安工大-化工儀表與自動化-第3章顯示儀表第一頁，共37頁。主要內(nèi)容第一節(jié)

動圈式顯示儀表第二節(jié)

自動電子電位差計第三節(jié)自動電子平衡電橋第四節(jié)數(shù)字式顯示儀表第五節(jié)計算機技術(shù)與虛擬儀器第二頁，共37頁。第一節(jié)

動圈式顯示儀表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(yīng)一定的指針偏轉(zhuǎn)角度）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。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、磁電、指示；XCT：顯示、磁電、控制。各字母的意義？第三頁，共37頁。一、XCZ—101型動圈式顯示儀表功能：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NS＋－mv信號磁場中，一個用彈性張絲懸掛的線圈，當(dāng)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。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(dǎo)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=BIL第四頁，共37頁。動圈表的測量原理校準(zhǔn)后的動圈就是一個包含內(nèi)阻r的電流表（毫安計）。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。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。毫安計并聯(lián)一個小電阻，使毫安計內(nèi)阻r忽略不計時，即可用于測量大電流——普通電流表。第五頁，共37頁。2．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(biāo)注在儀表的面板上R調(diào)：用錳銅絲繞制而成。第六頁，共37頁。3、動圈的溫度補償RTR串R動+－動圈：銅絲Rt：半導(dǎo)體熱敏電阻溫度的影響？可看成指數(shù)關(guān)系解決方法？量程的調(diào)整？R并第七頁，共37頁。二、XCZ—102型動圈式顯示儀表功能：與熱電阻相配套構(gòu)成熱電阻溫度計。1．不平衡電橋當(dāng)電橋平衡時，即動圈表G中無電流通過，則有：溫度電阻值直流毫伏信號？第八頁，共37頁。2、XCZ—102型動圈式顯示儀表構(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外接調(diào)整電阻電阻值為5Ω可能很長。第九頁，共37頁。三、幾點要說明的問題符號的意義注意與測溫元件配套的問題要會使用外接調(diào)整電阻儀表出廠時將短路端子用導(dǎo)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(yīng)阻尼器。第十頁，共37頁。第二節(jié)

自動電子電位差計當(dāng)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、手動電位差計平衡法（如用于熱電偶）原理：第十一頁，共37頁。二、自動電子電位差計原理：不平衡時，有壓差，經(jīng)電子放大，驅(qū)動可逆電機轉(zhuǎn)動，使變阻器觸點改變位置，使壓差減少，直到壓差為零。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。第十二頁，共37頁。三、自動電子電位差計的測量橋路(1)冷端溫度補償問題>RGR4R2R3RpRMBAC-+DI1I2Et+-(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(yīng)滑動觸點的起點，增加一個RG來調(diào)整；關(guān)系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)一個RM來調(diào)整；關(guān)系？R3，

R4

限流電阻。第十三頁，共37頁。XW系列電位差計(1)冷端溫度補償問題>RGR4R2R3RpRMBAC-+DI1I2Et+-(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(yīng)滑動觸點的起點，增加一個RG來調(diào)整；關(guān)系？儀表量程的窄寬，并聯(lián)一個RM來調(diào)整；關(guān)系？R3，

R4

限流電阻。1V4mAV2mA并聯(lián)一個工藝電阻RB。第十四頁，共37頁。四、自動電子電位差計的結(jié)構(gòu)第十五頁，共37頁。第三節(jié)自動電子平衡電橋一、平衡電橋測溫原理配熱電阻。第十六頁，共37頁。二、電子自動平衡電橋第十七頁，共37頁。三、電子自動平衡電橋的結(jié)構(gòu)阻第十八頁，共37頁。四、自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的比較1相似處：測溫元件外形結(jié)構(gòu)相似；儀表的外形與結(jié)構(gòu)。2不同處:輸入信號不同：熱電偶、熱電阻；作用原理不同：平衡電橋和不平衡電橋；冷端補償：熱電偶需；測溫元件與測量橋路的連接方式不同：外、內(nèi)；橋路供電的電源：熱電偶直流穩(wěn)壓、熱電阻交直流皆可。第十九頁，共37頁。第四節(jié)數(shù)字式顯示儀表特點：將測量結(jié)果直接以數(shù)字形式顯示分類：電壓型：輸入信號是電壓或電流頻率型：輸入信號是頻率、脈沖、開關(guān)信號，數(shù)字顯示、報警、輸出、記錄儀。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第二十頁，共37頁。1、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)字信號電子計數(shù)器寄存器電子譯碼器顯示器連續(xù)信號離散化、脈沖信號計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換：電壓→數(shù)字量非線性補償熱電偶，溫度和輸出電壓關(guān)系存在非線性標(biāo)度變換數(shù)字量和物理量建立關(guān)系顯示器第二十一頁，共37頁。2、顯示器功能：顯示數(shù)字等分類輝光數(shù)碼管發(fā)光二極管液晶顯示器231231231溫度：560oC壓力：3.1MPa第二十二頁，共37頁。3、DDZⅢ光柱顯示報警器信號：直流電壓：1~5V電流：4~20mA電源：直流：24V交流：220V上限下限上限設(shè)定下限設(shè)定第二十三頁，共37頁。DDZ光柱顯示報警器

工作原理第二十四頁，共37頁。4、無筆無紙記錄儀無紙、無筆顯示記錄儀實際上是一臺簡化的計算機系統(tǒng)。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：鍵盤控制器：接面板膜式鍵盤；顯示控制器：接液晶顯示器；打印控制器：接微型打印機；通訊控制器：外接計算機（PC）；A/D轉(zhuǎn)換器：接測試儀表（模擬量）。第二十五頁，共37頁。無筆無紙記錄儀

主要功能顯示柱狀圖顯示、數(shù)字顯示、實時變化趨勢曲線設(shè)定極限、報警；時間、單位簡易編程——組態(tài)具有格式化的簡易編程功能歷史記錄通訊第二十六頁，共37頁。第五節(jié)計算機技術(shù)與虛擬儀器1.概念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數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析處理數(shù)據(jù)顯示由PC機實現(xiàn)即---操作面板是虛擬的:包括各種開關(guān)、按鈕、旋鈕、顯示單元等第二十七頁，共37頁。虛擬儀器3.虛擬儀器的組成數(shù)據(jù)采集卡+普通的計算機+測控軟件特點：同樣的硬件加上不同的軟件可以產(chǎn)生功能不同的儀器。4.虛擬儀器的起源開發(fā)及應(yīng)用起源于NI（NationalInstruments）公司。1986年LabVIEW1.0;最新的是7.0第二十八頁，共37頁。畫面例子第二十九頁，共37頁。虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護費用低開發(fā)和維護費用高技術(shù)是更新周期短（0.5~1年）技術(shù)更新周期長（5~10年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價格低價格昂貴開放靈活與計算機同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動、智能化、遠距離傳輸功能單一，操作不便第三十頁，共37頁。小結(jié)第一節(jié)

動圈式顯示儀表第二節(jié)

自動電子電位差計第三節(jié)自動電子平衡電橋第四節(jié)數(shù)字式顯示儀表第五節(jié)計算機技術(shù)與虛擬儀器第三十一頁，共37頁。練習(xí)1某儀表測量范圍是500~1000oC，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6oC，則應(yīng)選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500~1000oC，校驗該表時得到的最大絕對誤差為4oC，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。第三十二頁，共37頁。練習(xí)2用差壓變送器測量密閉容器的液位，如下圖所示，設(shè)被測液體的密度ρ1=0.8g/cm3，連通管內(nèi)充滿隔離液，其密度為ρ2=0.9g/cm3，設(shè)液位變化范圍H為1250mm，h1=50mm，h2=2000mm。(g=10m/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？

第三十三頁，共37頁。練習(xí)31．為什么要對熱電偶進行冷端溫度補償？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｝

第三十四頁，共37頁。答案2-3解：P+=P0+ρ1gH+ρ2gh1，P-=P0+ρ2gh2，ΔP=P+-P-=ρ1gH+ρ2gh1-ρ2gh2，H=0時，ΔP=ρ2gh1-ρ2gh2=900×10×0.05-900×10×2=-17550Pa，為負遷移，遷移量為17550Pa。解：采用補償導(dǎo)線后，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定或波動較小的地方，但不是零度，其波動會改變熱電勢的大小，使被測溫度偏大或偏??；自由端恒溫法、冷端溫度修正法、補償電橋法、補償熱電偶法、校正儀表零點法；熱電勢E(t,0)