单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化工仪表及自动化,第四章 显示仪表,内容提要,概述,模拟式显示仪表,自动电子电位差计,自动电子平衡电桥,数字式显示仪表,数字式显示仪表的特点及分类,数字式显示仪表的基本组成,新型显示仪表,无笔、无纸记录仪,虚拟显示仪表,1,概述,显示仪表：,凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表。,显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和,各种测量元件或变送单元,配套使用；又能与,控制单元,配套使用，,分类,模拟式显示仪表,数字显示仪表,屏幕显示仪表,2,第一节 模拟式显示仪表,一、自动电子电位差计,电子电位差计,是用来测量直流电压信号的，凡是能转换成毫伏级直流电压信号的工艺变量都能用它来测量。,1.,手动电位差计,工作原理,根据平衡法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，被测电势就等于已知的标准电势。,图,4-1,电压平衡原理图,测量时，可调节滑动触点,C,的位置，使,同时有,3,第一节 模拟式显示仪表,4,2.,自动电子电位差计的工作原理,根据这种电压平衡原理来进行工作。,特点,用可逆电动机及一套机械传动机构代替了人手进行电压平衡操作；,用放大器代替了检流计来检测不平衡电压并控制可逆电机的工作。,图,4-2,电子电位差计原理图,电子电位差计既保持了手动电位差计测量精度高的优点，而且无须用手去调节就能自动指示和记录被测温度值。,结论,第一节 模拟式显示仪表,5,3.,自动电子电位差计的测量桥路,图,4-3,电位差计测量桥路原理图,图,4-2,电子电位差计原理图,（,1,）冷端温度补偿问题,举例,用镍铬,-,镍硅热电偶测量温度，其热端温度不变，而冷端温度从,升高到,25,，这时热电势将降低,mV,，仪表指针会指示偏低。,第一节 模拟式显示仪表,如果把,R,做成随温度变化的电阻，且在温度从,0,升高到,25,时，其阻值变化量,R,2,0.5,，这时，电阻,R,2,上的电压降,U,DB,也增大，,U,DB,R,2,I,2,1mV,。为了统一规格，上支路的电流规定为,4mA,（或,2mA,），下支路电流规定,2mA,（或,1mA,）。因为测量桥路的补偿电压,U,CD,U,CB,U,DB,，现在,U,DB,增加了,1mV,，那么,U,CD,就会减少,1mV,，此时滑动触点,C,的平衡位置不需变化。由于,U,CD,的变化与热电势的变化相等，故能起到温度补偿作用，使仪表的指示值基本不受冷端温度变化的影响。,6,第一节 模拟式显示仪表,7,（,2,）量程匹配问题,图,4-4 XW,系列电位差计测量桥路原理图,R,2,冷端补偿铜电阻；,R,M,量程电阻；,R,B,工艺电阻；,R,P,滑线电阻；,R,4,终端电阻（限流电阻）；,R,3,限流电阻；,R,G,始端电阻；,E,稳压电源,1V,；,I,1,上支路电流,4mA,；,I,2,下支路电流,2mA,R,2,铜电阻,装在仪表后接线板上以使其和热电偶冷端处于同一温度。,下支路限流电阻,R,3,它与,R,2,配合，保证了下支路回路的工作电流为,2mA,。,上支路限流电阻,R,4,把上支路的工作电流限定在,4mA,。,滑线电阻,R,P,仪表的示值误差、记录误差、变差、灵敏度以及仪表运行的平滑性等都和滑线电阻的优劣有关。,量程电阻,R,M,决定仪表量程大小的电阻。,始端（下限）电阻,R,G,大小取决于测量下限的高低。,第一节 模拟式显示仪表,8,4.,自动电子电位差计的结构,测量桥路,放大器,可逆电机,指示机构,记录机构,图,4-5,电子电位差计方框原理图,第一节 模拟式显示仪表,二、自动电子平衡电桥,9,1.,平衡电桥测温原理,利用平衡电桥来测量热电阻变化。,图,4-6,平衡电桥,当被测温度为下限时，,R,t,有最小值,R,t0,，滑动触点应在,R,P,的左端，此时电桥的平衡条件是,（,4-3,）,第一节 模拟式显示仪表,滑动触点,B,的位置就可以反映电阻的变化，亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。,结论,当被测温度升高后的平衡条件是,（,4-4,）,用式（,4-4,）减式（,4-3,），则得,（,4-5,）,10,第一节 模拟式显示仪表,11,2.,自动电子平衡电桥,图,4-7,自动平衡电桥结构原理图,图,4-8,自动电子平衡电桥方框图,为了准确地指示出被测温度的数值，将热电阻的连接采用三线制接法，并加外接调整电阻。,第一节 模拟式显示仪表,12,3.,自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较,相同处,与这两种仪表配套的测温元件（热电偶、热电阻）在外形结构上十分相似。,仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、同步电机及指示记录部分都是完全相同的。,第一节 模拟式显示仪表,不同处,它们的输入信号不同。,两者的作用原理不同。,当用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题；而用热电阻配电子平衡电桥测温时，则不存在这个问题。,测温元件与测量桥路的连接方式不同。,13,第一节 模拟式显示仪表,其他模拟式显示仪表：,动圈式显示仪表,采用灵敏度较高的磁电系测量机构将被测信号转换为指针的角位移，实质上是一种利用偏差法测量电流的仪表。,光柱式显示仪表,将输入信号通过由许多发光二极管组成的光柱显示出来，具有显示醒目、形象直观、精度稳定的特点。,14,第二节 数字式显示仪表,一、数字式显示仪表的特点及分类,特点,清晰直观、读数方便、不会产生视差。,线路简单、可靠性好、耐振性好。,有利于制造、调试和维修，降低生产成本。,分类,按输入信号的形式来分，有电压型和频率型两类。,按被测信号的点数来分，它又可分成单点和多点两种。,根据仪表所具有的功能，又可分为数字显示仪、数字显示报警仪、数字显示输出仪、数字显示记录仪以及具有复合功能的数字显示报警输出记录仪等,15,第二节 数字式显示仪表,图,4-9,数字式显示仪表分类图,16,第二节 数字式显示仪表,二、数字式显示仪表的基本组成,17,图,4-10,数显仪表组成结构,1.,信号变换电路,2.,前置放大电路,3.,非线性校正或开方运算电路,4.,模数转换电路（,A,D,转换）,5.,标度变换电路,6.,数字显示电路及光柱电平驱动电路,7.,V,I,转换电路和控制电路,第三节 新型显示仪表,一、无笔、无纸记录仪,18,1.,概论,以,CPU,为核心采用液晶显示的记录仪，直接把记录信号转化成数字信号后，送到随机存储器加以保存，并在大屏液晶显示屏上加以显示。,2.,无笔、无纸记录仪的原理和组成,图,4-11,无笔、无纸记录仪的原理方框图,第三节 新型显示仪表,二、虚拟显示仪表,利用计算机强大的功能来完成显示仪表所有的工作,。,结构,比较简单，仅由原有意义上的采样、模数转换电路通过输入通道插卡插入计算机即可。,特点,在计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表。,19,END,