热工测量及仪表_第4章_显示仪表
热工测量及仪表基础知识
测量环境
现有的测量仪表
四、测量单位：
基本单位
SI单位：国际单位制的基础 （Système International d’Unités） 辅助单位
国际单位制
SI词头
导出单位 由SI单位加SI词头构成。
SI单位的十进倍数和分数单位：
分析测量误差的意义
正确认识误差的性质，分析误差产生的原因。 从根本上，消除或减小误差 正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果。 通过计算得到更接近真值的数据
3.测量误差的分类：根据测量误差的性质或出现的特征规律
（1）系统误差（system error）：相同测量条件（相同观测者，
相同测量器具，相同环境条件）下，多次重复测量同一被测量时， 误差的绝对值和符号基本保持不变，或在条件变化时按某种一定
的规律变化的误差。
-系统误差的分类和特征 恒值系统误差：大小和符号都不改变的系统误差。 变值系统误差：按照一定规律变化的系统误差。可以分为累进 性系统误差、周期性系统误差。
热工测量及仪表
measurement instruments in heat engineering and system maintaining
长沙理工大学能动学院 2017.8
学习目的和要求
1.了解常用热工参数测量的基本方法和基本原理。
2.掌握典型热工测量仪表的基本原理、基本结构、
使用方法和安装方法。
• 比较法：利用一个与被测量同类的已知标准量与被测量相比
较，根据它们之间的差值和已知标准量得出被测量的数值。 - 零值法：被测量与已知标准量完全平衡。 - 差值法：被测量与已知标准量未完全平衡。
（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有确定 函数关系的其他各个物理量，利用已知函数关系 表达式进行计算，求得测量结果的方法。 （3）组合测量法：测量出几组具有一定函数关系 的量值，然后通过解联立方程组求出被测量数值 的方法。
热工测量仪表知识点
热⼯测量仪表知识点《热⼯测量仪表》知识点第1章：基础知识难点测量误差的表⽰形式误差产⽣的原因误差的种类掌握测量的基本概念误差的分类仪表的组成及其性能指标仪表的基本误差和允许误差仪表的引⽤误差仪表的精度等级仪表的防爆和防护了解检测技术与仪表的作⽤及发展测量的不确定度第2章：温度测量掌握温标与测温⽅法热电偶测温原理热电偶基本定律(推导和应⽤)热电偶测温补偿原因、原理和⽅法热电阻测温原理热电阻测温引线误差和消除⽅法了解膨胀式与压⼒温度计⼯作原理接触测温误差和对策⾮接触式测温原理和⽅法新型温度传感器第3章压⼒和压差测量掌握：压⼒的基本概念分类液柱式压⼒计⼯作原理（U形管、单管式、斜管式）弹性元件测压原理，各种弹性元件测压类型和范围弹簧管压⼒计测量压⼒特点和应⽤领域压⼒表量程选择⽅法、范围了解：了解其它弹性元件测量压⼒⽅法和原理第4章：机械量测量掌握电容式传感器灵敏度和⾮线性误差计算分析（变极距、变⾯积、变介电常数、差动式）电感式位移传感器⼯作原理（灵敏度、⾮线性误差计算分析）差动式、互感、⾃感式、差动变压器（⼯作原理）零点残余电压产⽣的原因和消除⽅法直流电桥和交流电桥的测量特点调制解调的基本概念电涡流传感器的基本⼯作原理、类型和应⽤场合光敏电阻、光敏晶体管⼯作原理和应⽤场合绝对式和增量式码盘的⼯作原理和区别第5章：流量测量掌握：流量测量现状及其原因分析常见的流量传感器类型节流式流量计的基本结构和⼯作原理和相关系数修正节流式流量计对流体要求常见的标准节流件性能常见的⾮标节流件标准节流装置的计算（两类命题、迭代流程）⽪托管和均速管流量计的基本⼯作原理电磁流量计的基本⼯作原理涡街、科⾥奥利、涡轮、转⼦、靶式流量计⼯作原理第6章：物位测量直读式、静压式、差压式、浮⼒式、称重式液位计⼯作原理汽包⽔位测量的重要意义汽包⽔位测量的难点重量⽔位、实际⽔位、虚假⽔位、⽰值⽔位概念引起汽包虚假⽔位的原因云母⽔位计的基本⼯作原理、引起误差的原因、缺点双⾊⽔位计的⼯作原理、引起误差的原因、信号远传的⽅法电接点⽔位计的⼯作原理和误差分析差压式⽔位计的基本⼯作原理（消除误差的改进⽅式，单室平衡、双室平衡容器）压⼒校正原理和⽅法第7章成分分析炉烟成分分析的重要性和分析⽅法热导式CO2分析仪的基本原理和实现⽅法氧化锆氧量计⼯作原理直插式和抽⽓式的优缺点第8章：检测新技术虚拟仪器基本概念软测量技术概念模糊传感器概念多传感器数据融合概念仪表习题⼀⼀、填空题1.绝对误差在理论上是指和被测量的之间的差值；仪表量程范围内最⼤的绝对误差和量程之⽐称为仪表的，将其去掉％的数值圆整后的数的数值为仪表的。
热工仪表基础知识
第一章 热工仪表概述
热力生产过程中对各种热工参数，如温度、 压力、流量、液位、物位及位移等状态参 数的测量称为热工测量。实现热工测量所 使用的工具称为热工仪表。 热工测量及仪表不仅在火电厂热力生产过 程中占有重要地位，在化工、石油、冶金 等工业部门及科学研究中也都不可缺少。
第一章 热工仪表概述
第二章 温度测量及仪表
华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32 度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报 氏1度，符号为oF。 摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0 度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报 氏1度，符号为℃。
热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分 子运动停止时的温度为绝对零度，定义为水三相点的热 力学温度的1/273.16,记符号为K。
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热 交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道 和设备的死角附近装设热电阻. 2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减 少测量误差热电阻应该有足够的插入深度:
三、热电阻温度计
(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管 道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米, 那热电阻插入深度应选择100毫米;
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线 制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U， 再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消 除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
三、热电阻温度计
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维 修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要 求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下 几点:
热工测量及仪表温度测量
并且直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和 控制等。
1.
两种不同的导体 或半导体 组成一个 闭合回路,如图所示。当两个接触点 称为 结点 温度t和t0不相同时,回路中既产生电势, 并有电流流通,这种把热能转换成电能的现 象称为热电效应,称回路电势为热电势。
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度 符号为T90 和国际摄氏温 度 符号为t90 ,其关系为
t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文 K ,t90单位为摄氏度 ℃ 。这里所说的摄氏度 符合国际实用温标 ITS-90 的规定。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点 ~5.2K 温度范围为一温度段,在此温 度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点 ~4.2K 到氖三相点 ~24.6K 温度范围内,T90的 确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计 内插。这三个点分别是氖三相点 ~24.6K 、平衡氢三相点 ~13.8K 和4He正常沸点 ~4.2K 。 由平衡氢三相点 ~13.8K 到银凝固点 ~962℃ ,这个温度段 内,标准仪器应用铂电阻温度计。 银凝固点 ~962℃ 以上温度区间采用普朗克定律外推。
为Q1,则有
Q 1 T1 Q 2 T2
开尔文引出此温标后,于1854年建议用一个固定点来确定
此温标。人们发现水三相点 273.16K 的稳定性能长期维持
在0.1mK范围内。因此,1954年第10届国际计量大会决定采用
水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标的表达式
为：
T Q2 273.16K
热工仪表与仪表讲义
(1)热电偶基本定律的内容
两种均质金属组成的热电偶，其电势大 小与热电级直径，长度和沿热电级长度 上的温度分布无关，只与热电级材料和 两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果 两端温度相等，则热电势为零。
(2)热电偶基本定律的推论
（1）热电偶必须用两种性质不同的热电 级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当 热电级温度分布不同时， 则热电偶将产 生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是 否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。
压力式温度计
3、双金属温度计
(一)双金属温度计的工作 原理：
双金属温度计是利用两种不 同膨胀系数的金属片A和B 将其焊接在一起并将一端固 定。当温度发生变化时,膨 胀悉数较大的金属片B伸长 较多,故其未固定端(自由端) 必然向膨胀系数较小的金属 A一方弯曲变形。利用弯曲 变形的大小不同,从而可表 示出温度的高低不同。
n
作为单次测得值不可靠性的评定标准
越大，分散范围大 在一定条件下，测量列中随机误差的概率分 布情况
对称性：绝对值相等的正负误差，在多次 测量中出现的概率大致相等，
以∆＝0对称 在实际测量条件下，对同一量进行多次测量， 其误差的算术平均值随着测量次数n的无限增 大而趋于0
单峰性：绝对值小的误差出现的次数比绝 对值大的出现次数多 可以舍去出现概论为0的误差值
玻璃管温度计
（2）注意事项
(1)温度计不宜平放和平装,保存与安装时都 应使玻璃温度计直立, 而且测温泡在下部。 如果倾斜安装也应使测温泡在下部。 (2)使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是 否含有气泡, 如果液柱脱离可以缓慢加热或 微振动起来消除。 (3)对于全浸式温度计,安装深度应满足要求, 对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部 插入被测介质中。
热工仪表基础知识
热工仪表基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量:1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。
2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、热工测量是指压力、温度等热力状态参数的测量,通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量 。
二、测量方法:按测量结果的获取方式来分（1)直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。
(2)间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法,称为间接测量法。
按被测量与测量单位的比较方式来分(1)偏差测量法：测量器具受被测量的作用,其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值,称为偏差测量法。
(２)微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分,然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。
（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的,测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用,因此，被测量就是已知的比较量。
0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。
真值常用的方法有:(1）用标准物质(标准器)所提供的标准值，例如水的三相点。
（２）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。
（3）对被测量进行N 次等准确度测量,各次测量值的算术平均值近似为真值。
N 越大，越接近真值。
常见的测量误差表达方式:1．绝对误差２.实际相对误差 3.标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。
热工测量及仪表电子教案
1、光学高温计
（1）测量原理
当物体温度高于700℃时，物体在波长为λ时的亮度B λ及其辐射力λE 成正比
B λ=c λE （
C 为比例常数）
则实际物体的在波长λ的亮度B λ及温度的关系为
B λ=c )/(512T c e E c λλλλε--
亮度温度：在波长为λ的单色辐射中，若物体在温度T 时的亮度B λ和绝对黑体在温度为T S 时的亮度B 0λ相等，则把绝对黑体的温度T S 称为被测物体在波长为λ时的“亮度温度”。
T 及T S 的关系为：
亮度温度总是低于实际温度，ελ越小，则亮度温度及实际温度之间的差别就越大。
（2）WGGZ 光学高温计
2、光电高温计
3、使用单色辐射高温计的注意事项
1）非黑体辐射的影响（要人造黑体辐射条件）、中间介质的影响（灰尘、烟雾等）
2）对被测对象的限定（对反射光很强的物体不适用，不发光的透明火焰不适用）
三、全辐射高温计（了解）。
热工测量仪表习题
热工测量仪表习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章绪论思考题1．测量过程包含哪三要素2．什么是真值真值有几种类型3．一个完整的测量系统或测量装置由哪几部分所组成各部分有什么作用4．仪表的精度等级是如何规定的请列出常用的一些等级。
5．什么是检测装置的静态特性其主要技术指标有哪些6．什么是仪表的测量范围及上、下限和量程彼此有什么关系7．什么是仪表的变差造成仪表变差的因素有哪些合格的仪表对变差有什么要求8．有人想通过减小表盘标尺刻度分格间距的方法来提高仪表的精度等级，这种做法能否达到目的9．用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级可否用一台精度等级为级，量程为0~25MPa的标准表来检验一台精度等级为级，量程为0~的压力表为什么习题1．某弹簧管压力表的测量范围为0~，精度等级为级。
校验时在某点出现的最大绝对误差为，问这块仪表是否合格为什么2．现有两台压力检测仪表甲和乙，其测量范围分别为0~100kPa和-80~0kPa，已知这两台仪表的最大绝对误差均为，试分别确定它们的精度等级。
3．某位移传感器，在输入位移变化1mm时，输出电压变化300mv。
求其灵敏度。
4．某压力表，量程范围为0～25MPa，精度等级为级，表的标尺总长度为270°，给出检定结果如下所示。
试求：（1）各示值的绝对误差；（2）仪表的基本误差，该仪表合格否5.-50℃～＋550℃、0℃～1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过％，问选用哪块表合适6. 有一台精度等级为级、测量范围为0～10MPa的压力表，其刻度标尺的最小分格应为多少格第2章测量误差分析与处理1.请分别从误差的数值表示方法、出现的规律、使用的条件和时间性将误差进行分类。
2.何谓系统误差系统误差有何特点3.试举例说明系统误差可分为几类如何发现系统误差4. 随机误差产生的原因是什么随机误差具有哪些性质5. 为什么在对测量数据处理时应剔除异常值如何判断测量数据列中存在粗大误差6. 对某一电压进行了多次精密测量，测量结果如下所示（单位为mV ）：，，，，，，，，，，，，，，，，试写出测量结果表达式（置信概率为%）。
热工测量及仪表基础知识
常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻
热电运行部
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2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
热电运行部
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
具体体现 1. 锅炉过热器的温度非常接近过热器钢管的极限耐热温度，如果温度控制不好，会烧坏过热器。 2. 在机组启、停过程中，需要严格控制汽轮机气缸和锅炉汽包壁的温度，如果温度变化太快，气缸和 汽包会由于热应力过大而损坏。 3.蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低，导致多消耗燃料，而这些 都离不开对温度的测量。
产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热 电极材料的均匀性； （4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点 的温度，与中间温度的分布无关。
热电运行部
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对热电极材料的基本要求：
（1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化； （2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀； （3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线
（1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： （2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； （3）测温范围内物理、化学性质稳定； （4）工艺性好、易于复制、价格便宜。
综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍 等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制 成标准化热电阻。
热工仪表基础知识
热工仪表的定义、组成和分类
(3) 浮力式。基于阿基米德定理，漂浮于液面上的浮 子或浸没在液体中的浮筒，在液位发生变化时其浮力发生 相应的变化。这类液位检测仪表有浮子式、浮筒式和翻转 式等。 (4) 机械接触式。通过测量物位探头与物料面接触时 的机械力实现物位的测量。主要有重锤式、音叉式和旋翼 式等。 (5) 射线式。放射线同位素所发出的射线(如γ 射线) 穿过被测介质时因被介质吸收其强度衰减，通过检测放射 线强度的变化达到测量物位的目的。这种方法可以实现物 位的非接触式测量。
常用热工仪表介绍
1、常用热工仪表
热工仪表主要包括：压力变送器;差压变送器;压 力校验仪;热工信号校验仪;热电阻;热电偶;液位变送器; 温度变送器;压力传感器;智能数显仪;闪光报警仪;无纸 记录仪;流量积算仪;压力校验装臵;温度校验装臵等。
常用热工仪表介绍
压力变送器
常用热工仪表介绍
一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器 （也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分 组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物 理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等）， 以 供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量 、指示和过程调节。可分成一般压力变送（0.001MPa～ 35MPa）和微差压变送器（0～1.5kPa），负压变送器三 种。
热工仪表的定义、组成和分类
由于被测对象种类繁多，检测的条件和环境也有很大 的差别，因而物位检测的方法有很多。归纳起来有以下种： (1)直读式。采用在设备容器侧壁开窗口或旁通管方 式，直接显示物位的高度。这种方法最简单也最常见，方 法可靠、准确，但只能就地指示，主要用于液位检测和压 力较低的场合。 (2) 静压式。基于流体静力学原理，容器内的液面高度 与液柱质量形成的静压力成比例系，当被测介质密度不变 时，通过测量参考点的压力可测量液位。基于这种方法的 液位检测仪表有压力式、吹气式和差压式等。
热工测量及仪表
一、管道流体温度测量（续5）
6） 测温管材料的热导率 小 1 ，则 增b 1 加， 误差减小。因此测温管常用导热性质不 良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造（应 该注意，采用这类材料制造测温管使会 增加导热阻力，使动态测量误差增加）。
至于减少b2的问题，关键在于使 变小， 方法是在测量管的露出部分加绝热2 层。
由此可m见2 误K差4 是很大的，被测介质温度越高，误差也 越大。这种情况会使测量工作完全失去意义。在实际 情况下，用式（6-2）来计算温度是很难的，因为各个 系数的数值不易确定，冷表面的温度也难以确定。为 了正确测定烟气温度，原则上可以采用T 2 以下措施：
三、高温气体温度测量（续3）
(1)把测温管和冷的管 壁隔离开来，使测温 管不直接对冷管壁进 行辐射。这是因为热 辐射误差和T 1 , T 2 的 四次方差成正比，T 1 , T 2 若有少许差别，产生 的误差就很大。图610是用隔离罩把测温 管和冷管壁面隔离开 来的例子。
t1tgC 1 T 14T 2 4 ...........(62) 1
式中C1 T为辐射散热系数，其中 为全体辐射 的斯忒潘---玻耳兹曼常数, T 为测温管表面的
总辐射发射率； 1 为管内介质和测温管之间放
热系数T 2 为管壁的热力学温度。
三、高温气体温度测量（续2）
应该指出，由于热辐射影响而产生的测量误差可能是 很大的。例如测量750℃锅炉过热器后面的烟气温度， 附近冷表面的平均温度是400℃，烟气对测温管的对流 放热系数是30/40/50W/(m2K)，测温管表面的辐射率是 0.8，仪表值为506/524/540℃，误差达-244,-226,-210℃。
焊小，所以接点导热误差小。平行焊两热电极分两点 焊在固体表面上，没有交叉点离开壁面的问题，所以 没有接点导热误差。 实验证明，三种形式的测温相对误差以球形焊最大， 交叉焊次之，平行焊最小。
热工测量及仪表专题介绍
三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器
电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后 进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、 过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。
C A
d
❖改变d能够获得较高灵敏度，可测量微米数 量级的位移；
漩涡流量计由检测器和转换器组成。
在流动的流体中放置一根其轴线 与流向垂直的非流线性柱形体(加 三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发 生体。当流体沿漩涡发生体绕流 时，会在漩涡发生体下游产生不 对称但有规律的交替漩涡列，这 就是所谓的卡门涡街现象。
四、流量测量-漩涡流量计
涡街稳定的条件：h/L=0.281时
1
C 2D2 1 4 4
2 p
1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
火电厂锅炉燃烧质量如何检测？ 炉烟成分自动分析
过剩空气系数α保持在一定 范围，可保证燃料完全燃烧， 又不过多地增加排烟量和降 低燃烧温度。过剩空气系数 α可通过分析的O2和CO2含量 来判断。
氧含量与α有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计 的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测 过剩空气系数。
确定的，对确定的被测金属， 和u也
是定值，因此线圈的电感L将只随线圈 与金属导体间的距离d改变，两者之间 具有单值对应关系。
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量--转速测量
七、机械量测量--振动测量
空气
烟气 2 —参比气样氧容积浓度；
—待测气样氧容积浓度。 1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
氧化锆氧量计使用中注意事项
➢ 氧化锆传感器需要恒温或在计算电 路中采取补偿措施，以消除传感器温度 （池温）对测量的影响。氧化锆氧量计 又分为恒温式和补偿式两种。 ➢氧化锆传感器要在一定高温下工作， 以保证有足够高的灵敏度。 ➢保持参比气样的压力与待测气样的压 力相等。 ➢保持参比气样和待测气样一定的流速， 以保证测量的准确性。 ➢氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输 出电势。致密性要好，否则氧离子直接 穿过。 ➢显示仪表具有较的输入阻抗。
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0
xcz--102
刘玉长
1 5
（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。
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
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
第一节 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。
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。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
（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 。
XXS-10型闪光报警仪
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。
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XD900智能数显表
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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
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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”。
热 电 偶
放 大 器
逆
电 机
指示机构 记录机构 同步电机
稳压电源
电子电位差计原理图
结论
电子电位差计原理方框图
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。
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（1）自动平衡电子电位差计
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
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数字式显示仪表组成框图
模拟显示的特点：直观
光柱显示的特点： 一目了然
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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。
（2）
用式（2）减式（1），则得
Rt R3 r1R3 R2 r1 r1 R3 Rt R2 R3
（3）
结论
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。
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（2）自动电子平衡电桥
自动平衡电桥工作原理
电子平衡电桥原理方框图
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。
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(d)上支路限流电阻R4 把上支路的工作电流限定在4mA。 E R4 RG RnP I1 (e)冷端温度补偿电阻 R2 降低了测量误差。 (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。
R3 E R2 I2
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（2）电子自动平衡电桥
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设指针移动的角位移为α
α =K I
I= U = R总 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
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（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。
刘玉长 (三) 数字式显示仪表的特点
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。
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第一节 概述
显示仪表
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第二节 模拟式显示仪表
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。
测量值Z
（去控制室） 显示仪表 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
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1.动圈式显示仪表
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。
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R调
~220v
补偿器
反 应 容 器
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热电偶与动圈表配套使用实际连线
（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XCZ102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。
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。
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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。
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不同处
（1）自动平衡电子电位差计
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 RG 低。 RG的大小取决于测量下限的高
(c)量程电阻RM RM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。
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。
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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。
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动 圈 制 动
~220v
反 应 容 器
动圈式显示仪表
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动圈式显示仪表的外型
盘后接线示意图
动 圈 制 动 ~220v
XCZ-101(与热电偶配套） XCZ-102（与热电组配套）
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（一）XCZ-101型动圈式显示仪表的工作原理
R串
（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。
N
S
R并
+mV -
R热
X10°C
（a）平衡电桥测温原理
利用平衡电桥来测量热电阻变化。 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