06 第6章 显示仪表.pptx

第1页：第六章封面

第六章封面

化工仪表及自动化第六章显示仪表

第2页：第六章内容提要

第六章内容提要

• 模拟式显示仪表
• 自动平衡电子电位差计
• 电子自动平衡电桥
• 数字式显示仪表
• 数字式显示仪表的原理及其特点
• 模-数变换器
• 电子计数器
• 显示器
• 数字式显示仪表的基本组成
• 数字模拟混合记录仪
• 新型显示仪表
• 无纸记录仪
• 虚拟显示仪表

第3页：显示仪表概述

显示仪表概述

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。分类模拟式显示仪表数字显示仪表屏幕显示仪表

第4页：自动平衡电子电位差计

自动平衡电子电位差计

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。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

第5页：电子电位差计原理图

电子电位差计原理图

图6-1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图

4

• 6-2电子电位差计原理方框图

第6页：测量桥路原理图

测量桥路原理图

图6-3XW系列电位差计测量桥路原理图

52.自动电子电位差计的测量桥路

第7页：桥路中各电阻的作用

桥路中各电阻的作用

• 1)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。
• (2)始端(下限)电阻RGRG的大小取决于测量下限的高低。
• (3)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

第8页：限流与补偿电阻

限流与补偿电阻

• 5)冷端温度补偿电阻R2降低了测量误差。
• (4)上支路限流电阻R4把上支路的工作电流限定在4mA。
• （6-1）(6)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。
• （6-2）

第9页：例6-1 电位差计量程计算

例6-1 电位差计量程计算

图6-4是电位差计测量桥路。已知E=；图6-4电位差计测量桥路解：根据镍铬-镍硅热电偶分度表(第五章附录三)查得

• 1V；
• I1=4mA；
• I2=2mA；
• R2=5.33Ω；
• RP∥RB=90Ω。
• 试根据测温要求确定桥路中的其他电阻值。
• 400～900℃对应的热电势为16.395～37.325mV

• 6-1用镍铬-镍硅热电偶配电子电位差计测量某炉温,温度的测量范围在400~900℃。

第10页：例6-1冷端补偿说明

例6-1冷端补偿说明

2的存在,实现了冷端温度的全补偿,故冷端温度的变化对热电势的影响可以不予考虑。当温度在测量下限400℃时,滑动触点移至滑线电阻的最左端,此时根据得根据测量范围的要求,滑线触点由滑线电阻的最左端移至最右端,电压差应为

第11页：例6-1等效电阻计算

例6-1等效电阻计算

阻RnP应为已知RP∥RB=90Ω,可求得RM≈5.55Ω。根据式(6-2),可得

第12页：例6-1计算的注意

例6-1计算的注意

• 时,还要考虑许多实际的情况,例如滑线电阻RP的两端一般是移不到头的。
• 所以在计算RG、R4时必须考虑这种情况。
• 注意

第13页：平衡电桥测温原理

平衡电桥测温原理

图6-5平衡电桥当被测温度为下限时，Rt有最小值Rt

12（1）平衡电桥测温原理利用平衡电桥来测量热电阻变化。0，滑动触点应在RP的左端，此时电桥的平衡条件是（6-3）

第14页：滑动触点与温度变化

滑动触点与温度变化

• ，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（6-4）用式（6-4）减式（6-3），则得（6-5）

第15页：自动电子平衡电桥

自动电子平衡电桥

图6-7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。图

14（2）自动电子平衡电桥

• 6-6自动平衡电桥工作原理

第16页：两种仪表的相同处

两种仪表的相同处

• 15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17页：两种仪表的不同处

两种仪表的不同处

• 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

第18页：数字式显示仪表的原理

数字式显示仪表的原理

图6-8数字式显示仪表方框图

17数字式显示仪表是能将被测的连续电量(模拟量)自动地变成断续量,然后进行数字编码,并将测量结果以数字显示的电测仪表。A/D变换器电子计数器显示器模拟量数字量读出

第19页：数字式显示仪表的特点

数字式显示仪表的特点

• 、不会产生视差。
• 测量速度快，从每秒几十次到每秒上百万次;
• 仪表的量程和被测量的极性可自动转换,可自动检查故障、报警以及完成指定的逻辑程序;
• 可以方便地实现多点测量;
• 可以与电子计算机配合,给出一定形式的编码输出。
• 特点

第20页：模-数变换器

模-数变换器

• 变换成断续的数字量。
• 主要任务主要有间接法和直接法两种。
• 工作方法

第21页：电子计数器

电子计数器

图6-9时间间隔测量原理框图

换时,是先将模拟量转换为与之对应的时间间隔或频率,然后必须再将时间间隔或频率转换为数字量,才能进行计数。

第22页：显示器

显示器

图6-10辉光数码管示意图图

• 6-11数码管驱动电路

第23页：数字式显示仪表的基本组成

数字式显示仪表的基本组成

图6-12数字式温度显示仪表的基本组成

表五、数字式显示仪表的基本组成

第24页：数字模拟混合记录仪

数字模拟混合记录仪

记录仪与模拟式记录仪的优点结合起来,两者相互取长补短,可以在数字式显示仪表的基础上加上模拟式显示记录仪表的记录部分,构成数字模拟混合记录仪

第25页：无纸记录仪

无纸记录仪

图6-13无笔、无纸记录仪的原理方框图

24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。

第26页：无笔无纸记录仪的特点

无笔无纸记录仪的特点

• 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

第27页：虚拟显示仪表

虚拟显示仪表

图6-14虚拟显示仪表原理框图

来完成显示仪表所有的工作。26采样开关模数转换个人计算机实时数据管理数据计算处理多媒体显示显示模式输入通道输入通道插卡

第28页：虚拟显示仪表的特点

虚拟显示仪表的特点

构简单。性能优越

第29页：例题 平衡电桥故障分析

例题 平衡电桥故障分析

图6-5是自动平衡电桥的工作原理图。请问在下列情况时,仪表的指针(即滑动触点的位置)、起点温度、仪表量程会如何变化?简述其原因?(

• 1)温度升高；
• (2)仪表停电;
• (3)加大R6；
• (4)减小R5；
• (5)电阻体被烧断。
• 解：(1)当温度升高时,滑动触点将向右移动,这是因为当温度升高后,Rt增加,只有滑动触点向右移,使与Rt串联的这个桥臂的电阻值减小,才能使电桥达到新的平衡。
• (2)仪表停电时,指针随拨随停,因为此时放大器的输入与输出均没有信号,可逆电机不可能自行转动

第30页：例题 加大R6的影响

例题 加大R6的影响

• (3)加大R6,滑动触点将向右移动,这是因为R6增加,会使与Rt串联的这个桥臂的电阻值增加,只有滑动触点右移,才能使这个桥臂的电阻值恢复到原来的数值,电桥恢复平衡。
• 若其他电阻值都不变,增加R6会使起点温度降低,这是因为滑动触点移至最左端时,代表的是起始温度,这时要使电桥平衡,Rt必然要小一些,以抵消增加R6对整个桥臂电阻值的影响。
• Rt小,就表示这时的起点温度降低

第31页：例题 减小R5的影响

例题 减小R5的影响

(4)减小R5,量程会降低,这是因为R5减小,滑线电阻组件的等效电阻值减小,使滑动触点由最左端移到最右端的电位差变小,故量程减小。(5)电阻体被烧断,滑动触点将移向最右端,这是因为电阻体烧断后,Rt趋于无穷大,放大器始终有一个正的电位输入,可逆电机转动,直至滑向最右端指针被挡住为止

第32页：本章结束页

本章结束页

本页为本章结束页，标示本章内容讲完。