化工儀表及自動(dòng)化-第五版-第6章

1、化工儀表及自動(dòng)化,第六章 顯示儀表,內(nèi)容提要,模擬式顯示儀表 自動(dòng)平衡電子電位差計(jì) 電子自動(dòng)平衡電橋 數(shù)字式顯示儀表 數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn) 模-數(shù)變換器 電子計(jì)數(shù)器 顯示器 數(shù)字式顯示儀表的基本組成 數(shù)字模擬混合記錄儀 新型顯示儀表 無(wú)紙記錄儀 虛擬顯示儀表,1,概述,顯示儀表： 凡能將生產(chǎn)過(guò)程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表。,2,準(zhǔn)備知識(shí)-動(dòng)圈工作原理,準(zhǔn)備知識(shí)-手動(dòng)電位差計(jì),第一節(jié) 模擬式顯示儀表,一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì),電位差計(jì)是用來(lái)測(cè)量電勢(shì)或電位的,當(dāng)它與熱電偶配合時(shí),可以用來(lái)測(cè)量和顯示溫度。,2.自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理,根據(jù)這種電壓平衡原理來(lái)進(jìn)行工作。,3,第一節(jié)

2、 模擬式顯示儀表,4,圖6-1 電子電位差計(jì)原理圖,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,5,2.自動(dòng)電子電位差計(jì)的測(cè)量橋路,圖6-3 XW系列電位差計(jì)測(cè)量橋路原理圖,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,橋路中各電阻的作用,(1)滑線電阻 RP與工藝電阻 RB 改變滑動(dòng)觸點(diǎn)在 RP上的位置,可以產(chǎn)生不同的橋路輸出電壓以平衡熱電偶的熱電勢(shì)。,(2)始端 (下限)電阻 RG RG的大小取決于測(cè)量下限的高低。,(3)量程電阻RM RM是決定儀表量程大小的電阻。它的大小由儀表測(cè)量范圍與所采用的熱電偶分度號(hào)來(lái)決定。,6,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,(5)冷端溫度補(bǔ)償電阻 R2 降低了測(cè)量誤差。,7,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,圖6-4

3、電位差計(jì)測(cè)量橋路,解：根據(jù)鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表(第五章附錄三)查得 400900對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)為16.39537.325mV。,8,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,假定由于R2的存在,實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的全補(bǔ)償,故冷端溫度的變化對(duì)熱電勢(shì)的影響可以不予考慮。當(dāng)溫度在測(cè)量下限400時(shí),滑動(dòng)觸點(diǎn)移至滑線電阻的最左端,此時(shí)根據(jù),得,根據(jù)測(cè)量范圍的要求,滑線觸點(diǎn)由滑線電阻的最左端移至最右端,電壓差應(yīng)為,9,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,因此,RP、RB、RM并聯(lián)后的等效電阻 RnP應(yīng)為,已知 RPRB= 90,可求得 R M5. 55。,根據(jù)式(6-2),可得,10,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,11,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,

4、二、電子自動(dòng)平衡電橋,12,（1）平衡電橋測(cè)溫原理,利用平衡電橋來(lái)測(cè)量熱電阻變化。,圖6-5 平衡電橋,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,13,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,14,（2）自動(dòng)電子平衡電橋,圖6-7 電子平衡電橋原理方框圖,為了準(zhǔn)確地指示出被測(cè)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。,圖6-6 自動(dòng)平衡電橋工作原理,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,15,自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)的比較,相同處,與這兩種儀表配套的測(cè)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(jī)、同步電機(jī)及指示記錄部分都是完全相同的。,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,不同處,它們

5、測(cè)量的電量形式不相同。 兩者的作用原理不同。 測(cè)溫元件與測(cè)量橋路的連接方式不同。 當(dāng)用熱電偶配電子電位差計(jì)測(cè)溫時(shí)，其測(cè)量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題；而用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。,16,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,一、數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn),17,數(shù)字式顯示儀表是能將被測(cè)的連續(xù)電量(模擬量)自動(dòng)地變成斷續(xù)量,然后進(jìn)行數(shù)字編碼,并將測(cè)量結(jié)果以數(shù)字顯示的電測(cè)儀表。,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,準(zhǔn)確度、靈敏度高; 讀數(shù)方便、清晰直觀、不會(huì)產(chǎn)生視差。 測(cè)量速度快，從每秒幾十次到每秒上百萬(wàn)次; 儀表的量程和被測(cè)量的極性可自動(dòng)轉(zhuǎn)換,可自動(dòng)檢查故障、報(bào)警以及完成指定的邏輯程序

6、; 可以方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量; 可以與電子計(jì)算機(jī)配合,給出一定形式的編碼輸出。,18,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,二、模-數(shù)變換器,將連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。,主要任務(wù),主要有間接法和直接法兩種。,工作方法,19,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,三、電子計(jì)數(shù)器,當(dāng)用間接法進(jìn)行數(shù)碼轉(zhuǎn)換時(shí),是先將模擬量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔或頻率,然后必須再將時(shí)間間隔或頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,才能進(jìn)行計(jì)數(shù)。,圖6-9 時(shí)間間隔測(cè)量原理框圖,20,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,四、顯示器,圖6-10 輝光數(shù)碼管示意圖,圖6-11 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路,21,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,五、數(shù)字式顯示儀表的基本組成,圖6-12 數(shù)字式溫度

7、顯示儀表的基本組成,22,第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,六、數(shù)字模擬混合記錄儀,為了使數(shù)字式記錄儀與模擬式記錄儀的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),兩者相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,可以在數(shù)字式顯示儀表的基礎(chǔ)上加上模擬式顯示記錄儀表的記錄部分,構(gòu)成數(shù)字模擬混合記錄儀。,23,第三節(jié) 新型顯示儀表,一、無(wú)紙記錄儀,24,以CPU為核心采用液晶顯示的記錄儀，直接把記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后，送到隨機(jī)存儲(chǔ)器加以保存，并在大屏液晶顯示屏上加以顯示。,圖6-13 無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀的原理方框圖,第三節(jié) 新型顯示儀表,無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀的特點(diǎn)：, 液晶全動(dòng)態(tài)顯示, 并有背光功能。 輸入信號(hào)多樣化,并以工業(yè)專(zhuān)用微處理器 CPU為核心,從而實(shí)現(xiàn)了高性能、多

8、回路的監(jiān)測(cè),并隨意放大、縮小地顯示在顯示屏上。 無(wú)紙、無(wú)筆、無(wú)墨水,無(wú)一切機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu),無(wú)需日常維護(hù)。 精度高：實(shí)時(shí)顯示,0.2%;曲線及棒圖顯示,0.5%。 具有與上位機(jī)通訊的標(biāo)準(zhǔn),可靠性高,價(jià)格與一般記錄儀相仿。,25,第三節(jié) 新型顯示儀表,二、虛擬顯示儀表,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能來(lái)完成顯示儀表所有的工作。,26,第三節(jié) 新型顯示儀表,虛擬顯示儀表的特點(diǎn)有:,使用簡(jiǎn)單方便。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 性能優(yōu)越。,27,例題分析,圖6-6是自動(dòng)平衡電橋的工作原理圖。請(qǐng)問(wèn)在下列情況時(shí),儀表的指針 (即滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置)、起點(diǎn)溫度、儀表量程會(huì)如何變化?簡(jiǎn)述其原因? (1)溫度升高；(2)儀表停電; (3)加大R6

9、； (4)減小R5；(5)電阻體被燒斷。,解：(1)當(dāng)溫度升高時(shí),滑動(dòng)觸點(diǎn)將向右移動(dòng),這是因?yàn)楫?dāng)溫度升高后,Rt增加,只有滑動(dòng)觸點(diǎn)向右移,使與Rt串聯(lián)的這個(gè)橋臂的電阻值減小,才能使電橋達(dá)到新的平衡。 (2)儀表停電時(shí),指針隨撥隨停,因?yàn)榇藭r(shí)放大器的輸入與輸出均沒(méi)有信號(hào),可逆電機(jī)不可能自行轉(zhuǎn)動(dòng)。,28,例題分析,圖6-6 自動(dòng)平衡電橋工作原理,例題分析,(3)加大R6,滑動(dòng)觸點(diǎn)將向右移動(dòng),這是因?yàn)镽6增加,會(huì)使與Rt串聯(lián)的這個(gè)橋臂的電阻值增加,只有滑動(dòng)觸點(diǎn)右移,才能使這個(gè)橋臂的電阻值恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值,電橋恢復(fù)平衡。若其他電阻值都不變,增加R6會(huì)使起點(diǎn)溫度降低,這是因?yàn)榛瑒?dòng)觸點(diǎn)移至最左端時(shí),代表的是起始溫度,這時(shí)要使電橋平衡,Rt必然要小一些,以抵消增加R6對(duì)整個(gè)橋臂電阻值的影響。Rt小,就表示這時(shí)的起點(diǎn)溫度降低。,29,例題分析,(4)減小