第8章 显示仪表

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1、刘玉长刘玉长第八章 显示仪表 第一节 概述第二节 模拟式显示仪表第三节 数字式显示仪表第四节 常用显示仪表简介刘玉长刘玉长第一节 概述一、定义 显示仪表是接收检测元件(包括敏感元件、传感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换，以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。刘玉长刘玉长二、分类 显示仪表分为模拟式、数字式和屏幕式三大类。还有一类称为记录仪的特殊显示装置。近年来，随着计算机多媒体技术的快速发展，利用计算机来取代实际的显示仪表，形成了所谓的虚拟显示仪表的概念。刘玉长刘玉长第二节 模拟式显示仪表定义：模拟式显示仪表是以指针与标尺间的相对位移量或偏转角来指示被测参数连续变化的显示仪表。

2、优缺点：结构简单、工作可靠、价格低廉、易于反映被测参数的变化趋势，然而，也具有准确度较低、线性刻度较差、信息能量传递效率低、灵敏度不高等缺点。刘玉长刘玉长一、电位差计式显示仪表 电位差计是一种典型的平衡式测量仪表，能与输出信号为电势(电压)的各种检测元件配合，用于测量和显示被测参数。刘玉长刘玉长(一)工作原理ABU电位差计的测量原理电位差计的测量原理 调整滑动触点A的位置，改变UAB的数值达到UAB=Et时，I0=0，检流计指针停在零位上，这时滑动触点A在标尺上所指示的UAB的数值就是被测电势Et的值。ABU刘玉长刘玉长电位差计的原理线路电位差计的原理线路 图示线路实际上是一台手动电位差计的原

3、理路线。它由三个基本回路组成：工作电流回路、校准工作电流回路及未知电势测量回路。刘玉长刘玉长采用电位差计测量未知电势有如下优点：(1)可以得到较真实的测量结果。热电偶及连接线的电阻变化对测量结果不产生影响。(2)电位差计具有较高的准确度，同时，它还可以作为直流电压、电流、电阻等的精密测量仪器。刘玉长刘玉长 手动电位差计的测量过程自始至终需要人参与，不适合于生产过程中的连续测量，于是便出现了自动测量的电子电位差计。它用电子放大器代替检流计，用可逆电机及传动机构代替人手的操作，测量桥路代替测量回路，实现测量过程的自动平衡、指示及记录。电子电位差计原理方框图电子电位差计原理方框图刘玉长刘玉长(二)测

4、量桥路中各电阻的作用及要求如图所示，已知电位差从A、B二点取得，热电势Et以图示的极性接入电路，并设其值在040mV之间。如果RP的值是10，稳压电源电压E=1V。当滑动触点A从滑线电阻左端滑至右端时，要求已知电位差UAB=040mV方能同被测电势平衡，这只有回路电流I=4mA才行。显然要有RP+R4=250，因而R4=240。R4起着限制电流的作用，称为限流电阻。输出为输出为040mV的原理线路的原理线路刘玉长刘玉长要是被测电势的最小值不从零开始，比如Et在10 50 mV之间变化。在保持I=4 mA、RP=10 的条件下，UAB的最大值仍能满足量程(40 mV)要求。但是，当滑动触点A移动

5、至RP的左端时，UAB=0，不能与被测电势的最小值(10 mV)相平衡。解决的办法是在RP的左端与B点之间串联一个电阻值为2.5 的电阻RG，如图所示。RG上的电压降RGI=2.54=10mV，故它称为起始电阻，由它确定仪表指针在起始端位置的示值。输出为输出为1050mV的原理线路的原理线路 刘玉长刘玉长如果被测热电势在-1040 mV沿用前述的简单电路，无论触点A在RP上处于什么位置，总是UAB 0，不能平衡负的热电势。解决方案是在单一回路的基础上增加另一个由R2、R3组成的支路，见图，在此电路中AB两点的电位差：UAB=UAC UBC。当UAC UBC时，UAB为正值；当UAC Rt0，故

6、被测温度处于任一值时，都有：IIRRERREIt201所以ttRIRRIU)(0刘玉长刘玉长例:用Cu50铜电阻测温时，若所测温度为050，则电阻变化值R t=10.70，为了显示“50”的数字值，可这按以下方法进行：设数字仪表的分辨力为100V，即末位跳一个字需要100V的输入信号，那么满度显示“50”时，就需要50 100=5 mV的信号，即电阻值变化10.70 时，应该产生5 mV的信号，于是根据式(8-1)可得：mA47.070.105tRUI该I值可通过适当选取E或R来得到，当仪表的分辨率或显示位数改变时，桥路参数也要适当予以调整。刘玉长刘玉长2、电势信号的标度变换 当数字式显示仪表

7、配热电偶时，以热电势作为输入信号，若热电势在仪表规定的输入信号范围以内，则可将信号送入仪表中，通过适当选取前置放大器的放大倍数来实现标度变换。刘玉长刘玉长例如，有一配K分度号热电偶的数字测温仪表，满度显示为“1023”。此时放大器的输出为4V，而该热电偶1000时的电势值为41.27mV，通过选取前置放大器的放大倍数来实现其标度变换：数字仪表显示“1023”时，前置放大器须提供4V电压，若显示“1000”时，则前置放大器提供4000/1023 1000=3910 mV的电压。而此时热电偶的热电势是41.27 mV，故前置放大器的放大倍数K应该是3910/41.27=94.7，才能保证放大器的输

8、出为3910 mV，这样就能保证数字仪表的显示正好表示温度值。但这里没有考虑热电势和温度之间的非线性关系，因而精确度不高。刘玉长刘玉长3、电流信号的标度变换 当数字显示仪表与具有标准输出的变送器配套使用时，可用简单的电阻网络实现标度转换。即将变送器输出的标准直流毫安信号转换为规格化电压信号。电流信号的标度变换电流信号的标度变换刘玉长刘玉长 将在R 2上取出的电压作为数字仪表的输入信号，因此电阻网络阻值的大小应满足已确定的仪表分辨率的要求，并与所接的放大器的阻抗相匹配，同时，以电阻网络与仪表输入阻抗并联作为变送器的负载，也应满足变送器对负载阻抗匹配的要求，另外，对R 2的精度要求较高，应注意元件

9、容许的误差等有关问题。刘玉长刘玉长(二)数字量标度变换 数字量标度转换是在A/D转换之后，进入计数器前，通过系数运算实现的。进行系数运算，即乘以(或除以)某系数，扣除多余的脉冲数，可使被测物理量和显示数字值的单位得到统一。随着集成电路技术的发展，目前已研制出了集成数字运算器，其转换精度与速度均大为提高。刘玉长刘玉长第四节 常用显示仪表简介以常用数字式显示仪表XMZ系列数字显示仪为例，介绍数字式显示仪表的性能、选型和使用中需注意的问题。由于该系列仪表的输入采用了数字校正、自校准技术以及多重保护和隔离设计，因此，有效消除了温漂和时漂引起的测量误差，抗干扰能力强，可靠性高，测量准确稳定。XMZ系列数

10、字显示仪的面板上包括测量值显示窗PV、参数设置键、数据移位键、数据减少键、数据增加键、下限报警AL2指示灯、上限报警AL1指示灯等。仪表上电后，仪表显示窗口PV显示测量值，若输入的测量信号超出量程时，则显示窗显示“orAL”。XMZ系列数字显示仪系列数字显示仪刘玉长刘玉长XMZ系列数字显示仪的输入信号规格有热电偶、热电阻、电压、电流、远传压力表，测量范围为 1999 +1999，测量精度为0.5级，使用时要求环境温度为0 50，相对湿度不超过85%，避免腐蚀气体。在使用XMZ系列数字显示仪进行显示时：(1)首先参照下图所示的接线图正确接线：XMZ系列数字显示仪输入接线图系列数字显示仪输入接线图

11、刘玉长刘玉长(2)然后根据如下表格设置输入信号类型参数Sn，以及dIP、dIL、dIH等参数。参数代号参数含义设置范围参数代号参数含义设置范围HIAL上限报警限值-19999999dIL输入下限显示值-19999999LoAL下限报警限值-19999999dIH输入上限显示值-19999999dF回差0200.0Sc平移修正-199.9400.0Sn输入规格037dL数字滤波040dIP小数点位置03Loc参数锁09999Sn输入类型Sn输入类型Sn输入类型Sn输入类型00K06B2608032100500mV01S07N2704003315V02R0819/28020mV3405V03T20/290100mV35010V04E21Pt10030060mV36210V05J2225/310500mV37050V刘玉长刘玉长(3)接通电源后，显示窗PV显示测量值，仪表进入自动测量。刘玉长刘玉长本章结束谢 谢!