP P、R RB B、R R5 5r r5 5），），R RP P與與 R RB B并聯(lián)后的電阻值為并聯(lián)后的電阻值為 9090； n R R5 5r r5 5用來調(diào)整儀表起始點(diǎn)的刻度，用來調(diào)整儀表起始點(diǎn)的刻度，r r5 5、r r6 6作微調(diào)用。作微調(diào)用。 顯示儀表

35、課件 n由上圖可知，當(dāng)由上圖可知，當(dāng)R Rt t的阻值隨被測(cè)溫度變化時(shí)，的阻值隨被測(cè)溫度變化時(shí)， 電橋失去平衡，這一不平衡電壓從電橋的對(duì)角電橋失去平衡，這一不平衡電壓從電橋的對(duì)角 線引至電子放大器進(jìn)行放大，然后驅(qū)動(dòng)可逆電線引至電子放大器進(jìn)行放大，然后驅(qū)動(dòng)可逆電 機(jī)，由可逆電機(jī)帶動(dòng)滑線電阻的滑動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)，機(jī)，由可逆電機(jī)帶動(dòng)滑線電阻的滑動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)， 以改變上支路兩個(gè)橋臂阻值的比例，直到使電以改變上支路兩個(gè)橋臂阻值的比例，直到使電 橋恢復(fù)平衡狀態(tài)。橋恢復(fù)平衡狀態(tài)。 n可逆電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)指針，指示出被測(cè)溫度值?？赡骐姍C(jī)同時(shí)帶動(dòng)指針，指示出被測(cè)溫度值。 n當(dāng)被測(cè)溫度為儀表刻度的始端時(shí)，熱電阻的阻當(dāng)被測(cè)溫度

36、為儀表刻度的始端時(shí)，熱電阻的阻 值最小，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)移向值最小，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)移向R RP P的左端。的左端。 n當(dāng)被測(cè)溫度升至刻度的最大值時(shí)，熱電阻的阻當(dāng)被測(cè)溫度升至刻度的最大值時(shí)，熱電阻的阻 值最大，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)移向值最大，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)移向R RP P的右端。的右端。 顯示儀表課件 n上圖中，熱電阻采用三線制接法，每根上圖中，熱電阻采用三線制接法，每根 導(dǎo)線電阻為導(dǎo)線電阻為2 255。如不足。如不足2 255，用，用 外接調(diào)整電阻外接調(diào)整電阻R R1 1（錳銅電阻）補(bǔ)足。（錳銅電阻）補(bǔ)足。 n電橋上、下支路的電流一般均為電橋上、下支路的電流一般均為3mA3mA。 n當(dāng)用交流電作電橋的電源時(shí)，在電源回

37、當(dāng)用交流電作電橋的電源時(shí)，在電源回 路中串入路中串入R R7 7用以限流，以保證流過熱電用以限流，以保證流過熱電 阻的電流不超過允許值。阻的電流不超過允許值。 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表 n模擬式顯示儀表中的信號(hào)都是隨時(shí)間連續(xù)變模擬式顯示儀表中的信號(hào)都是隨時(shí)間連續(xù)變 化的模擬量，如用熱電偶測(cè)溫度，熱電勢(shì)是化的模擬量，如用熱電偶測(cè)溫度，熱電勢(shì)是 連續(xù)變化的模擬量。連續(xù)變化的模擬量。 n其中的測(cè)量電橋、放大器等都是模擬電路，其中的測(cè)量電橋、放大器等都是模擬電

38、路， 與其相應(yīng)的顯示方式是標(biāo)尺、指針、記錄筆與其相應(yīng)的顯示方式是標(biāo)尺、指針、記錄筆 畫曲線等。畫曲線等。 n而數(shù)字式顯示儀表也是先用傳感器將待測(cè)變而數(shù)字式顯示儀表也是先用傳感器將待測(cè)變 量如壓力、物位、流量、溫度等轉(zhuǎn)換成相對(duì)量如壓力、物位、流量、溫度等轉(zhuǎn)換成相對(duì) 應(yīng)的物理量，一般為電信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)應(yīng)的物理量，一般為電信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn) 換（換（ADCADC）成數(shù)字信號(hào)（脈沖信號(hào)），由數(shù)）成數(shù)字信號(hào)（脈沖信號(hào)），由數(shù) 字電路處理后直接以數(shù)字形式顯示被測(cè)結(jié)果。字電路處理后直接以數(shù)字形式顯示被測(cè)結(jié)果。 顯示儀表課件 n數(shù)字式顯示儀表的分類數(shù)字式顯示儀表的分類 方法較多，按輸入信號(hào)方法較多，按輸入信號(hào)

39、 的形式來分，有電壓型的形式來分，有電壓型 和頻率型兩類。和頻率型兩類。 n電壓型的輸入信號(hào)是電電壓型的輸入信號(hào)是電 壓或電流。壓或電流。 n頻率型的輸入信號(hào)是頻頻率型的輸入信號(hào)是頻 率、脈沖及開關(guān)信號(hào)。率、脈沖及開關(guān)信號(hào)。 n如按被測(cè)信號(hào)的點(diǎn)數(shù)來如按被測(cè)信號(hào)的點(diǎn)數(shù)來 分，它又可分成單點(diǎn)和分，它又可分成單點(diǎn)和 多點(diǎn)兩種。多點(diǎn)兩種。 n在單點(diǎn)和多點(diǎn)中，還可在單點(diǎn)和多點(diǎn)中，還可 以根據(jù)儀表所具有的功以根據(jù)儀表所具有的功 能來分。能來分。 顯示儀表課件 一、數(shù)字式顯示儀表的原理及特一、數(shù)字式顯示儀表的原理及特 點(diǎn)點(diǎn) n數(shù)字式顯示儀表是直接用數(shù)字量顯示被測(cè)值。數(shù)字式顯示儀表是直接用數(shù)字量顯示被測(cè)值。

40、n所以如果是連續(xù)變化的模擬量首先要變換成斷所以如果是連續(xù)變化的模擬量首先要變換成斷 續(xù)變化的數(shù)字量，（簡(jiǎn)稱續(xù)變化的數(shù)字量，（簡(jiǎn)稱A AD D轉(zhuǎn)換器）。轉(zhuǎn)換器）。 n如果輸入的信號(hào)是數(shù)字量，則直接進(jìn)行計(jì)數(shù)顯如果輸入的信號(hào)是數(shù)字量，則直接進(jìn)行計(jì)數(shù)顯 示，其方框圖如下圖所示。示，其方框圖如下圖所示。 顯示儀表課件 n生產(chǎn)過程中，大量的工藝參數(shù)（如壓力、生產(chǎn)過程中，大量的工藝參數(shù)（如壓力、 流量、物位及溫度等），經(jīng)變送器變換流量、物位及溫度等），經(jīng)變送器變換 后，多數(shù)是轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電參量的模擬后，多數(shù)是轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電參量的模擬 量。量。 n因此，數(shù)字式顯示儀表所要求的模數(shù)因此，數(shù)字式顯示儀表所要求的模

41、數(shù) 轉(zhuǎn)換裝置，通常都是以電壓信號(hào)作為輸轉(zhuǎn)換裝置，通常都是以電壓信號(hào)作為輸 入量，也就是說數(shù)字式顯示儀表實(shí)際上入量，也就是說數(shù)字式顯示儀表實(shí)際上 是以數(shù)字式電壓表為主體組成的儀表。是以數(shù)字式電壓表為主體組成的儀表。 顯示儀表課件 相對(duì)于模擬式儀表，數(shù)字式顯示相對(duì)于模擬式儀表，數(shù)字式顯示 儀表有以下特點(diǎn)：儀表有以下特點(diǎn)： n（1 1）準(zhǔn)確度和靈敏度高；）準(zhǔn)確度和靈敏度高； n（2 2）測(cè)量速度快，每秒鐘從幾十次到上）測(cè)量速度快，每秒鐘從幾十次到上 百萬(wàn)次；百萬(wàn)次； n（3 3）儀表的量程和被測(cè)量的極性可以自）儀表的量程和被測(cè)量的極性可以自 動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)檢查故障、報(bào)警以及完成動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)檢查故障、報(bào)

42、警以及完成 指定的邏輯程序；指定的邏輯程序； n（4 4）可以方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量；）可以方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量； n（5 5）可以與計(jì)算機(jī)配合，給出一定形式）可以與計(jì)算機(jī)配合，給出一定形式 的編碼輸出。的編碼輸出。 顯示儀表課件 二、模數(shù)轉(zhuǎn)換二、模數(shù)轉(zhuǎn)換 n模數(shù)轉(zhuǎn)換是數(shù)字式顯示儀表的重要組成部分。模數(shù)轉(zhuǎn)換是數(shù)字式顯示儀表的重要組成部分。 n其主要任務(wù)是使連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成與其成其主要任務(wù)是使連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成與其成 比例的、斷續(xù)變化的數(shù)字量，便于進(jìn)行數(shù)字顯示。比例的、斷續(xù)變化的數(shù)字量，便于進(jìn)行數(shù)字顯示。 要完成這一任務(wù)必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量要完成這一任務(wù)必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量

43、整量化，以便得到近似的數(shù)字量。整量化，以便得到近似的數(shù)字量。 n計(jì)量單位越小，整量化數(shù)字的誤差也就越小，也計(jì)量單位越小，整量化數(shù)字的誤差也就越小，也 就越接近連續(xù)量的實(shí)際值。就越接近連續(xù)量的實(shí)際值。 n模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程如下圖所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程如下圖所示。 顯示儀表課件 n圖（圖（a a）為模擬式儀表的指針讀數(shù)與輸入）為模擬式儀表的指針讀數(shù)與輸入 電壓的關(guān)系，圖（電壓的關(guān)系，圖（b b）是將這種關(guān)系進(jìn)行）是將這種關(guān)系進(jìn)行 了整量化，用折線代替了圖（了整量化，用折線代替了圖（a a）中的直）中的直 線。線。 n很顯然，分割的階梯（即一個(gè)量化單位）很顯然，分割的階梯（即一個(gè)量化單位） 越小，轉(zhuǎn)換精度

44、就越高，但又同時(shí)要求越小，轉(zhuǎn)換精度就越高，但又同時(shí)要求 模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的頻率響應(yīng)、前置放大模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的頻率響應(yīng)、前置放大 器的穩(wěn)定性等也越高。器的穩(wěn)定性等也越高。 顯示儀表課件 n目前使模擬量整量化的方法很多，但常目前使模擬量整量化的方法很多，但常 用的有以下三類。用的有以下三類。 n（1 1）時(shí)間間隔數(shù)字轉(zhuǎn)換。）時(shí)間間隔數(shù)字轉(zhuǎn)換。 n（2 2）電壓數(shù)字轉(zhuǎn)換（）電壓數(shù)字轉(zhuǎn)換（V VD D轉(zhuǎn)換）。轉(zhuǎn)換）。 n（3 3）機(jī)械量（直線位移或角度等）數(shù)）機(jī)械量（直線位移或角度等）數(shù) 字轉(zhuǎn)換。字轉(zhuǎn)換。 n實(shí)際上，經(jīng)常是把非電量先轉(zhuǎn)換成電壓，實(shí)際上，經(jīng)常是把非電量先轉(zhuǎn)換成電壓， 然后再由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字，所

45、以然后再由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字，所以A AD D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換的重點(diǎn)是換的重點(diǎn)是V VD D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 nV VD D轉(zhuǎn)換的方法也很多，如雙積分型轉(zhuǎn)換的方法也很多，如雙積分型 （間接法）、逐次比較型（直接法）等。（間接法）、逐次比較型（直接法）等。 顯示儀表課件 三、電子計(jì)數(shù)器三、電子計(jì)數(shù)器 n計(jì)數(shù)器通常由多個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器串聯(lián)而成。計(jì)數(shù)器通常由多個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器串聯(lián)而成。 可以對(duì)接受的脈沖數(shù)進(jìn)行逢十進(jìn)一的累計(jì)?？梢詫?duì)接受的脈沖數(shù)進(jìn)行逢十進(jìn)一的累計(jì)。 另外，還能通過譯碼器將其譯成十個(gè)狀態(tài)另外，還能通過譯碼器將其譯成十個(gè)狀態(tài) （0 09 9），驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，將被測(cè)數(shù)據(jù)顯示），驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，將被測(cè)數(shù)據(jù)顯示 出來。出

46、來。 顯示儀表課件 四、顯示器四、顯示器 n在數(shù)字式顯示儀表中，測(cè)量結(jié)果都是以在數(shù)字式顯示儀表中，測(cè)量結(jié)果都是以 數(shù)字的形式直接顯示的。數(shù)字顯示的方數(shù)字的形式直接顯示的。數(shù)字顯示的方 式很多，如式很多，如半導(dǎo)體數(shù)碼管半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示器、顯示器、輝光輝光 數(shù)碼管數(shù)碼管顯示器、顯示器、液晶顯示器液晶顯示器等。下面介等。下面介 紹半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示器。紹半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示器。 顯示儀表課件 n半導(dǎo)體數(shù)碼管的基本元半導(dǎo)體數(shù)碼管的基本元 件多采用磷砷化鎵做成件多采用磷砷化鎵做成 的的PNPN結(jié)，當(dāng)外加正向結(jié)，當(dāng)外加正向 電壓時(shí)，能發(fā)出清晰的電壓時(shí)，能發(fā)出清晰的 光線。光線。 n單個(gè)單個(gè)PNPN結(jié)可以封裝成結(jié)

47、可以封裝成 發(fā)光二極管，如右圖所發(fā)光二極管，如右圖所 示；多個(gè)示；多個(gè)PNPN結(jié)可以分結(jié)可以分 段封裝成半導(dǎo)體數(shù)碼管，段封裝成半導(dǎo)體數(shù)碼管， 其管腳排列如下圖所示。其管腳排列如下圖所示。 顯示儀表課件 n半導(dǎo)體數(shù)碼管分為半導(dǎo)體數(shù)碼管分為7 7 個(gè)字段，每段為一發(fā)個(gè)字段，每段為一發(fā) 光二極管。光二極管。 n其字型結(jié)構(gòu)如右圖所其字型結(jié)構(gòu)如右圖所 示，選擇不同的字段示，選擇不同的字段 發(fā)光，可以顯示出不發(fā)光，可以顯示出不 同的字型。同的字型。 n如當(dāng)如當(dāng) a a、b b、c c、d d、e e、 f f、g g 七個(gè)字段全亮?xí)r，七個(gè)字段全亮?xí)r， 顯示數(shù)字顯示數(shù)字8 8；a a、b b、c c 三個(gè)字

48、段亮?xí)r，顯示三個(gè)字段亮?xí)r，顯示 數(shù)字?jǐn)?shù)字7 7。 顯示儀表課件 五、數(shù)字式顯示儀表的基本組成五、數(shù)字式顯示儀表的基本組成 n數(shù)字式顯示儀表的種類很多。數(shù)字式顯示儀表的種類很多。 n現(xiàn)以熱電偶數(shù)字顯示溫度計(jì)為例，如下圖所示，現(xiàn)以熱電偶數(shù)字顯示溫度計(jì)為例，如下圖所示， 它可以接受各種熱電偶所給出的熱電勢(shì)；直接它可以接受各種熱電偶所給出的熱電勢(shì)；直接 以四位或五位數(shù)字顯示出相應(yīng)的溫度值；并能以四位或五位數(shù)字顯示出相應(yīng)的溫度值；并能 給出所測(cè)溫度給出所測(cè)溫度lmVlmV的模擬電壓供溫度調(diào)節(jié)的模擬電壓供溫度調(diào)節(jié) 儀用。儀用。 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表

49、課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 顯示儀表課件 第四節(jié)第四節(jié) 新型顯示記錄儀表新型顯示記錄儀表 n現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域和電子信息技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域和電子信息技術(shù)領(lǐng)域 的飛速發(fā)展，使得以的飛速發(fā)展，使得以CPUCPU為核心的新型為核心的新型 顯示記錄儀表被廣泛地應(yīng)用到化工、煉顯示記錄儀表被廣泛地應(yīng)用到化工、煉 油等各行各業(yè)中。油等各行各業(yè)中。 n進(jìn)入進(jìn)入2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代以后，一種新型顯示年代以后，一種新型顯示 記錄儀表記錄儀表無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀問世。問世。 顯示儀表課件 一、概述一、概

50、述 n無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀是一種以無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀是一種以CPUCPU為核心采用液為核心采用液 晶顯示的記錄儀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)、紙和筆。直接晶顯示的記錄儀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)、紙和筆。直接 將記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后送到隨機(jī)存將記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后送到隨機(jī)存 儲(chǔ)器進(jìn)行保存，并在大屏幕液晶顯示屏上顯示儲(chǔ)器進(jìn)行保存，并在大屏幕液晶顯示屏上顯示 出來。出來。 n記錄信號(hào)由工業(yè)專用微處理器（記錄信號(hào)由工業(yè)專用微處理器（CPUCPU）進(jìn)行轉(zhuǎn)）進(jìn)行轉(zhuǎn) 化、保存和顯示，所以可隨意放大、縮小地顯化、保存和顯示，所以可隨意放大、縮小地顯 示在顯示屏上，觀察、記錄信號(hào)狀態(tài)極為方便。示在顯示屏上，觀察、記錄信號(hào)狀態(tài)極為

51、方便。 必要時(shí)還可以將記錄曲線或數(shù)據(jù)送往打印機(jī)打必要時(shí)還可以將記錄曲線或數(shù)據(jù)送往打印機(jī)打 印或送往微型計(jì)算機(jī)保存和進(jìn)一步處理。印或送往微型計(jì)算機(jī)保存和進(jìn)一步處理。 顯示儀表課件 n該儀表的輸入信號(hào)種類多，可以與熱電該儀表的輸入信號(hào)種類多，可以與熱電 偶、熱電阻、輻射感溫器或其他產(chǎn)生直偶、熱電阻、輻射感溫器或其他產(chǎn)生直 流電壓、直流電流的變送器相配合。對(duì)流電壓、直流電流的變送器相配合。對(duì) 壓力、流量、液位、溫度等工藝參數(shù)進(jìn)壓力、流量、液位、溫度等工藝參數(shù)進(jìn) 行數(shù)字記錄和數(shù)字顯示；行數(shù)字記錄和數(shù)字顯示； n可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行組態(tài)或編程，并有可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行組態(tài)或編程，并有 報(bào)警功能。報(bào)警功能。

52、顯示儀表課件 二、無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀的原理二、無(wú)紙、無(wú)筆記錄儀的原理 及組成及組成 n該儀表采用工業(yè)專用微處理器（該儀表采用工業(yè)專用微處理器（CPUCPU），可實(shí)現(xiàn)），可實(shí)現(xiàn) 全數(shù)字采樣、存貯和顯示等。全數(shù)字采樣、存貯和顯示等。 n其原理方框圖如下圖所示。其原理方框圖如下圖所示。 顯示儀表課件 n（1 1）模）模- -數(shù)（數(shù)（A AD D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器: : 將所記錄的模擬信號(hào)將所記錄的模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以便于轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以便于CPUCPU進(jìn)行運(yùn)算處理。該記錄進(jìn)行運(yùn)算處理。該記錄 儀可同時(shí)接儀可同時(shí)接1 18 8個(gè)模擬量。個(gè)模擬量。 n（2 2）CPU: CPU: 用來對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和

53、處理，并用來對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，并 對(duì)其進(jìn)行放大或縮小，還可以送到液晶顯示屏顯對(duì)其進(jìn)行放大或縮小，還可以送到液晶顯示屏顯 示，也可以送至隨機(jī)存貯器（示，也可以送至隨機(jī)存貯器（RAMRAM）存貯，并可）存貯，并可 與設(shè)定的上、下限信號(hào)進(jìn)行比較，如果越限便發(fā)與設(shè)定的上、下限信號(hào)進(jìn)行比較，如果越限便發(fā) 出報(bào)警信號(hào)。出報(bào)警信號(hào)。CPUCPU作為該記錄儀的核心，一切關(guān)作為該記錄儀的核心，一切關(guān) 于數(shù)據(jù)計(jì)算和處理的功能均由它來承擔(dān)。于數(shù)據(jù)計(jì)算和處理的功能均由它來承擔(dān)。 n（3 3）隨機(jī)存貯器（）隨機(jī)存貯器（RAMRAM）: : 用來存貯用來存貯 CPUCPU處理過處理過 的數(shù)據(jù)。根據(jù)采樣時(shí)間的不同，

54、可以保存的數(shù)據(jù)。根據(jù)采樣時(shí)間的不同，可以保存3 3170170 天的歷史數(shù)據(jù)。由于記錄儀內(nèi)有備用電池供電，天的歷史數(shù)據(jù)。由于記錄儀內(nèi)有備用電池供電， 所以停電時(shí)也能保證所有記錄數(shù)據(jù)和組態(tài)信號(hào)不所以停電時(shí)也能保證所有記錄數(shù)據(jù)和組態(tài)信號(hào)不 會(huì)因掉電而丟失。會(huì)因掉電而丟失。 顯示儀表課件 n（4 4）只讀存貯器（）只讀存貯器（ROMROM）: : 其中有固化程序，其中有固化程序， 用來指揮用來指揮CPUCPU完成各種功能的操作，只要接上完成各種功能的操作，只要接上 電源，電源，ROMROM中的程序就能使中的程序就能使CPUCPU開始工作。開始工作。 n（5 5）顯示控制器）顯示控制器: : 用來將用

55、來將CPUCPU內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示在內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示在 液晶顯示屏上。液晶顯示屏上。 n（6 6）鍵盤控制器）鍵盤控制器: : 操作人員通過鍵盤控制器輸操作人員通過鍵盤控制器輸 入操作信號(hào)至入操作信號(hào)至 CPUCPU，使，使 CPUCPU按照要求工作。按照要求工作。 n（7 7）報(bào)警輸出電路）報(bào)警輸出電路: : 當(dāng)所記錄的數(shù)據(jù)越限（越當(dāng)所記錄的數(shù)據(jù)越限（越 過上限或低于下限）時(shí)，過上限或低于下限）時(shí)，CPUCPU就能及時(shí)發(fā)出報(bào)就能及時(shí)發(fā)出報(bào) 警信號(hào)，由報(bào)警電路產(chǎn)生報(bào)警輸出。警信號(hào)，由報(bào)警電路產(chǎn)生報(bào)警輸出。 n（8 8）時(shí)鐘電路）時(shí)鐘電路: : 記錄儀所需的記錄時(shí)間間隔、記錄儀所需的記錄時(shí)間間隔、 時(shí)標(biāo)或

56、日期均由時(shí)鐘電路產(chǎn)生，送給時(shí)標(biāo)或日期均由時(shí)鐘電路產(chǎn)生，送給CPUCPU。 顯示儀表課件 n該記錄儀內(nèi)還配有打印控制器和通訊控該記錄儀內(nèi)還配有打印控制器和通訊控 制器，制器，CPUCPU內(nèi)的數(shù)據(jù)可通過它們與外接內(nèi)的數(shù)據(jù)可通過它們與外接 的微型打印機(jī)或微型計(jì)算機(jī)（的微型打印機(jī)或微型計(jì)算機(jī)（PCPC）連接，）連接， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打印和通訊。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打印和通訊。 顯示儀表課件 三、記錄儀的使用三、記錄儀的使用 n無(wú)紙、無(wú)筆無(wú)紙、無(wú)筆 記錄儀的顯記錄儀的顯 示界面如右示界面如右 圖所示。圖所示。 n（實(shí)物圖實(shí)物圖） 顯示儀表課件 1 1、實(shí)時(shí)單通道顯示、實(shí)時(shí)單通道顯示 n左上角顯示日期（年左上角顯示日期

57、（年- -月月- -日）和時(shí)間（時(shí)日）和時(shí)間（時(shí) 分分秒）。秒）。 n右上角顯示該通道的工程單位（如右上角顯示該通道的工程單位（如等）。等）。 n第二行是棒圖，并含有報(bào)警上、下限標(biāo)志。第二行是棒圖，并含有報(bào)警上、下限標(biāo)志。 n各通道數(shù)據(jù)越限時(shí)有報(bào)警顯示（各通道數(shù)據(jù)越限時(shí)有報(bào)警顯示（H H表示上限表示上限 報(bào)警、報(bào)警、L L表示下限報(bào)警），并顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)的表示下限報(bào)警），并顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)的 通道號(hào)。通道號(hào)。 n通道號(hào)的右邊有手動(dòng)通道號(hào)的右邊有手動(dòng)/ /自動(dòng)翻頁(yè)顯示，自動(dòng)翻頁(yè)顯示，A A表示表示 自動(dòng)翻頁(yè)顯示，自動(dòng)翻頁(yè)顯示，MM表示手動(dòng)翻頁(yè)顯示，中間標(biāo)表示手動(dòng)翻頁(yè)顯示，中間標(biāo) 有工程量數(shù)據(jù)。有工程量數(shù)據(jù)。 顯示儀表課件 n用百分量標(biāo)尺顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，并用百分量標(biāo)尺顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，并 標(biāo)有時(shí)間標(biāo)尺，右端為標(biāo)有時(shí)間標(biāo)尺，右端為0 0，表示當(dāng)前時(shí)間，表示當(dāng)前時(shí)間， 左端為左端為5 50m0m，表示，表示5 50min0min前的時(shí)間，前