热工测量及仪表-第4章-显示仪表

刘玉长第四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第五节仪表防爆知识刘玉长显示仪表：凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表。一、定义显示仪表是指接收检测元件(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。第一节概述刘玉长典型工业自动检测仪表控制系统结构图刘玉长3刘玉长第一节概述二、分类显示仪表按使用的能源分为气动显示仪表和电动显示仪表；按显示方式可以分为模拟式、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。刘玉长显示仪表4第一节概述刘玉长模拟式显示仪表就是用标尺、指针、曲线等方式显示和记录被测变量的测量值。模拟式显示仪表工作可靠，价格低廉，能满足一定的精度要求，但结构复杂，读数不直观，重现性差。测量仪表传感器被测变量Y测量值Z显示仪表（去控制室）第二节模拟式显示仪表刘玉长1.动圈式显示仪表动圈表可以与热电偶、热电阻、压力变送器、差压变送器及流量变送器相配合，用来指示工业对象的温度、压力和流量参数，也可以对直流毫伏信号进行显示。各种被测参数只要通过传感器或变送器转换成相应的电信号，就可由动圈表直接进行显示。在动圈表中增加一些附加控制电路，还可以实现报警及控制功能。动圈表型号意义：XCZ：显示、磁电、指示XCT：显示、磁电、控制使用时的注意事项：注意配套使用；适当调整外接电阻；运输时，短路保护。动圈式显示仪表刘玉长动圈式显示仪表的外型~220v动圈制动盘后接线示意图XCZ-101(与热电偶配套）XCZ-102（与热电组配套）刘玉长（一）XCZ-101型动圈式显示仪表的工作原理（1）结构动圈式显示仪表由动圈、张丝、磁铁、指针、表盘五部分组成。NS+-015X10°Cxcz--102R并R热mVR串刘玉长（2）工作原理根据电磁感应原理，当有mV信号加在动圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出温度的大小。刘玉长设指针移动的角位移为αUR总α=KII==E(t,t0)R内+R外R内=R动+R串+R热R并R外=R热偶+R补+R连+R调=15Ω刘玉长（3）电路中各电阻的作用R串：R串电阻值较大，使动圈的电阻值随温度变化而引起的测量误差相对R串较小，以至于可忽略不计，目的是减小测量显示误差。R调：热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数，调整R调使R外=15Ω刘玉长R热敏与R并：R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低，此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减少，与R并并联后的电阻值会更小，其作用是自动补偿R动随温度变化的特性，使回路中总电阻值保持不变。刘玉长反应容器~220v补偿器R调热电偶与动圈表配套使用实际连线刘玉长（二）XCZ-102型动圈式显示仪表的工作原理由动圈表的工作原理可知，动圈表实际上是一个毫伏计，即测量电压的大小并加以显示的。热电偶恰好将被测温度转换成mV信号的大小，可直接和动圈表相连显示其温度，但热电阻是将温度转换成电阻的大小，不能直接送到动圈表上加以显示，必须先经过一个桥路将电阻的大小转换成mV信号的大小再和动圈表连接。因此XCZ-102型动圈式显示仪表与XCZ-101型动圈式显示仪表相比，在结构上应多了一个电桥。刘玉长+U=220v—R13R11RtR4R12R2R1R3动圈表ab（1）工作原理热电阻调整电阻桥路电阻刘玉长R3×(R1+R11+Rt0)=R4×(R2+R12)当t=0℃时,电桥平衡，Rt=Rt0Ua=Ub,Uab=Ua-Ub=0由于加在动圈两端的电压为0，所以动圈表指针指在0的位置；刘玉长t=0℃,升高时,电桥失去平衡，Rt0增大ΔRt，R3×(R1+R11+Rt0+ΔRt，)=R4×(R2+R12)Ua=Ub,Uab=Ua-Ub=0由于加在动圈两端的电压不为0，所以动圈表指针指在相应的位置上。刘玉长（2）热电阻的三线制接法1）什么是三线制的接法？从热电阻本身引出三根线。其中两根将热电阻连接在电桥的桥臂上。另一根连到电桥电源的负极上。刘玉长2）为什么采用三线制接法因为热电阻安装在测量现场，动圈表安装在控制台或控制室，两者之间要通过连接导线连接，而连接导线容易受环境温度的影响引起导线电阻值的变化。当连接在两个桥臂上时，其变化可以互相抵消一部分。从而减小对仪表读数的影响。刘玉长~220v动圈制动反应容器热电阻与动圈表配套使用实际连线刘玉长+U=220v—R13R11RtR4R12R2R1R3动圈表ab1.R1+R11+R连1=5Ω2.R2+R12+R连2=5Ω3.R13+R连3=5Ω调整电阻的作用与大小刘玉长（3）动圈式显示仪表使用注意事项1、型号要匹配动圈式显示仪表分为XCZ-101和XCZ-102两种类型，每种类型又分为好几个型号，一定要注意动表的型号和热电偶、热电阻的型号匹配。2、冷端补偿与三线制热电偶和动圈表之间要考虑冷端补偿问题；热电阻和动圈表之间要考虑三线制接法问题。3、调整电阻调整R调，一定要保证热电偶的R外=15Ω；保证热电阻的各支路R外=5Ω。刘玉长2.自动平衡式显示仪表自动平衡显示仪表工作原理图自动平衡式显示仪表第二节模拟式显示仪表刘玉长自动平衡显示仪表工作原理图刘玉长（1）自动平衡电子电位差计电位差计是用来测量电势或电位的,当它与热电偶配合时,可以用来测量和显示温度。自动平衡式显示仪表刘玉长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。结论热电偶测量桥路放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源电子电位差计原理方框图（1）自动平衡电子电位差计刘玉长自动电子电位差计的测量桥路XW系列电位差计测量桥路原理图（1）自动平衡电子电位差计刘玉长桥路中各电阻的作用(a)滑线电阻RP与工艺电阻RB改变滑动触点在RP上的位置,可以产生不同的桥路输出电压以平衡热电偶的热电势。(b)始端(下限)电阻RGRG的大小取决于测量下限的高低。(c)量程电阻RMRM是决定仪表量程大小的电阻。它的大小由仪表测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。（1）自动平衡电子电位差计刘玉长(e)冷端温度补偿电阻R2降低了测量误差。nPGRRIER14(d)上支路限流电阻R4把上支路的工作电流限定在4mA。(f)下支路限流电阻R3它与R2配合，保证了下支路回路的工作电流为2mA。223RIER刘玉长（a）平衡电桥测温原理利用平衡电桥来测量热电阻变化。图5-4平衡电桥当被测温度为下限时，Rt有最小值Rt0，滑动触点应在RP的左端，此时电桥的平衡条件是4230RRRRRPt（1）（2）电子自动平衡电桥刘玉长滑动触点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142130rRRrRRRRPtt当被测温度升高后的平衡条件是（2）ttRRRRrrRRrRR323112313用式（2）减式（1），则得（3）刘玉长（2）自动电子平衡电桥电子平衡电桥原理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。自动平衡电桥工作原理刘玉长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。刘玉长不同处它们测量的电量形式不相同。两者的作用原理不同。测温元件与测量桥路的连接方式不同。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。刘玉长3.声光式显示仪表声光式显示仪表是以声音或光柱的变化反映被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变化的仪表。XXS-10型闪光报警仪第二节模拟式显示仪表刘玉长第三节数字式显示仪表一、概述数字式显示仪表是把与被测参数成一定函数关系的连续变化的模拟量，变换为断续的数字量显示的仪表。数字式显示仪表与模拟式显示仪表相比，具有测量准确度高、显示速度快以及没有读数误差等优点，在需要时，还可输出数字量与数字计算机等装置联用，因而在现代测量技术中得到广泛应用。刘玉长(一)数字式显示仪表的分类按输入信号的不同，数字式显示仪表可分为电压型(输入连续的电压或电流信号)频率型(输入连续可变的频率或脉冲序列信号)；按使用场合不同，数字式显示仪表可分为实验用和工业用两类。(二)数字式显示仪表的性能指标数字式显示仪表的主要性能指标有：量程；分辨率；准确度。此外还有响应时间、数据输出、绝缘电压、环境要求等指标。(三)数字式显示仪表的特点刘玉长二、数字显示仪表的构成数字式显示仪表是由前置放大器、模拟-数字信号(A/D)转换器、非线性补偿器、标度变换以及显示装置等部分组成。由检测元件送来的电流或电压信号，经前置放大器放大，然后经A/D转换器转换成数字量信号，最后由数字显示器显示其读数。模-数转换、非线性补偿和标度变换是数字式显示仪表的三要素，其核心环节是模-数转换器。数字式显示仪表组成框图刘玉长模拟显示的特点：直观光柱显示的特点：一目了然刘玉长智能数显仪表AXM系列智能显示仪表，主芯片采用OFP封装的小型化表面帖装大规模集成电路，片内带硬件看门狗及10位A／D、D／A；能够直接控制14位LED显示(每位8段)；具有3路模拟量输入、3路模拟量输出、3个开关量输入、5个开关量输出。刘玉长XD900智能数显表刘玉长测量精度：数显0.5级，光柱1级报警功能：上限、下限可任意设置，报警继电器输出256VAC/1A、输出一组24V/50mA直流电源，专供变送器用电源：220VAC/50Hz功耗：小于4W刘玉长XMZ系列数字显示仪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系列数字显示仪刘玉长图像显示特点:能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。刘玉长带RS-232接口的万用表及图像显示特点:能在计算机中存储测量到的波形及数据，可随时重放，价格适中。刘玉长记录仪主要用来记录被检测对象的动态变化过程。刘玉长1.无纸记录仪以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。无笔、无纸记录仪的原理方框图第四节其他显示仪表简介刘玉长无纸记录仪有纸记录仪无纸记录仪显示界面1.无纸记录仪刘玉长无笔、无纸记录仪的特点：①液晶全动态显示,并有背光功能。②输入信号多样化,并以工业专用微处理器CPU为核心,从而实现了高性能、多回路的监测,并随意放大、缩小地显示在显示屏上。③无纸、无笔、无墨水,无一切机械转动结构,无需日常维护。④精度高：实时显示,±0.2%;曲线及棒图显示,±0.5%。⑤具有与上位机通讯的标准,可靠性高,价格与一般记录仪相仿。1.无纸记录仪刘玉长无纸记录仪SWP-SSR无纸记录仪是智能化的多功能二次仪表，适合于对各种过程参量进行监测，控制，记录与数据远传。刘玉长1、可接受多路被测信号，根据用户设定要求完成从信号采集，控制，记录，追忆到传送的全过程。2、可直接与