1、第六章 顯示儀表 凡能將生產過程中各種變量進行指示、記錄或累積的儀表統(tǒng)稱為顯示儀表(或稱為二次儀表)。 顯示儀表一般安裝在控制室的儀表盤或操作臺上，與各種變送器或傳感器配套使用，連續(xù)地指示或記錄。它又可與控制器配套使用，對生產過程中的各種變量進行自動控制和顯示。 按照能源分，有電動顯示儀表與氣動顯示儀表； 按照顯示的方式分，有模擬式、數(shù)字式和圖像顯示三種。,模擬式顯示儀表：以儀表的指針（或記錄筆）的線位移或角位移來模擬顯示被測變量連續(xù)變化。 模擬式顯示儀表使用的是磁電偏轉機構或機電式伺服機構，所以測量速度較慢、精度較低、讀數(shù)容易造成多值性。但它簡單、可靠、價廉，又能反映出被測值的變化趨勢，因而

2、目前仍大量地應用于工業(yè)生產中。,數(shù)字顯示儀表：直接以數(shù)字形式顯示被測變量值。 這類儀表由于不必使用磁電偏轉機構或機電伺服機構，因而測量速度快、抗干擾性能好、精度高、讀數(shù)直觀，對所測變量便于進行數(shù)值控制和數(shù)字打印記錄，且具有自動報警功能，尤其是它能將模擬信號轉換為數(shù)字量，便于和數(shù)字計算機或其他數(shù)字裝置聯(lián)用。因此，這類儀表發(fā)展非常迅速。,圖像顯示：直接把被測變量用文字、符號、數(shù)字和圖像相配合的形式在大屏幕熒光屏上顯示出來，并配以打印記錄裝置，按操作者的需要，任意以其中一種或多種方式同時顯示，它具有模擬式和數(shù)字式顯示儀表兩種功能，也是現(xiàn)在計算機不可缺少的終端設備，它是隨著計算機的推廣應用而發(fā)展起來的

3、一種新型顯示設備，其中應用較普遍的是CRT顯示器。,第一節(jié) 模擬式顯示儀表,一、 自動平衡電子電位差計 電子電位差計是一種自動平衡式的模擬顯示儀表，它可以與各種熱電偶或變送器配用顯示各種變量，具合較高的靈敏度和精度。,1、工作原理 電位差計就是根據(jù)平衡法(也稱補償法、零值法)將被測電勢與已知的標準電勢進行比較而工作的。當兩者的差值為零時，被測電勢就等于已知的標準電勢。,當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。,手動電位差計原理圖,手動電位差計在使用時，必須用于調節(jié)滑線電阻C點的位置，因此，它不能連續(xù)地、自動地指示出被測電勢，常作為標準

4、儀表用于實驗室。若用于生產過程中的連續(xù)測量，則必須采用自動電位差汁。,2、電子自動電位差計測量橋路,電子電位差計原理方框圖,XW系列電位差計測量橋路原理圖,二、電子自動平衡電橋,電子自動平衡電橋原理方框圖,三線制接法：,電橋平衡時 (R4+r1) R2=(Rt+r2+2RL) R3 其中R2=R3=R4=Rt0 R4+r1 =Rt0+Rt+r2 +2RL Rt=r1-r2-2RL,1、手動平衡電橋測量原理,電橋平衡時 R4(R2+RL)=(Rt0+Rp+RL) R3 其中R2=R3=R4=Rt0 R2+RL = Rt0+Rp+RL Rt0= R2-Rp,2、電子自動平衡電橋,兩個系統(tǒng)比較,第二

5、節(jié) 數(shù)字式顯示儀表,模擬量信號：以連續(xù)變化的物理量的大小模擬實際參數(shù)的大小。 數(shù)字量信號：以脈沖數(shù)表達實際參數(shù)的大小。 數(shù)字顯示儀的主要功能：將模擬量信號轉換為數(shù)字量信號，并用數(shù)字符號顯示出來。 數(shù)字顯示儀有單獨的標準化（DDZ 系列）儀表。有些測試儀表的二次儀表也附帶內置的數(shù)字顯示儀。,一、數(shù)字式顯示儀表的原理及特點,1、數(shù)字式顯示儀表的分類,2、數(shù)字式顯示儀表結構原理,3、數(shù)字式顯示儀表特點,相對于模擬式儀表，數(shù)字式顯示儀表有如下特點： (1)準確度、靈敏度高； (2)測量速度快，從每秒幾十次到每秒上百萬次； (3)儀表的量程和被測量的極性可自動轉換，可自動檢查故障、報警以及完成指定的邏輯

6、程序； (4)可以方便地實現(xiàn)多點測量； (5)可以與電子計算機配合，給出一定形式的編碼輸出。,二、 A/D轉換,功能： 將電壓信號轉換為數(shù)字脈沖信號； 輸入與輸出電位隔離。 構成： 低精度時直接用集成芯片轉換； 單芯片精度取決于輸出位數(shù)。 高精度時分段采用集成芯片轉換。 對以電流方式輸入的信號，先轉換成電壓信號。,三、 電子計數(shù)器,功能： 將A/D轉換輸出或測試儀表的數(shù)字輸出按10進制進行分段； 構造與工作原理： 一般由多個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器串聯(lián)組成； 通過依次觸發(fā)，實現(xiàn)進位。,1、寄存器,功能： 暫時儲存電子計數(shù)器輸出結果； 隔斷計數(shù)器非信號輸出； 根據(jù)后續(xù)請求定時輸出數(shù)字信號。 結構： 一般直接

7、采用RAM芯片構成。,2、譯碼器,功能： 將數(shù)字信號翻譯為十個數(shù)字狀態(tài)； 將每個數(shù)字翻譯為對應管腳信號。 構造： 通常由與顯示器配套的專用芯片實現(xiàn)。,四、 顯示器,功能： 顯示數(shù)字 分類 輝光數(shù)碼管 發(fā)光二極管 液晶顯示器,2,3,1,2,3,1,2,3,1,二、數(shù)字式顯示儀表舉例,國產數(shù)字式溫度顯示儀表很多。,現(xiàn)以熱電偶的數(shù)字顯示儀表為例，如圖所示。,它能接受各種熱電偶所給出的熱電勢，直接以四位或五位數(shù)字顯示出相應的溫度值來；還可以給出所示溫度的1mV0C的模擬電壓供溫度調節(jié)儀用。,下面簡述各部分的作用。,(1)補償電橋 用以補償熱電偶冷端溫度不在0時所造成的誤差。它使用了銅電阻補償方法。,

8、(2)雙T網(wǎng)絡 熱電勢經(jīng)補償橋路補償后，在進入毫伏放大器之前，先經(jīng)雙T網(wǎng)絡進行濾波，以抑制信號電勢上的干擾。,(3)毫伏放大器 毫伏放大器是一個高靈敏度的調制型直流放大器，其閉環(huán)增益為幾十倍。,(4)非線性補償器 非線性補償器由十幾個線性集成運算放大器組成，它是在一定測溫范圍內，用8段直線來逼近熱電勢的特性曲線，從而獲得輸出電壓與溫度之間的線性關系。,(5)數(shù)字表 經(jīng)線性補償電路完成線性化后的信號可達1mV0C的電平，因而數(shù)字式溫度顯示儀表其數(shù)字顯示部分實際上相當于一臺數(shù)字式電壓表。輸入的毫伏信號通過模數(shù)變換器，將模擬量變?yōu)閿?shù)字量以后，由電子計數(shù)器進行計數(shù)，最后在顯示器上以數(shù)字直接顯示出被測溫

9、度的高低。,六、數(shù)字模擬混合記錄儀,將數(shù)字式、模擬式顯示記錄儀表的優(yōu)點相結合，取長補短。框圖見下圖：,智能化儀表的原理框圖,智能化顯示儀表,智能化顯示儀表的功能： 1、自動零位校準和自動精密校準； 2、自動量程切換； 3、功能自動選擇； 4、自動數(shù)據(jù)處理和誤差修正； 5、自動定時控制； 6、故障自動診斷。,第三節(jié) 新型顯示儀表,無紙、無筆顯示記錄儀實際上是一臺簡化的計算機系統(tǒng)。,一、無筆無紙記錄儀,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

10、計算機（PC）； A/D轉換器：接測試儀表（模擬量）。,MC200R為三通道的無紙記錄儀。儀表可輸入標準電流、標準電壓、熱電偶、熱電阻、頻率等信號，可提供傳感器配電輸出和模擬量變送輸出、繼電器報警輸出。直接連接微型打印機，打印用戶指定時間的實時、歷史數(shù)據(jù)和曲線；通過RS232通訊接口與便攜計算機、掌上電腦（PDA）連接，直接讀取儀表歷史數(shù)據(jù)，用戶通過數(shù)據(jù)管理軟件，對所取數(shù)據(jù)進行分析、存檔、打印處理。通過RS485通訊組網(wǎng)，可與組態(tài)王、MCGS等專業(yè)組態(tài)軟件組成實時監(jiān)控系統(tǒng)。,儀表具有強大的顯示功能，高精度棒圖顯示、實時趨勢曲線顯示、歷史曲線追憶、超限報警、報警狀態(tài)顯示、提供智能化歷史趨勢全自動

11、回放功能，查找報警點極為方便，同時提供定位回放功能，直接查詢某年、月、日、時、分、秒的數(shù)據(jù)，方便快捷。,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,虛擬儀器，實際上就是一種基于計算機的自動化測試儀器系統(tǒng)。 所謂虛擬測量儀器，就是采用計算機開放體系結構取代傳統(tǒng)的單機測量儀器，對各種各樣的數(shù)據(jù)進行計算機處理、顯示和存儲。,二、虛擬儀器,虛擬儀器的突出優(yōu)點在于能夠和計算機技術結合，從而開拓了更多的功能，具有很大的靈活性，由于虛擬儀器的設備利用率高、維修費用低、能夠獲得較高的經(jīng)濟效益。用戶購買了這種虛擬儀器，就不必再擔心儀器會永遠保持出廠時既定的功能模式，用戶可以根據(jù)實際生產環(huán)境變化的需要，通過對軟件的不同應用，拓展其功能，以便適應實際生產的需要。,虛擬儀器的另外一個突出的優(yōu)點是能夠和網(wǎng)絡技術結合，能夠通過網(wǎng)絡借助OLE、DDE技術與企業(yè)內部網(wǎng)Intranet聯(lián)接，與外界進行數(shù)據(jù)