第4章 顯示儀表

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1、11 第四章第四章 顯示顯示儀表儀表22定義：對參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、累積的儀表定義：對參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、累積的儀表()。分類：（分類：（1 1）按照能源來分：）按照能源來分：（2 2）按照顯示的方式來分：）按照顯示的方式來分：33可與熱電偶、熱電阻等配合，作為溫度顯示、控制之用；可與熱電偶、熱電阻等配合，作為溫度顯示、控制之用；輸入信號：直流毫伏信號或可以轉(zhuǎn)換成電勢信號的非電勢信號。輸入信號：直流毫伏信號或可以轉(zhuǎn)換成電勢信號的非電勢信號。原理：電流原理：電流 位移位移。動圈儀表與熱電偶配套使用動圈儀表與熱電偶配套使用:通電線圈產(chǎn)生的扭矩通電線圈產(chǎn)生的扭矩=張絲反抗動圈轉(zhuǎn)動的力矩平衡時，張絲反

2、抗動圈轉(zhuǎn)動的力矩平衡時，動圈的位置與輸入毫伏信號相對應(yīng)，裝在動圈上的指針就動圈的位置與輸入毫伏信號相對應(yīng)，裝在動圈上的指針就指示出被測對象的溫度數(shù)值。指示出被測對象的溫度數(shù)值。核心部件：磁電式毫伏計。核心部件：磁電式毫伏計。組組 成：磁鋼、動圈、指針、成：磁鋼、動圈、指針、張絲、標(biāo)尺張絲、標(biāo)尺44動圈儀表與動圈儀表與配套使用配套使用:2.2.外接電阻和外接調(diào)整電阻外接電阻和外接調(diào)整電阻 動圈電流為：動圈電流為：測量時，測量時，R總總應(yīng)始終不變。但實際應(yīng)用時，應(yīng)始終不變。但實際應(yīng)用時，連接導(dǎo)線的長度就不同，則，連接導(dǎo)線的長度就不同，則R總總就變就變化。為此，采用外接電阻為定值的辦法來解決?；?。為

3、此，采用外接電阻為定值的辦法來解決。配熱電偶配熱電偶的動圈儀表的動圈儀表統(tǒng)一規(guī)定統(tǒng)一規(guī)定R外外=15。R調(diào)調(diào)用于湊足R外外=15調(diào)銅補熱外內(nèi)外總RRRRRRRttERttEI),(),(0055動圈內(nèi)銅導(dǎo)線的電阻隨溫度改變，動圈內(nèi)銅導(dǎo)線的電阻隨溫度改變，溫度溫度，電阻值，電阻值，在相同的毫，在相同的毫伏信號輸入情況下，回路內(nèi)電流伏信號輸入情況下，回路內(nèi)電流將減少，儀表的指示值就偏低。將減少，儀表的指示值就偏低。因此，需要進(jìn)行溫度補償。因此，需要進(jìn)行溫度補償。3.3.動圈的溫度補償動圈的溫度補償 接熱敏電阻接熱敏電阻RT：T，RT（指數(shù)變化）（指數(shù)變化）。如果只用如果只用RT補償易過頭，與補償易

4、過頭，與RT并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻R并并，以消弱，以消弱RT的影響。當(dāng)溫度升的影響。當(dāng)溫度升高時，并聯(lián)的總電阻下降，而動圈的電阻增加。高時，并聯(lián)的總電阻下降，而動圈的電阻增加。樣，一增，一降，得到補償效果。樣，一增，一降，得到補償效果。RT66出發(fā)點：將熱電阻阻值隨溫度的變化出發(fā)點：將熱電阻阻值隨溫度的變化 轉(zhuǎn)化為毫伏信號轉(zhuǎn)化為毫伏信號,與動圈測與動圈測 量機(jī)構(gòu)相配并指示。量機(jī)構(gòu)相配并指示。可與可與配套構(gòu)成熱電阻溫度計配套構(gòu)成熱電阻溫度計 當(dāng)電橋平衡時，動圈當(dāng)電橋平衡時，動圈G中無電流流過，即：中無電流流過，即：一般取一般取R3=R4，R2=R0+Rt。當(dāng)測溫點溫度升高時，當(dāng)測溫點溫度升高時，Rt增

5、大，增大，R4R2R3(R0+Rt)，使，使Ucd增大，因此，動圈的電流也增大，這樣，就可以根據(jù)增大，因此，動圈的電流也增大，這樣，就可以根據(jù)不平衡電流的大小來測量溫度。即是測溫原理。不平衡電流的大小來測量溫度。即是測溫原理。動動圈圈C77連接熱電阻的導(dǎo)線長度變化引起阻連接熱電阻的導(dǎo)線長度變化引起阻值的變化一起加在不平衡電橋的一值的變化一起加在不平衡電橋的一個橋臂上。測量產(chǎn)生較大的誤差。個橋臂上。測量產(chǎn)生較大的誤差。為此將不平衡電橋采用三線制為此將不平衡電橋采用三線制接法。并外加調(diào)整電阻。接法。并外加調(diào)整電阻。三線制接法是從熱電阻引出三根導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線接入橋路三線制接法是從熱電阻引出三根導(dǎo)線，

6、兩根導(dǎo)線接入橋路的兩個相鄰橋臂上，而第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。的兩個相鄰橋臂上，而第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。以抵消環(huán)境溫度變化引起的連接導(dǎo)線電阻變化。以抵消環(huán)境溫度變化引起的連接導(dǎo)線電阻變化。規(guī)定：連接導(dǎo)線的阻值為規(guī)定：連接導(dǎo)線的阻值為55。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR88不平衡電橋供電電源電壓的波動對儀表的測量精度有直接不平衡電橋供電電源電壓的波動對儀表的測量精度有直接影響，故對它有較高的要求。采用的是一組兩級硅穩(wěn)壓管影響，故對它有較高的要求。采用的是一組兩級硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電源供電。的穩(wěn)壓電源供電。幾點說明幾點說明（1）動圈式儀表型號是）動圈式儀表

7、型號是XCZ，有附加裝置進(jìn)行自動控，有附加裝置進(jìn)行自動控制的型號是制的型號是XCT。X顯示儀表；顯示儀表；C動圈式、磁電系；動圈式、磁電系；Z指示儀；指示儀；T控制儀?？刂苾x。33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR99幾點說明幾點說明101011111212動圈式儀表易受干擾因素動圈式儀表易受干擾因素()影響而導(dǎo)致測量誤差。影響而導(dǎo)致測量誤差。它的可動部分容易損壞，怕震動，且不便于實現(xiàn)自動記錄。它的可動部分容易損壞，怕震動，且不便于實現(xiàn)自動記錄。將被測電勢與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢相將被測電勢與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢相比較，當(dāng)兩者的差值為零時，被比較，當(dāng)兩者的差值為零時，被測電勢就等于已知

8、的標(biāo)準(zhǔn)電勢。測電勢就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢。由穩(wěn)壓電源供電，保證通過由穩(wěn)壓電源供電，保證通過的電流的電流是恒定的。是恒定的。有有UCBRCB。根據(jù)滑動觸點。根據(jù)滑動觸點C的位置，的位置，可以讀出可以讀出UCB，達(dá)到對未知熱電勢測量的目的。，達(dá)到對未知熱電勢測量的目的。1313用標(biāo)準(zhǔn)電池用標(biāo)準(zhǔn)電池E EN N代替穩(wěn)壓電源、標(biāo)準(zhǔn)電阻代替穩(wěn)壓電源、標(biāo)準(zhǔn)電阻R RN N校準(zhǔn)工作電流校準(zhǔn)工作電流I I，確保，確保 I I 恒定。恒定。（1）校準(zhǔn)工作電流）校準(zhǔn)工作電流用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)工作電流用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)工作電流NNREI 1414（2）測量未知熱電勢）測量未知熱電勢EtBCNNBCBCRREIRUv手動電位差

9、計的測量采用標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢、測量回路電手動電位差計的測量采用標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢、測量回路電阻的精度、高靈敏度檢流計及全補償方式，精度遠(yuǎn)高于動圈阻的精度、高靈敏度檢流計及全補償方式，精度遠(yuǎn)高于動圈式測溫儀表。式測溫儀表。v缺點：測量過程十分緩慢，需人工參與。不能自動記錄。缺點：測量過程十分緩慢，需人工參與。不能自動記錄。1515自動電子電位差計的工作原理自動電子電位差計的工作原理與手動電位差計比較，它是與手動電位差計比較，它是用可逆電動機(jī)及一套機(jī)械傳用可逆電動機(jī)及一套機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)代替了人手進(jìn)行電壓動機(jī)構(gòu)代替了人手進(jìn)行電壓平衡操作，用放大器代替了平衡操作，用放大器代替了檢流計來檢測不平衡電壓并檢流

10、計來檢測不平衡電壓并控制可逆電機(jī)的工作?？刂瓶赡骐姍C(jī)的工作。當(dāng)當(dāng)UCBEt，比較后的差值，比較后的差值放大器放大放大器放大驅(qū)動可逆電機(jī)驅(qū)動可逆電機(jī)傳動系統(tǒng)去帶動滑動觸點的移動，直到傳動系統(tǒng)去帶動滑動觸點的移動，直到UCB=Et。測量達(dá)。測量達(dá)到了平衡。到了平衡。同時，還帶動了指針和記錄筆，隨時可以指示和記錄出被同時，還帶動了指針和記錄筆，隨時可以指示和記錄出被測電勢的數(shù)值。測電勢的數(shù)值。1616自動電子電位差計的測量橋路自動電子電位差計的測量橋路R2與冷端同溫度、做成隨溫度變化的電阻，溫度升高則阻與冷端同溫度、做成隨溫度變化的電阻，溫度升高則阻值增加，值增加，R2上的電位差增加，而熱電偶的熱電

11、勢隨冷端溫上的電位差增加，而熱電偶的熱電勢隨冷端溫度的升高而降低，即可達(dá)到溫度補償?shù)哪康?。度的升高而降低，即可達(dá)到溫度補償?shù)哪康摹?717（1 1）冷端溫度補償）冷端溫度補償(鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅)1818（2 2）量程匹配）量程匹配l當(dāng)動觸頭當(dāng)動觸頭C C在左端：在左端：U UCDCD為最低下限。為最低下限。l當(dāng)動觸頭當(dāng)動觸頭C C在右端：在右端：U UCDCD為最高上限。為最高上限。l在在R RP P兩端并聯(lián)兩端并聯(lián)R RMM?；€電阻總的等效電阻減少，總電流滑線電阻總的等效電阻減少，總電流 不變，滑線電阻兩端的電位差減小。不變，滑線電阻兩端的電位差減小。R2-冷端溫度補償作用的銅電阻；冷端

12、溫度補償作用的銅電阻；R3-下支路限流電阻，保證工作電流下支路限流電阻，保證工作電流2mAR4-上支路限流電阻，上支路限流電阻，保證工作電流保證工作電流4mA；RP-滑線電阻；滑線電阻；RM-量程量程電阻。電阻。1919是由測量橋路是由測量橋路/放大器放大器/可逆電機(jī)可逆電機(jī)/指示機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)/記錄機(jī)構(gòu)構(gòu)成。記錄機(jī)構(gòu)構(gòu)成。2020423)(0RRRRRPt)()(142130rRRrRRRRPtt當(dāng)被測溫度升高后的平衡條件是：當(dāng)被測溫度升高后的平衡條件是：tRRRRr32312121可逆電機(jī)可逆電機(jī)指針記錄指針記錄如果將檢流計換成電子放如果將檢流計換成電子放大器，利用被放大的不平大器，利用被放

13、大的不平衡電壓去推動可逆電機(jī)，衡電壓去推動可逆電機(jī)，使可逆電機(jī)帶動滑動觸點使可逆電機(jī)帶動滑動觸點B B以達(dá)到電橋平衡。這就是以達(dá)到電橋平衡。這就是自動平衡電橋的基本原理。自動平衡電橋的基本原理。2222 電位差計輸入信號是電勢；平衡電橋輸入信號是電阻。電位差計輸入信號是電勢；平衡電橋輸入信號是電阻。測量橋路由不平衡電壓輸出。而電子平衡電橋路無輸出。測量橋路由不平衡電壓輸出。而電子平衡電橋路無輸出。熱電偶配電位差計測溫時，需冷端溫度補償；熱電偶配電位差計測溫時，需冷端溫度補償；熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。補償導(dǎo)線采用兩線制接法，而自

14、動平衡電橋的測溫元件熱補償導(dǎo)線采用兩線制接法，而自動平衡電橋的測溫元件熱電阻是采用三線制接到橋路中。電阻是采用三線制接到橋路中。自動電子電位差計橋路供電的穩(wěn)壓電源是直流；自動電子電位差計橋路供電的穩(wěn)壓電源是直流；而自動平衡電橋橋路供電的電源可直流，也可交流。而自動平衡電橋橋路供電的電源可直流，也可交流。23231.1.儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)24241.1.儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)儀表的整機(jī)結(jié)構(gòu)測量組件測量組件+機(jī)械連桿部件機(jī)械連桿部件+記錄驅(qū)動系統(tǒng)等記錄驅(qū)動系統(tǒng)等25252.2.測量組件的工作原理測量組件的工作原理26263.3.2727新一代儀表新一代儀表/應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛/顯示壓流液溫顯示壓流

15、液溫/直觀醒目直觀醒目/精度穩(wěn)定精度穩(wěn)定/超限報警超限報警左光柱左光柱測量信號測量信號 右光柱右光柱設(shè)定值設(shè)定值 中間暗帶中間暗帶允許值允許值(安全區(qū)安全區(qū))測量值測量值比較器比較器1 1繼電器繼電器1 1接通接通報警燈亮報警燈亮報警輸出接點報警輸出接點H-COMH-COM接通接通2828與各類傳感器、變與各類傳感器、變送器配合使用，實送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容量、力等液位、容量、力等物理量的測量顯示、物理量的測量顯示、報警控制、數(shù)據(jù)采報警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。集、記錄。2929303031313232N N33333434N=KN=K*t t353536363737無筆無紙記錄儀（數(shù)字顯示無筆無紙記錄儀（數(shù)字顯示/數(shù)字記錄）數(shù)字記錄）38383939與各類傳感器、變送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容與各類傳感器、變送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容量、力等多個物理量的測量顯示、報警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。量、力等多個物理量的測量顯示、報警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。4040與各類傳感器、變送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容與各類傳感器、變送器配合使用，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容量、力等多個物理量的測量顯示、報警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。量、力等多個物理量的測量顯示、報警控制、數(shù)據(jù)采集、記錄。