Transcript 第四章显示仪表
4 显示仪表 本章内容： 4.0 显示仪表概述 4.1 模拟式显示仪表 4.2 数字式显示仪表 4.3 新型显示仪表 4.0 显示仪表概述 功能：对各种检测变量进行显示、记录 类型： •模拟式显示仪表 •数字式显示仪表 •新型显示仪表 (1) 模拟式显示仪表 原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化 学量）变换成另一物理量，此物理量随被测变量的 变化作相应变化，这种变化是对被测变量的模拟。 方式：利用标尺、指针、曲线等方法 组成：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示 记录机构 特点：工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量 值的变化趋势 缺点：结构较复杂， 读数不够直观，测量速度不够 迅速，测量重现性不好 (2) 数字式显示仪表 功能：直接用数字量显示或以数字形式记录打印被 测变量值的仪表。可以和多种传感器配合测量、显 示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报 警及实现生产过程自动控制。 方式：数字式 组成：由一些必要电路组成，没有模拟式显示仪表 中所必需的机械运动机构。模/数转换器 特点：显示清晰直观，无读数视差。测量和显示速 度、测量准确性高，重现性好。 (3) 新型显示仪表 特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技 术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处理、 显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学 运算等多个或全部功能集合于一体 4.1 模拟式显示仪表 4.1.1 电子电位差计——配热电偶 功能：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器 配接，可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信 号的工艺变量。 原理：电压补偿原理 型号：用XW系列来命名，X表示显示仪表，W表示 直流电位差计。XW类型：小型长图显示、大型长图显示、圆图显示等。 电压补偿原理 用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的电流 等于零。用这种方法测量电压比较精确，因为没有电 流通过测量线路，也就不存在线路电阻影响问题。 E I C RP RG B A W C G - + I1 - R4 G + B A + I2 R2 R3 D - UX 电压测量系统 测量桥路原理图 UX 用电子放大器代替检流计，驱动可逆电机， 通过一套机械传动机构带动滑动触点C，测量 结果就可自动完成了。 4.1.2 电子自动平衡电桥——配热电阻 功能：对能转换成电阻值的各种变量进行测量、显 示、记录。 原理：电桥平衡原理 型号：根据输出电压 XD系列——交流平衡电桥 XQ系列——直流平衡电桥 电桥平衡原理 在量程起点： 始 r1 B r2 终 RP R4 Rt G 温度升高后： E + R3 ( Rt 0 RP ) R2 R4 - R3 R2 A 平衡桥路原理图 R3 ( Rt 0 Rt RP r1 ) R2 (R4 r1 ) 两式相减整理得： R3 r1 Rt R2 R3 r1与ΔRt成正比关系，即滑动触点B的位置反映了电阻 的变化，也即反映了温度的变化。 如果将检流计换成电子放大器，利用放大 后的不平衡电压去驱动可逆电机，使可逆电 机带动滑动触点B以达到电桥平衡，这就是电 子自动平衡电桥的工作原理，见下图。 热电阻Rt采用三线制接法，规定每根导线电 阻是2.5Ω。RP为滑线电阻，RP与RB并联后的 电阻值为90Ω，R5为量程电阻，R6为调整仪表 起始刻度的电阻。当测量温度在量程起点时 调整R6，使滑动触点移到滑线电阻最左端；当 测量温度在量程终点时调整R5，使滑动触点 移到滑线电阻最右端。R4为限流电阻，它决定 了上支路电流的I1大小。 4.2 数字式显示仪表 4.2.0 概述 数显仪表用数码管显示测量值或偏差值，清晰直 观，读数方便，不会产生视差。数显仪表普遍采用中、 大规模集成电路，线路简单，可靠性好，耐振性强。 由于仪表采用模块化设计方法，即不同品种的数显仪 表都是由为数不多的、功能分离的模块化电路组合而 成，因此有利于制造、调试和维修，降低生产成本。 数显仪表品种繁多，配接灵活，可输入多种类型测量 信号，输出统一标准的电流信号（0~10mA直流电流或 4~20mA直流电流）和报警信号。仪表具有非线性校正 及开方运算电路，配接热电偶测温时具有冷端温度补 偿功能，配接热电阻时考虑了外线电阻的补偿，配接 差压变送器测流量时可直接显示流量值。 4.2.1 分类 (1)按功能：显示型、显示报警型、显示调节型、巡 回检测型 (2)按输入信号形式：电压型、频率型 (3)按输入信号的点数：单点和多点 (4)按显示位数：3位半、4位半等多种。半位显示是 指最高位是0或1。 (5)按测量速率：低速型（每秒钟测量几次到几十 次）、中速型（每秒钟测量几十次到几百次）、高 速型（每秒钟测量千次以上）。 4.2.2 主要技术指标 (1)显示方式： 3位半或4位半数码管显示 (2)分辨率：仪表末位数改变一个字时所代表的输入 信号值，表明仪表所能显示被测参数的最小变化量。 (3)精度等级： 0.2级或0.5级 (4)输入阻抗：仪表在工作状态下呈现在仪表两输入 端之间的等效阻抗，一般在10MΩ以上。 另外，还有采样速率、干扰拟制系数等 4.2.3 基本组成 工艺变量 信号变换 （热电势） （热电阻） 前置放大 非线性校 正或开方 运算 标度变换 V/I 转换 电流信号 控制电路 继电器触点动作 或电流信号 （电压） （电流） 数字显示 A/D 转换 光柱电平驱动 数显仪表的组成框图 光柱显示 4.2.3 数字模拟混合记录仪 将数字式、模拟式显示记录仪表的优点相结合，取 长补短。框图见下图： 4.3 新型显示仪表 4.3.0 概述 当前的显示仪表是涉及微处理技术、新型显 示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术， 把信号检测处理、显示、记录、数据储存、通讯、 控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一 体的新型仪表。它使用方便，观察直观，功能丰 富，可靠性高 4.3.1 显示仪表的发展动态 4.3.2 无纸记录仪 特点：以CPU为核心，控制数据的采集、显示、打 印、存储、报警等，采用液晶显示装置，完全摈弃 了传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价 格并不高。 4.3.3 虚拟显示仪表 特点：利用计算机来完成显示仪表所有的工作。在 计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表，如 仪表面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机 键盘、鼠标或触摸屏进行操作。