化工仪表及自动化第4章.ppt

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，,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,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０℃升高到25℃，这时热电势将降低１mV，仪表指针会指示偏低。,第一节模拟式显示仪表,如果把R２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ΔR2＝0.5Ω，这时，电阻R2上的电压降UDB也增大，ΔUDB＝ΔR2I2＝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UCD＝UCB－UDB，现在UDB增加了1mV，那么UCD就会减少1mV，此时滑动触点C的平衡位置不需变化。由于UCD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4-4XW系列电位差计测量桥路原理图,R2冷端补偿铜电阻；RM量程电阻；RB工艺电阻；RP滑线电阻；R4终端电阻（限流电阻）；R3限流电阻；RG始端电阻；E稳压电源1V；I1上支路电流4mA；I2下支路电流2mA,①R2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。,②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。,③上支路限流电阻R4把上支路的工作电流限定在4mA。,④滑线电阻RP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。,⑤量程电阻RM决定仪表量程大小的电阻。,⑥始端（下限）电阻RG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，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,（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,