显示仪表.pptx

n显显示示仪仪表表是是用用来来指指示示、记记录录或或累累积积 生生产产过过程中各种参数的仪表。程中各种参数的仪表。n一一般般都都安安装装在在控控制制室室的的仪仪表表盘盘上上，与与其其他他各各种种测测量量元元件件或或变变送送器器配配套套使使用用，连连续续地地进进行行显示显示或或记录记录生产过程中各参数的变化情况。生产过程中各参数的变化情况。n还还能能与与控控制制单单元元配配套套使使用用，对对生生产产过过程程中中的的各种参数进行各种参数进行自动控制自动控制和和显示显示。n目前使用的显示仪表种类很多。目前使用的显示仪表种类很多。n按按所所用用能能源源可可分分为为电电动动显显示示仪仪表表和和气气动动显显示仪表示仪表；n按按照照显显示示方方式式可可分分为为模模拟拟式式、数数字字式式和和图图像显示像显示三类。三类。n模模拟拟式式显显示示仪仪表表是是以以指指针针或或记记录录笔笔的的偏偏转转角角度度或或位位移移量量来来模模拟拟显显示示被被测测变变量量的的连连续续变化。变化。n根根据据其其测测量量线线路路的的不不同同，又又可可分分为为直直接接变变换换式式（如如动动圈圈式式）和和平平衡衡式式（如如电电子子自自动动平衡式）两类。平衡式）两类。n 第一节第一节 动圈式显示仪表动圈式显示仪表n该该仪仪表表是是一一种种发发展展比比较较早早的的模模拟拟式式显显示示仪仪表表，但但目目前前仍仍然然被被广广泛泛使使用用，尤尤其其是是在在一一些中小型企业，应用极为广泛。些中小型企业，应用极为广泛。n它它不不仅仅可可以以与与热热电电偶偶、热热电电阻阻等等传传感感器器配配合合用用来来显显示示温温度度，还还可可以以对对压压力力等等其其他他工工艺变量检测的直流毫伏信号进行显示。艺变量检测的直流毫伏信号进行显示。n动动圈圈式式显显示示仪仪表表的的组组成成如如下下图图所所示示，它它由由测量电路测量电路和和测量机构测量机构两部分组成。两部分组成。n不不同同型型号号的的仪仪表表其其测测量量电电路路是是不不一一样样的的，但其测量机构基本相同。但其测量机构基本相同。1、测量机构和基本工作原理n动圈式显示仪表的测量机构是一个磁电式毫伏计。n其中动圈是用高强度漆包细铜丝绕制成的一个无骨架矩形框，用张丝把它吊置在永久磁钢的空间磁场中。n当测量信号（直流毫伏信号）通过张丝加在动圈上时，便有电流流过动圈。n此时载流线圈受到磁场力作用而转动，因为动圈是由张丝支承的，所以动圈的转动使张丝扭转，此时，张丝就会产生反抗动圈转动的力矩，该反力矩随着张丝扭转角度的增大而增大。n当两力矩达到平衡时，动圈就停留在某一位置上。n基于动圈的位置与输入的毫伏信号相对应，所以面板上可以直接刻成温度标尺，使装在动圈上的指针直接指示出被测对象的温度值。测量机构和基本工作原理测量机构和基本工作原理n动圈式显示仪表测量机构图动圈式显示仪表测量机构图nl l永永久久磁磁铁铁；2 2、6 6张张丝丝；3 3软软铁铁芯芯；4 4热热电电偶偶；5 5动动圈圈；7 7刻刻度度面面板板；8 8仪仪表表指指针针 n由于动圈仪表采用了统一的测量机构，为了适应不同量程的被测变量，使其输入满量程时，指针都能指示满刻度值，所以在测量机构的电路中串入了一个量程电阻R串，改变R串的大小，就能适应不同量程的被测变量。2、动圈的温度补偿 n动圈仪表的刻度校验是在环境温度为205条件下进行的，但在仪表使用时，由于周围环境温度的改变，会引起动圈阻值Rd的变化，从而导致流过动圈的电流发生变化，致使指针偏转角改变而造成误差。n为了补偿动圈阻值的变化，在电路中串入一个有负温度系数的热敏电阻RT，再用一电阻Rb与RT并联，使两者的并联电阻值随环境温度升高而下降，恰好补偿动圈阻值随温度变化而造成的误差。如图所示。3、XCZ101型动圈式显示仪表 n该仪表的输入变量为直流毫伏信号，可与热电偶配合构成热电偶温度计。n其线路如图3100所示，由热敏电阻RT、并联电阻Rb、量程电阻R串以及外接调整电阻R调等组成。nXCZ101型动圈式显示仪表接线图 外接调整电阻的作用：由于配热电偶的动圈式仪表是外接调整电阻的作用：由于配热电偶的动圈式仪表是通过电流通过电流I来测量直流毫伏信号来测量直流毫伏信号E（t，t0）的。因此，）的。因此，必须保证整个测量回路的总电阻值必须保证整个测量回路的总电阻值R总不变。总不变。否则，既使对于相同的热电势值，流过动圈的电流值否则，既使对于相同的热电势值，流过动圈的电流值也会不一样，指针的指示值也就不同。也会不一样，指针的指示值也就不同。已知测量回路总电阻已知测量回路总电阻R总是仪表的内电阻总是仪表的内电阻R内和表外内和表外接线电阻接线电阻R外的总和，则流过动圈的电流为外的总和，则流过动圈的电流为n式中式中R内内是一个定值，而表外电阻是一个定值，而表外电阻R外外却会因线路长却会因线路长短，线径粗细而异。短，线径粗细而异。n为了保证仪表的测量精度，规定动圈仪表的表外接为了保证仪表的测量精度，规定动圈仪表的表外接线电阻为线电阻为15；包括热电偶本身的电阻；包括热电偶本身的电阻R热热，补偿导，补偿导线电阻线电阻R补补，连接铜导线的电阻，连接铜导线的电阻R铜铜，外接调整用电，外接调整用电阻阻R调调。即。即 n R外外=R热热R补补十十 R铜铜 R调调=15n通过调整通过调整R调调的值，使的值，使R外外等于等于15，从而避免了由，从而避免了由于线路长短不一对指示值的影响。于线路长短不一对指示值的影响。n在调整时，选择在调整时，选择R热热为热电偶经常使用的温度条件下为热电偶经常使用的温度条件下的电阻值，其测量精确度最高。的电阻值，其测量精确度最高。4、XCZ102型动圈式显示仪表n该仪表与热电阻配套构成热电阻温度该仪表与热电阻配套构成热电阻温度计。其输入变量为热电阻的变化值。计。其输入变量为热电阻的变化值。n为了利用统一的测量机构，需将热电为了利用统一的测量机构，需将热电阻的阻值转换成毫伏信号，仪表的线阻的阻值转换成毫伏信号，仪表的线路如图所示。路如图所示。n从图中可以看出，电阻信号转换为毫从图中可以看出，电阻信号转换为毫伏信号是由不平衡电桥来完成的。伏信号是由不平衡电桥来完成的。n其中其中RO、R2、R3、R4均为锰铜电阻，均为锰铜电阻，R1为热电阻的引线电阻，它们组成了为热电阻的引线电阻，它们组成了电桥的四个桥臂，电桥的四个桥臂，a、b为电桥的输出为电桥的输出端，端，c、d为电源端，为电源端，a、b、c、d四点四点把电桥分成了四个桥臂。把电桥分成了四个桥臂。n设计时一般使电桥中的设计时一般使电桥中的nR3=R4，nR1+R2=Rt0+R1+R0，n式中式中Rt0为对应于仪表刻度起点的热电阻值，此时为对应于仪表刻度起点的热电阻值，此时电桥处于平衡状态，电桥的输出为零。电桥处于平衡状态，电桥的输出为零。n当被测温度升高时，热电阻的阻值当被测温度升高时，热电阻的阻值Rt增大，电桥增大，电桥失去平衡，失去平衡，a点电位高于点电位高于b点电位，此时有电流流点电位，此时有电流流过动圈，指针产生偏转；过动圈，指针产生偏转；n被测温度愈高，电桥输出的不平衡电压被测温度愈高，电桥输出的不平衡电压Uab愈大，愈大，仪表指针的偏转角度就愈大。仪表指针的偏转角度就愈大。n不平衡电桥从而完成了由电阻到电压的信号转换。不平衡电桥从而完成了由电阻到电压的信号转换。n其动圈测量机构与配热电偶的动圈仪表线路完全其动圈测量机构与配热电偶的动圈仪表线路完全相同。相同。nRO为调零电阻。为调零电阻。n当热电阻的阻值等于当热电阻的阻值等于Rt0时，如果仪表的指时，如果仪表的指针不在零点，可以通过调节针不在零点，可以通过调节RO，使仪表的，使仪表的指针指在起始点上。指针指在起始点上。n当当Rt相应于仪表满刻度对应温度的阻值时，相应于仪表满刻度对应温度的阻值时，若仪表指针不指在满刻度位置上，则可调节若仪表指针不指在满刻度位置上，则可调节R串串达满刻度。达满刻度。n热电阻的三线制接法：由于热电阻需通过导线与热电阻的三线制接法：由于热电阻需通过导线与电桥相连，而连接导线的电阻值又会随环境温度电桥相连，而连接导线的电阻值又会随环境温度而改变，所以如果把热电阻的连接导线都接在一而改变，所以如果把热电阻的连接导线都接在一个桥臂内，当环境温度变化时，连接导线电阻的个桥臂内，当环境温度变化时，连接导线电阻的改变值将会与热电阻的变化值相叠加，给仪表带改变值将会与热电阻的变化值相叠加，给仪表带来较大的误差。来较大的误差。n因此通常采用三线制接法，即让两根连接导线分因此通常采用三线制接法，即让两根连接导线分别接入相邻的两个桥臂，当导线电阻值变化时，别接入相邻的两个桥臂，当导线电阻值变化时，其影响可以相互抵消一部分。其影响可以相互抵消一部分。nR1为外接调整电阻。一般规定每根连接导线的总为外接调整电阻。一般规定每根连接导线的总电阻值为电阻值为5，若不足，若不足5时，须用锰铜丝电阻补时，须用锰铜丝电阻补足足5，调整阻值应精确到，调整阻值应精确到5001。n动圈仪表与热电阻配合时，其分度号必须相同。动圈仪表与热电阻配合时，其分度号必须相同。第二节第二节 自动平衡式显示仪表自动平衡式显示仪表n由由于于动动圈圈式式显显示示仪仪表表实实际际上上是是一一种种测测量量电电流流的的仪仪表表，所所以以，凡凡是是能能引引起起电电流流变变化化的的各各种种干干扰扰因因素素都都会会导导致致测测量量误误差差，而而且且这这种种误误差差单单凭凭提提高高仪仪表表的的加加工工精精度度是不能弥补的。是不能弥补的。n另另一一方方面面，它它的的可可动动部部分分容容易易损损坏坏，怕怕震动，且不便于自动记录。震动，且不便于自动记录。n目目前前常常用用的的自自动动平平衡衡式式显显示示仪仪表表有有自自动动电电子子电电位位差差计计和和自自动动平平衡衡电电桥桥两两类类，分分别与热电偶和热电阻相配用。别与热电偶和热电阻相配用。n通通过过自自动动调调节节电电位位差差或或电电阻阻值值使使电电位位差差计计或或电电桥桥达达到到平平衡衡，并并自自动动指指示示和和记记录录测测量量结结果果，从从而而实实现现对对温温度度变变量量的的自自动动、连续检测和显示。连续检测和显示。n同同时时克克服服了了动动圈圈式式显显示示仪仪表表的的缺缺点点，提提高了测量精度。高了测量精度。一、自动电子电位差计一、自动电子电位差计n1 1、工工作作原原理理及及组组成成：利利用用电电位位差差计计测测量量热热电电势势是是基基于于电电压压平平衡衡法法（也也叫叫补补偿偿法法或或零零值值法法）。n右右图图所所示示为为最最简简单单的的电电位差计原理线路图。位差计原理线路图。n 补偿法原理补偿法原理 nE Ex x为为被被测测电电压压，线线性性度度很很高高的的线线绕绕电电阻阻R R与与稳稳压压电电源源E E组组成成一一闭闭合合回回路路，因因此此流流过过R R上上的的电电流流I I是是恒恒定定的的，这这样样也也就就可可将将R R的的标标尺尺刻刻成电压数值；成电压数值；nG G是是一一灵灵敏敏度度较较高高的检流计。的检流计。n右右图图为为手手动动电电位位差差计计的的原原理理线路图。线路图。n测测量量未未知知电电压压的的方方法法是是调调节节滑滑动动触触点点B B的的位位置置，使使滑滑线线电电阻阻R R在在BABA段段的的电电阻阻R RBABA上上的的电电压压降降U UBABA变变化化，当当U UBABA=IR=IRBABA=E=Ex x时时，流流过过检检流流计计G G的的电电流流为为零零，这这时时触触点点B B所所指指示示的的电电压压值值即即为为未未知知电电压压E Ex x。n用用这这种种“电电压压平平衡衡法法”法法测测量量电电压压，由由于于此此时时流流过过热热电电偶偶内内部部及及连连接接导导线线的的电电流流为为零零，因因此此线线路路电电阻阻变变化化对对测测量结果无影响。量结果无影响。n手动电位差计手动电位差计 2 2、自动电子电位差计的构成及、自动电子电位差计的构成及测量桥路测量桥路 n自动电子电位差计与手动自动电子电位差计与手动电位差计的区别是用电子电位差计的区别是用电子放大器代替检流计，用可放大器代替检流计，用可逆电机及一整套传动机构逆电机及一整套传动机构代替手的操作。代替手的操作。n它主要由测量桥路、放大它主要由测量桥路、放大器、可逆电机、同步电机、器、可逆电机、同步电机、指示记录机构、稳压电源、指示记录机构、稳压电源、机械传动机构等构成。机械传动机构等构成。n 构成方框图构成方框图 测量桥路原理图测量桥路原理图 越过电阻说明越过电阻说明 R R2 2-冷端补偿铜电阻；冷端补偿铜电阻；R RMM-量程电阻；量程电阻；R RB B-工艺工艺电阻；电阻；R RP P-滑线电阻；滑线电阻；R R4 4-终端电阻（限流电终端电阻（限流电阻）；阻）；R R3 3-限流电阻；限流电阻；R RG G-始端电阻；始端电阻；E-E-稳压稳压电源电源(1V)(1V)；I I1 1-上支路电流上支路电流(4mA)(4mA)；I I2 2-下支路电下支路电流流(2mA)(2mA)n自动电子电位差计的测量桥路由上、下自动电子电位差计的测量桥路由上、下两条支路组成。两条支路组成。n用电桥电路产生直流电压用电桥电路产生直流电压U UCDCD的优点是的优点是可以解决仪表量程问题，实现对热电势可以解决仪表量程问题，实现对热电势（正、负）的双向测量，同时还能对参（正、负）的双向测量，同时还能对参比端温度进行自动补偿。比端温度进行自动补偿。n桥路中各电阻的作用如下：桥路中各电阻的作用如下：n铜铜电电阻阻R R2 2,装装在在仪仪表表后后接接线线板板上上以以使使其其与与热电偶冷端处于同一温度。热电偶冷端处于同一温度。n当当环环境境温温度度改改变变时时，铜铜电电阻阻上上的的电电压压降降变变化化量量等等于于相相应应的的热热电电偶偶冷冷端端温温度度变变化化所所引引起起的的电势变化值，起冷端温度补偿作用。电势变化值，起冷端温度补偿作用。n当当配配用用镍镍铬铬镍镍硅硅热热电电偶偶时时R R2 2=5.33=5.33；配配用用镍镍铬铬考考铜铜热热电电偶偶时时 R R2 2=8.928.92；配配用用铂铂铑铂热电偶时铑铂热电偶时R R2 2=0.74=0.74。n下下支支路路限限流流电电阻阻R R3 3，是是一一个个固固定定电电阻阻，它它与与R R2 2配配合合，保保证证了了下下支支路路回回路路的的工工作作电流为电流为2mA2mA。n由由于于铜铜电电阻阻的的阻阻值值随随温温度度而而变变化化，所所以以，下下支支路路的的回回路路工工作作电电流流I I2 2只只有有在在仪仪表表的的标标准工作温度（准工作温度（2525）时才为）时才为2mA2mA。n电电阻阻R R3 3的的准准确确度度直直接接影影响响到到下下支支路路电电流流I I2 2的的大大小小。因因此此，它它的的精精度度要要求求较较高高，一一般应在般应在0.20.2以内。以内。n上上支支路路限限流流电电阻阻R R4 4的的作作用用是是把把上上支支路路的的工工作作电电流流限限定定在在4mA4mA，即即它它与与R Rnpnp（R RP P、R RB B、R RMM三三个个电电阻阻的的并并联联值值）、R RG G串串联联，使上支路工作电流为使上支路工作电流为4mA4mA。n所所以以，当当R Rnpnp和和R RG G的的数数值值确确定定后后，R R4 4的的电电阻值也就确定了。阻值也就确定了。n滑滑线线电电阻阻R RP P，是是测测量量系系统统中中的的一一个个非非常常重重要要的的部部件件，仪仪表表的的误误差差、灵灵敏敏度度和和运运行行的的平平滑滑性性等等都都和和滑滑线线电电阻阻的的质质量量有有关。关。n因因此此，除除了了要要求求装装配配牢牢固固外外，对对材材料料的的性性能能要要求求很很高高，尤尤其其对对滑滑线线电电阻阻的的线线性性度度要要求求更更高高，在在0.50.5级级的的仪仪表表中中，希希望望能能把非线性误差控制在把非线性误差控制在0.20.2范围内。范围内。n由由于于工工艺艺上上的的原原因因，R RP P很很难难绕绕制制得得十十分分精精确确，其其数数值值也也不不便便增增减减，为为此此，和和R RP P并并联联一一个个电电阻阻R RB B（称称为为工工艺艺电电阻阻），并并联联后后其其数数值值为为9090，这这样样，把把两两个个电电阻阻作作为为整整体体来来考考虑虑，便便于于统统一一规规格格和和成成批批生产。生产。n量量程程电电阻阻R RMM是是决决定定仪仪表表量量程程大大小小的的电电阻阻。它它的的大大小小由由仪仪表表测测量量范范围围及及所所配配用用的热电偶分度号来决定。的热电偶分度号来决定。n电电阻阻R RMM与与滑滑线线电电阻阻并并联联，R RMM越越大大，它它从从上上支支路路回回路路工工作作电电流流I I1 1中中所所分分流流出出的的电电流流I IMM越越小小，仪仪表表的的量量程程就就越越大大；反反之之，R RMM越小，其量程也就超小。越小，其量程也就超小。n因因此此，如如果果要要制制作作不不同同量量程程的的仪仪表表，只只需需改改变变R RMM、R RG G和和R R4 4的的阻阻值值，滑滑线线电电阻阻R RP P和工艺电阻和工艺电阻R RB B则不需要改变。则不需要改变。n始始端端（下下限限）电电阻阻R RG G的的大大小小取取决决于于测测量量下限的高低。下限的高低。n当当滑滑动动触触点点C C向向左左移移至至滑滑线线电电阻阻的的起起点点F F时时，桥桥路路的的输输出出电电压压U UCDCD应应该该等等于于温温度度为为标标尺尺下下限时的热电势值。限时的热电势值。nR RG G越越大大，在在下下限限时时的的U UCDCD也也越越大大，即即测测量量下下限越高，反之亦然。限越高，反之亦然。3 3、平衡和记录机构、平衡和记录机构 nl-l-可可逆逆电电机机；2-2-传传动动齿齿轮轮；3-3-拉拉丝丝轮轮；4-4-拉拉线线；5-5-导导线线轮轮；6-6-记记录录笔笔与与指指针针；7-7-记记录录纸纸；8-8-卷卷纸纸辊辊；9-9-导导向向辊辊；10-10-收收纸纸辊辊；11-11-储储纸纸辊辊；12-12-滑动触点；滑动触点；13-13-滑线电阻盘滑线电阻盘 二、电子自动平衡电桥二、电子自动平衡电桥n电电子子自自动动平平衡衡电电桥桥是是与与热热电电阻阻配配合合用用以以测测量量和和显显示示温温度度的的，也也可可与与其其他他能能转转换换成成电电阻阻值值变变化化的的变变送送器器、传传感感器器等等配配合合使使用用，测测量量并并显显示示生生产产过过程程中中的的各各种种变变量量，因因而而在在化化工工生生产产中中得得到到了了广广泛泛应应用。用。n电电子子自自动动平平衡衡电电桥桥主主要要由由测测量量桥桥路路、放放大大器器、可可逆逆电电机机、同同步步电电机机等等部部分分构构成成，其其组组成成方方框框图图如如右右图所示。图所示。1 1、平衡电桥的工作原理：、平衡电桥的工作原理：n线路如右图所示。线路如右图所示。n图中图中R Rt t为热电阻，与固为热电阻，与固定电阻定电阻R R2 2、R R3 3、R R4 4组组成电桥，成电桥，E E0 0为电源，为电源，G G为高灵敏度检流计，为高灵敏度检流计，A A、B B为电桥的输出端，为电桥的输出端，R RP P为带刻度的滑线电为带刻度的滑线电阻。阻。n如果刻度值为温度，如果刻度值为温度，则电桥达到平衡（即则电桥达到平衡（即检流计检流计G G中的电流为零）中的电流为零）时，滑动触点时，滑动触点A A所指示所指示的温度就是被测温度。的温度就是被测温度。n当当温温度度为为量量程程下下限限值值时时，R Rt t有有最最小小值值R Rt0t0，滑滑动动触触点点A A应应在在滑滑线线电电阻阻的的最最左左端端。此此时时电电桥桥的的平平衡条件是衡条件是nR R3 3（R Rt0t0R RP P）=R=R2 2R R4 4 （4-14-1）n温温度度升升高高后后，热热电电阻阻由由R Rt0t0增增至至R Rt t=R=Rt0t0RRt t，A A点点必必须须右右移移才才能能使使电电桥桥重重新新平平衡衡，平平衡衡条条件件为为n R R3 3（R Rt0t0+R+Rt t+R+RP P-r-r1 1）=R=R2 2（R R4 4+r+rl l）（4 42 2）n用式用式 （4 42 2）减去式（）减去式（4 41 1）得）得n R R3 3（RRt t-r-r1 1）=R=R2 2r r1 1n整理得整理得n由由上上式式可可以以看看出出：滑滑动动触触点点A A的的位位置置反反映映了了电电阻阻的的变变化化，亦亦即即反反映映了了温温度度的的变变化化，并并且且可可以以看看出出触触点点的的位位移移与与热热电电阻阻的的增增量量呈呈线线性性关系。关系。n自自动动平平衡衡电电桥桥是是用用电电子子放放大大器器取取代代检检流流计计，利利用用被被放放大大的的不不平平衡衡电电压压驱驱动动可可逆逆电电机机，用用可可逆逆电电机机再再带带动动滑滑动动触触点点A A以以使使电电桥桥达达到到平平衡。衡。2 2、电子自动平衡电桥、电子自动平衡电桥 n国国产产的的电电子子自自动动平平衡衡电电桥桥目目前前有有XDXD系系列列（交交流流平平衡衡电电桥桥）和和XQXQ系系列列（直直流流平平衡衡电电桥桥）两两种种。其其中中直直流流电电源源为为1V1V，交交流流电电源源为为6.3V6.3V。n当当采采用用交交流流电电桥桥时时，输输出出的的不不平平衡衡电电压压是是交交流流值值，可可以以省省去去直直流流信信号号变变交交流流的的过过程程直直接接送送到到交交流流放放大大器器，结结构构比比较较简简单单。但但抗抗干干扰扰的的能能力力较较差差。直直流流电电桥桥的的抗抗干干扰扰能能力力强强，精精度较高。度较高。n自动电子平衡电桥的电原理图如下图所示。自动电子平衡电桥的电原理图如下图所示。n电电阻阻R Rnpnp同同自自动动电电子子电电位位差差计计中中的的一一样样，也也是是由由三三个个元元件件所所组组成成（即即R RP P、R RB B、R R5 5r r5 5），R RP P与与 R RB B并并联联后后的的电电阻阻值值为为9090；n R R5 5r r5 5用来调整仪表起始点的刻度，用来调整仪表起始点的刻度，r r5 5、r r6 6作微调用。作微调用。n由由上上图图可可知知，当当R Rt t的的阻阻值值随随被被测测温温度度变变化化时时，电电桥桥失失去去平平衡衡，这这一一不不平平衡衡电电压压从从电电桥桥的的对对角角线线引引至至电电子子放放大大器器进进行行放放大大，然然后后驱驱动动可可逆逆电电机机，由由可可逆逆电电机机带带动动滑滑线线电电阻阻的的滑滑动动触触点点移移动动，以以改改变变上上支支路路两两个个桥桥臂臂阻阻值值的的比比例例，直直到到使使电电桥恢复平衡状态。桥恢复平衡状态。n可逆电机同时带动指针，指示出被测温度值。可逆电机同时带动指针，指示出被测温度值。n当当被被测测温温度度为为仪仪表表刻刻度度的的始始端端时时，热热电电阻阻的的阻阻值最小，滑动触点应移向值最小，滑动触点应移向R RP P的左端。的左端。n当当被被测测温温度度升升至至刻刻度度的的最最大大值值时时，热热电电阻阻的的阻阻值最大，滑动触点应移向值最大，滑动触点应移向R RP P的右端。的右端。n上上图图中中，热热电电阻阻采采用用三三线线制制接接法法，每每根根导导线线电电阻阻为为2 255。如如不不足足2 255，用用外接调整电阻外接调整电阻R R1 1（锰铜电阻）补足。（锰铜电阻）补足。n电桥上、下支路的电流一般均为电桥上、下支路的电流一般均为3mA3mA。n当当用用交交流流电电作作电电桥桥的的电电源源时时，在在电电源源回回路路中中串串入入R R7 7用用以以限限流流，以以保保证证流流过过热热电电阻的电流不超过允许值。阻的电流不超过允许值。第三节第三节 数字式显示仪表数字式显示仪表n模拟式显示仪表中的信号都是随时间连续变模拟式显示仪表中的信号都是随时间连续变化的模拟量，如用热电偶测温度，热电势是化的模拟量，如用热电偶测温度，热电势是连续变化的模拟量。连续变化的模拟量。n其中的测量电桥、放大器等都是模拟电路，其中的测量电桥、放大器等都是模拟电路，与其相应的显示方式是标尺、指针、记录笔与其相应的显示方式是标尺、指针、记录笔画曲线等。画曲线等。n而数字式显示仪表也是先用传感器将待测变而数字式显示仪表也是先用传感器将待测变量如压力、物位、流量、温度等转换成相对量如压力、物位、流量、温度等转换成相对应的物理量，一般为电信号，再经模数转应的物理量，一般为电信号，再经模数转换（换（ADCADC）成数字信号（脉冲信号），由数）成数字信号（脉冲信号），由数字电路处理后直接以数字形式显示被测结果。字电路处理后直接以数字形式显示被测结果。n数数字字式式显显示示仪仪表表的的分分类类方方法法较较多多，按按输输入入信信号号的的形形式式来来分分，有有电电压压型型和频率型两类。和频率型两类。n电电压压型型的的输输入入信信号号是是电电压或电流。压或电流。n频频率率型型的的输输入入信信号号是是频频率、脉冲及开关信号。率、脉冲及开关信号。n如如按按被被测测信信号号的的点点数数来来分分，它它又又可可分分成成单单点点和和多点两种。多点两种。n在在单单点点和和多多点点中中，还还可可以以根根据据仪仪表表所所具具有有的的功功能来分。能来分。一、数字式显示仪表的原理及特一、数字式显示仪表的原理及特点点n数字式显示仪表是直接用数字量显示被测值。数字式显示仪表是直接用数字量显示被测值。n所所以以如如果果是是连连续续变变化化的的模模拟拟量量首首先先要要变变换换成成断断续变化的数字量，（简称续变化的数字量，（简称A AD D转换器）。转换器）。n如如果果输输入入的的信信号号是是数数字字量量，则则直直接接进进行行计计数数显显示，其方框图如下图所示。示，其方框图如下图所示。n生生产产过过程程中中，大大量量的的工工艺艺参参数数（如如压压力力、流流量量、物物位位及及温温度度等等），经经变变送送器器变变换换后后，多多数数是是转转换换成成相相应应的的电电参参量量的的模模拟拟量。量。n因因此此，数数字字式式显显示示仪仪表表所所要要求求的的模模数数转转换换装装置置，通通常常都都是是以以电电压压信信号号作作为为输输入入量量，也也就就是是说说数数字字式式显显示示仪仪表表实实际际上上是以数字式电压表为主体组成的仪表。是以数字式电压表为主体组成的仪表。相对于模拟式仪表，数字式显示相对于模拟式仪表，数字式显示仪表有以下特点：仪表有以下特点：n（1 1）准确度和灵敏度高；）准确度和灵敏度高；n（2 2）测测量量速速度度快快，每每秒秒钟钟从从几几十十次次到到上上百万次；百万次；n（3 3）仪仪表表的的量量程程和和被被测测量量的的极极性性可可以以自自动动转转换换，自自动动检检查查故故障障、报报警警以以及及完完成成指定的逻辑程序；指定的逻辑程序；n（4 4）可以方便地实现多点测量；）可以方便地实现多点测量；n（5 5）可以与计算机配合，给出一定形式）可以与计算机配合，给出一定形式的编码输出。的编码输出。二、模数转换二、模数转换n模数转换是数字式显示仪表的重要组成部分。模数转换是数字式显示仪表的重要组成部分。n其主要任务是使连续变化的模拟量转换成与其成其主要任务是使连续变化的模拟量转换成与其成比例的、断续变化的数字量，便于进行数字显示。比例的、断续变化的数字量，便于进行数字显示。要完成这一任务必须用一定的计量单位使连续量要完成这一任务必须用一定的计量单位使连续量整量化，以便得到近似的数字量。整量化，以便得到近似的数字量。n计量单位越小，整量化数字的误差也就越小，也计量单位越小，整量化数字的误差也就越小，也就越接近连续量的实际值。就越接近连续量的实际值。n模数转换的过程如下图所示。模数转换的过程如下图所示。n图图（a a）为为模模拟拟式式仪仪表表的的指指针针读读数数与与输输入入电电压压的的关关系系，图图（b b）是是将将这这种种关关系系进进行行了了整整量量化化，用用折折线线代代替替了了图图（a a）中中的的直直线。线。n很很显显然然，分分割割的的阶阶梯梯（即即一一个个量量化化单单位位）越越小小，转转换换精精度度就就越越高高，但但又又同同时时要要求求模模数数转转换换装装置置的的频频率率响响应应、前前置置放放大大器的稳定性等也越高。器的稳定性等也越高。n目目前前使使模模拟拟量量整整量量化化的的方方法法很很多多，但但常常用的有以下三类。用的有以下三类。n（1 1）时间间隔数字转换。）时间间隔数字转换。n（2 2）电压数字转换（）电压数字转换（V VD D转换）。转换）。n（3 3）机机械械量量（直直线线位位移移或或角角度度等等）数数字转换。字转换。n实际上，经常是把非电量先转换成电压，实际上，经常是把非电量先转换成电压，然后再由电压转换成数字，所以然后再由电压转换成数字，所以A AD D转转换的重点是换的重点是V VD D转换。转换。nV VD D转换的方法也很多，如双积分型转换的方法也很多，如双积分型（间接法）、逐次比较型（直接法）等。（间接法）、逐次比较型（直接法）等。三、电子计数器三、电子计数器n计计数数器器通通常常由由多多个个双双稳稳态态触触发发器器串串联联而而成成。可可以以对对接接受受的的脉脉冲冲数数进进行行逢逢十十进进一一的的累累计计。另另外外，还还能能通通过过译译码码器器将将其其译译成成十十个个状状态态（0 09 9），驱驱动动数数码码管管，将将被被测测数数据据显显示示出来。出来。四、显示器四、显示器n在在数数字字式式显显示示仪仪表表中中，测测量量结结果果都都是是以以数数字字的的形形式式直直接接显显示示的的。数数字字显显示示的的方方式式很很多多，如如半半导导体体数数码码管管显显示示器器、辉辉光光数数码码管管显显示示器器、液液晶晶显显示示器器等等。下下面面介介绍半导体数码管显示器。绍半导体数码管显示器。n半半导导体体数数码码管管的的基基本本元元件件多多采采用用磷磷砷砷化化镓镓做做成成的的PNPN结结，当当外外加加正正向向电电压压时时，能能发发出出清清晰晰的的光线。光线。n单单个个PNPN结结可可以以封封装装成成发发光光二二极极管管，如如右右图图所所示示；多多个个PNPN结结可可以以分分段段封封装装成成半半导导体体数数码码管管，其管脚排列如下图所示。其管脚排列如下图所示。n半导体数码管分为半导体数码管分为7 7个字段，每段为一发个字段，每段为一发光二极管。光二极管。n其字型结构如右图所其字型结构如右图所示，选择不同的字段示，选择不同的字段发光，可以显示出不发光，可以显示出不同的字型。同的字型。n如当如当 a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g 七个字段全亮七个字段全亮时，显示数字时，显示数字8 8；a a、b b、c c三个字段亮时，三个字段亮时，显示数字显示数字7 7。五、数字式显示仪表的基本组成五、数字式显示仪表的基本组成n数字式显示仪表的种类很多。数字式显示仪表的种类很多。n现以热电偶数字显示温度计为例，如下图所示，现以热电偶数字显示温度计为例，如下图所示，它可以接受各种热电偶所给出的热电势；直接它可以接受各种热电偶所给出的热电势；直接以四位或五位数字显示出相应的温度值；并能以四位或五位数字显示出相应的温度值；并能给出所测温度给出所测温度lmVlmV的模拟电压供温度调节的模拟电压供温度调节仪用。仪用。第四节第四节 新型显示记录仪表新型显示记录仪表n现现代代工工业业控控制制领领域域和和电电子子信信息息技技术术领领域域的的飞飞速速发发展展，使使得得以以CPUCPU为为核核心心的的新新型型显显示示记记录录仪仪表表被被广广泛泛地地应应用用到到化化工工、炼炼油等各行各业中。油等各行各业中。n进进入入2020世世纪纪9090年年代代以以后后，一一种种新新型型显显示示记录仪表记录仪表无纸、无笔记录仪无纸、无笔记录仪问世。问世。一、概述一、概述n无无纸纸、无无笔笔记记录录仪仪是是一一种种以以CPUCPU为为核核心心采采用用液液晶晶显显示示的的记记录录仪仪，无无机机械械传传动动、纸纸和和笔笔。直直接接将将记记录录信信号号转转化化为为数数字字信信号号，然然后后送送到到随随机机存存储储器器进进行行保保存存，并并在在大大屏屏幕幕液液晶晶显显示示屏屏上上显显示示出来。出来。n记记录录信信号号由由工工业业专专用用微微处处理理器器（CPUCPU）进进行行转转化化、保保存存和和显显示示，所所以以可可随随意意放放大大、缩缩小小地地显显示示在在显显示示屏屏上上，观观察察、记记录录信信号号状状态态极极为为方方便便。必必要要时时还还可可以以将将记记录录曲曲线线或或数数据据送送往往打打印印机机打打印或送往微型计算机保存和进一步处理。印或送往微型计算机保存和进一步处理。n该该仪仪表表的的输输入入信信号号种种类类多多，可可以以与与热热电电偶偶、热热电电阻阻、辐辐射射感感温温器器或或其其他他产产生生直直流流电电压压、直直流流电电流流的的变变送送器器相相配配合合。对对压压力力、流流量量、液液位位、温温度度等等工工艺艺参参数数进进行数字记录和数字显示；行数字记录和数字显示；n可可以以对对输输入入信信号号进进行行组组态态或或编编程程，并并有有报警功能。报警功能。二、无纸、无笔记录仪的原理二、无纸、无笔记录仪的原理及组成及组成n该仪表采用工业专用微处理器（该仪表采用工业专用微处理器（CPUCPU），可实现），可实现全数字采样、存贮和显示等。全数字采样、存贮和显示等。n其原理方框图如下图所示。其原理方框图如下图所示。n（1 1）模模-数数（A AD D）转转换换器器:将将所所记记录录的的模模拟拟信信号号转转换换为为数数字字量量以以便便于于CPUCPU进进行行运运算算处处理理。该该记记录录仪可同时接仪可同时接1 18 8个模拟量。个模拟量。n（2 2）CPU:CPU:用用来来对对各各种种数数据据进进行行采采集集和和处处理理，并并对对其其进进行行放放大大或或缩缩小小，还还可可以以送送到到液液晶晶显显示示屏屏显显示示，也也可可以以送送至至随随机机存存贮贮器器（RAMRAM）存存贮贮，并并可可与与设设定定的的上上、下下限限信信号号进进行行比比较较，如如果果越越限限便便发发出出报报警警信信号号。CPUCPU作作为为该该记记录录仪仪的的核核心心，一一切切关关于数据计算和处理的功能均由它来承担。于数据计算和处理的功能均由它来承担。n（3 3）随随机机存存贮贮器器（RAMRAM）:用用来来存存贮贮 CPUCPU处处理理过过的的数数据据。根根据据采采样样时时间间的的不不同同，可可以以保保存存3 3170170天天的的历历史史数数据据。由由于于记记录录仪仪内内有有备备用用电电池池供供电电，所所以以停停电电时时也也能能保保证证所所有有记记录录数数据据和和组组态态信信号号不不会因掉电而丢失。会因掉电而丢失。n（4 4）只只读读存存贮贮器器（ROMROM）:其其中中有有固固化化程程序序，用用来来指指挥挥CPUCPU完完成成各各种种功功能能的的操操作作，只只要要接接上上电源，电源，ROMROM中的程序就能使中的程序就能使CPUCPU开始工作。开始工作。n（5 5）显显示示控控制制器器:用用来来将将CPUCPU内内的的数数据据显显示示在在液晶显示屏上。液晶显示屏上。n（6 6）键键盘盘控控制制器器:操操作作人人员员通通过过键键盘盘控控制制器器输输入操作信号至入操作信号至 CPUCPU，使，使 CPUCPU按照要求工作。按照要求工作。n（7 7）报报警警输输出出电电路路:当当所所记记录录的的数数据据越越限限（越越过过上上限限或或低低于于下下限限）时时，CPUCPU就就能能及及时时发发出出报报警信号，由报警电路产生报警输出。警信号，由报警电路产生报警输出。n（8 8）时时钟钟电电路路:记记录录仪仪所所需需的的记记录录时时间间间间隔隔、时标或日期均由时钟电路产生，送给时标或日期均由时钟电路产生，送给CPUCPU。n该该记记录录仪仪内内还还配配有有打打印印控控制制器器和和通通讯讯控控制制