第4章 显示仪表

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1、11 第四章第四章 显示显示仪表仪表22定义：对参数进行指示、记录、累积的仪表定义：对参数进行指示、记录、累积的仪表()。分类：（分类：（1 1）按照能源来分：）按照能源来分：（2 2）按照显示的方式来分：）按照显示的方式来分：33可与热电偶、热电阻等配合，作为温度显示、控制之用；可与热电偶、热电阻等配合，作为温度显示、控制之用；输入信号：直流毫伏信号或可以转换成电势信号的非电势信号。输入信号：直流毫伏信号或可以转换成电势信号的非电势信号。原理：电流原理：电流 位移位移。动圈仪表与热电偶配套使用动圈仪表与热电偶配套使用:通电线圈产生的扭矩通电线圈产生的扭矩=张丝反抗动圈转动的力矩平衡时，张丝反

2、抗动圈转动的力矩平衡时，动圈的位置与输入毫伏信号相对应，装在动圈上的指针就动圈的位置与输入毫伏信号相对应，装在动圈上的指针就指示出被测对象的温度数值。指示出被测对象的温度数值。核心部件：磁电式毫伏计。核心部件：磁电式毫伏计。组组 成：磁钢、动圈、指针、成：磁钢、动圈、指针、张丝、标尺张丝、标尺44动圈仪表与动圈仪表与配套使用配套使用:2.2.外接电阻和外接调整电阻外接电阻和外接调整电阻 动圈电流为：动圈电流为：测量时，测量时，R总总应始终不变。但实际应用时，应始终不变。但实际应用时，连接导线的长度就不同，则，连接导线的长度就不同，则R总总就变就变化。为此，采用外接电阻为定值的办法来解决。化。为

3、此，采用外接电阻为定值的办法来解决。配热电偶配热电偶的动圈仪表的动圈仪表统一规定统一规定R外外=15。R调调用于凑足R外外=15调铜补热外内外总RRRRRRRttERttEI),(),(0055动圈内铜导线的电阻随温度改变，动圈内铜导线的电阻随温度改变，温度温度，电阻值，电阻值，在相同的毫，在相同的毫伏信号输入情况下，回路内电流伏信号输入情况下，回路内电流将减少，仪表的指示值就偏低。将减少，仪表的指示值就偏低。因此，需要进行温度补偿。因此，需要进行温度补偿。3.3.动圈的温度补偿动圈的温度补偿 接热敏电阻接热敏电阻RT：T，RT（指数变化）（指数变化）。如果只用如果只用RT补偿易过头，与补偿易

4、过头，与RT并联电阻并联电阻R并并，以消弱，以消弱RT的影响。当温度升的影响。当温度升高时，并联的总电阻下降，而动圈的电阻增加。高时，并联的总电阻下降，而动圈的电阻增加。样，一增，一降，得到补偿效果。样，一增，一降，得到补偿效果。RT66出发点：将热电阻阻值随温度的变化出发点：将热电阻阻值随温度的变化 转化为毫伏信号转化为毫伏信号,与动圈测与动圈测 量机构相配并指示。量机构相配并指示。可与可与配套构成热电阻温度计配套构成热电阻温度计 当电桥平衡时，动圈当电桥平衡时，动圈G中无电流流过，即：中无电流流过，即：一般取一般取R3=R4，R2=R0+Rt。当测温点温度升高时，当测温点温度升高时，Rt增

5、大，增大，R4R2R3(R0+Rt)，使，使Ucd增大，因此，动圈的电流也增大，这样，就可以根据增大，因此，动圈的电流也增大，这样，就可以根据不平衡电流的大小来测量温度。即是测温原理。不平衡电流的大小来测量温度。即是测温原理。动动圈圈C77连接热电阻的导线长度变化引起阻连接热电阻的导线长度变化引起阻值的变化一起加在不平衡电桥的一值的变化一起加在不平衡电桥的一个桥臂上。测量产生较大的误差。个桥臂上。测量产生较大的误差。为此将不平衡电桥采用三线制为此将不平衡电桥采用三线制接法。并外加调整电阻。接法。并外加调整电阻。三线制接法是从热电阻引出三根导线，两根导线接入桥路三线制接法是从热电阻引出三根导线，

6、两根导线接入桥路的两个相邻桥臂上，而第三根导线与稳压电源的负极相连。的两个相邻桥臂上，而第三根导线与稳压电源的负极相连。以抵消环境温度变化引起的连接导线电阻变化。以抵消环境温度变化引起的连接导线电阻变化。规定：连接导线的阻值为规定：连接导线的阻值为55。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR88不平衡电桥供电电源电压的波动对仪表的测量精度有直接不平衡电桥供电电源电压的波动对仪表的测量精度有直接影响，故对它有较高的要求。采用的是一组两级硅稳压管影响，故对它有较高的要求。采用的是一组两级硅稳压管的稳压电源供电。的稳压电源供电。几点说明几点说明（1）动圈式仪表型号是）动圈式仪表

7、型号是XCZ，有附加装置进行自动控，有附加装置进行自动控制的型号是制的型号是XCT。X显示仪表；显示仪表；C动圈式、磁电系；动圈式、磁电系；Z指示仪；指示仪；T控制仪。控制仪。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR99几点说明几点说明101011111212动圈式仪表易受干扰因素动圈式仪表易受干扰因素()影响而导致测量误差。影响而导致测量误差。它的可动部分容易损坏，怕震动，且不便于实现自动记录。它的可动部分容易损坏，怕震动，且不便于实现自动记录。将被测电势与已知的标准电势相将被测电势与已知的标准电势相比较，当两者的差值为零时，被比较，当两者的差值为零时，被测电势就等于已知

8、的标准电势。测电势就等于已知的标准电势。由稳压电源供电，保证通过由稳压电源供电，保证通过的电流的电流是恒定的。是恒定的。有有UCBRCB。根据滑动触点。根据滑动触点C的位置，的位置，可以读出可以读出UCB，达到对未知热电势测量的目的。，达到对未知热电势测量的目的。1313用标准电池用标准电池E EN N代替稳压电源、标准电阻代替稳压电源、标准电阻R RN N校准工作电流校准工作电流I I，确保，确保 I I 恒定。恒定。（1）校准工作电流）校准工作电流用标准电池校准工作电流用标准电池校准工作电流NNREI 1414（2）测量未知热电势）测量未知热电势EtBCNNBCBCRREIRUv手动电位差

9、计的测量采用标准电池的电动势、测量回路电手动电位差计的测量采用标准电池的电动势、测量回路电阻的精度、高灵敏度检流计及全补偿方式，精度远高于动圈阻的精度、高灵敏度检流计及全补偿方式，精度远高于动圈式测温仪表。式测温仪表。v缺点：测量过程十分缓慢，需人工参与。不能自动记录。缺点：测量过程十分缓慢，需人工参与。不能自动记录。1515自动电子电位差计的工作原理自动电子电位差计的工作原理与手动电位差计比较，它是与手动电位差计比较，它是用可逆电动机及一套机械传用可逆电动机及一套机械传动机构代替了人手进行电压动机构代替了人手进行电压平衡操作，用放大器代替了平衡操作，用放大器代替了检流计来检测不平衡电压并检流

10、计来检测不平衡电压并控制可逆电机的工作。控制可逆电机的工作。当当UCBEt，比较后的差值，比较后的差值放大器放大放大器放大驱动可逆电机驱动可逆电机传动系统去带动滑动触点的移动，直到传动系统去带动滑动触点的移动，直到UCB=Et。测量达。测量达到了平衡。到了平衡。同时，还带动了指针和记录笔，随时可以指示和记录出被同时，还带动了指针和记录笔，随时可以指示和记录出被测电势的数值。测电势的数值。1616自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路R2与冷端同温度、做成随温度变化的电阻，温度升高则阻与冷端同温度、做成随温度变化的电阻，温度升高则阻值增加，值增加，R2上的电位差增加，而热电偶的热电

11、势随冷端温上的电位差增加，而热电偶的热电势随冷端温度的升高而降低，即可达到温度补偿的目的。度的升高而降低，即可达到温度补偿的目的。1717（1 1）冷端温度补偿）冷端温度补偿(镍铬镍铬-镍硅镍硅)1818（2 2）量程匹配）量程匹配l当动触头当动触头C C在左端：在左端：U UCDCD为最低下限。为最低下限。l当动触头当动触头C C在右端：在右端：U UCDCD为最高上限。为最高上限。l在在R RP P两端并联两端并联R RMM。滑线电阻总的等效电阻减少，总电流滑线电阻总的等效电阻减少，总电流 不变，滑线电阻两端的电位差减小。不变，滑线电阻两端的电位差减小。R2-冷端温度补偿作用的铜电阻；冷端

12、温度补偿作用的铜电阻；R3-下支路限流电阻，保证工作电流下支路限流电阻，保证工作电流2mAR4-上支路限流电阻，上支路限流电阻，保证工作电流保证工作电流4mA；RP-滑线电阻；滑线电阻；RM-量程量程电阻。电阻。1919是由测量桥路是由测量桥路/放大器放大器/可逆电机可逆电机/指示机构指示机构/记录机构构成。记录机构构成。2020423)(0RRRRRPt)()(142130rRRrRRRRPtt当被测温度升高后的平衡条件是：当被测温度升高后的平衡条件是：tRRRRr32312121可逆电机可逆电机指针记录指针记录如果将检流计换成电子放如果将检流计换成电子放大器，利用被放大的不平大器，利用被放

13、大的不平衡电压去推动可逆电机，衡电压去推动可逆电机，使可逆电机带动滑动触点使可逆电机带动滑动触点B B以达到电桥平衡。这就是以达到电桥平衡。这就是自动平衡电桥的基本原理。自动平衡电桥的基本原理。2222 电位差计输入信号是电势；平衡电桥输入信号是电阻。电位差计输入信号是电势；平衡电桥输入信号是电阻。测量桥路由不平衡电压输出。而电子平衡电桥路无输出。测量桥路由不平衡电压输出。而电子平衡电桥路无输出。热电偶配电位差计测温时，需冷端温度补偿；热电偶配电位差计测温时，需冷端温度补偿；热电阻配电子平衡电桥测温时，则不存在这个问题。热电阻配电子平衡电桥测温时，则不存在这个问题。补偿导线采用两线制接法，而自

14、动平衡电桥的测温元件热补偿导线采用两线制接法，而自动平衡电桥的测温元件热电阻是采用三线制接到桥路中。电阻是采用三线制接到桥路中。自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流；自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流；而自动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可交流。而自动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可交流。23231.1.仪表的整机结构仪表的整机结构24241.1.仪表的整机结构仪表的整机结构测量组件测量组件+机械连杆部件机械连杆部件+记录驱动系统等记录驱动系统等25252.2.测量组件的工作原理测量组件的工作原理26263.3.2727新一代仪表新一代仪表/应用广泛应用广泛/显示压流液温显示压流

15、液温/直观醒目直观醒目/精度稳定精度稳定/超限报警超限报警左光柱左光柱测量信号测量信号 右光柱右光柱设定值设定值 中间暗带中间暗带允许值允许值(安全区安全区)测量值测量值比较器比较器1 1继电器继电器1 1接通接通报警灯亮报警灯亮报警输出接点报警输出接点H-COMH-COM接通接通2828与各类传感器、变与各类传感器、变送器配合使用，实送器配合使用，实现对温度、压力、现对温度、压力、液位、容量、力等液位、容量、力等物理量的测量显示、物理量的测量显示、报警控制、数据采报警控制、数据采集、记录。集、记录。2929303031313232N N33333434N=KN=K*t t353536363737无笔无纸记录仪（数字显示无笔无纸记录仪（数字显示/数字记录）数字记录）38383939与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等多个物理量的测量显示、报警控制、数据采集、记录。量、力等多个物理量的测量显示、报警控制、数据采集、记录。4040与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等多个物理量的测量显示、报警控制、数据采集、记录。量、力等多个物理量的测量显示、报警控制、数据采集、记录。