控制仪表及装置第五章 辅助控制仪表

进行小信号切除的目的是，克服开方器对小信号运算精度较低，
会产生较大运算误差的问题。这一点可通过下面的分析进一步说明。
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 3）小信号切除电路
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小信号切除电路
第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(3)整机特性
U o 2 Ui 1 1
由此可见，当 U i 1 ~ 5V 时，U o 1 ~ 5V
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第二节 积算器
积算器属于显示单元仪表，其作用是对输入信号进行累计积算。 积算器分为两种，一种实比例积算器，另一种是开方积算器。在过 程控制系统中，积算器常用来累计流体总量（即一段时间内的总流 量）。积算器分为比例积算器和开方积算器，前者与流量变送器配
利用二极管的开关作用构成折线电路，并通过调整电路元件的
参数，使其输入与输出之间呈开方运算特性；利用负反馈原理，将
此折线电路先设计为平方特性，并将其放置在反馈通道中，从而实 现整机输入与输出之间的开方运算特性
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第一节 开方器
2、单元组合仪表开方器的构成原理
开方特性实现原理
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第一节 开方器
2、单元组合仪表开方器的构成原理
开方运算，从而得到与被测流量成正比关系的信号。
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第一节 开方器
1、开方器的应用
P K1q 2
U P K 2 P
U sq K 3 U P
U Sq K3 K1 K 2 q 2 K3 K1K 2 q 开方器在流量检测系统中的应用
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第一节 开方器
2、单元组合仪表开方器的构成原理
在单元组合仪表中，还有一种开方器由乘除器演变来的，这种 乘除器构成比较复杂，但其运算精度较高，所以在控制系统中得到 较为广泛的应用。 这种开方器是以乘法电路为基础构成的，因此，先介绍一种实
现乘法运算的方法——单向矩形脉冲法。
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第一节 开方器
2、单元组合仪表开方器的构成原理
直流分量可表示为
UD
tp T
套使用，后者与差压变送器配套使用。
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第二节 积算器
1、积算的基本概念与原理
以流量累计积算为例，对于比例积算器，其输入信号为与瞬时 流量成正比的信号，累计的流量总量由计数器跳过的字数来显示， 每跳过一个字相当于一定的流量。
Q KN
积分形式
式中
N fdt
0
t
Q qdt
0
t
q K f
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(1)DDZ—III型开方器的构成
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 1）输入电路
R2 R4 2 U1 (1 )U a U a U B 1 R2 R3 R1
Байду номын сангаас1 U B U1
U1 U i 1
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 2）开方运算电路 ①自激振荡时间分割器
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 2）开方运算电路 ①自激振荡时间分割器
自激振荡时间分 割器电压波形
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第一节 开方器
信号的处理过程可知，它相当于开方器与比例积算器的组合。所以，
其核心问题仍然是电流（或电压）信号到脉冲频率信号的转换问题。
• 第二节 积算器
• 第三节 辅助单元仪表
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第一节 开方器
1、开方器的应用
开方器属于运算单元的仪表。
开方器的作用是对某一统一标准信号进行开方运算，并将运算 结果以统一标准信号输出，供其它仪表使用。 现在开方器主要是用于构成流量检测或控制系统，即当采用差 压方式测量流体流量时，通过开方器对差压变送器的输出信号进行
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 2）开方运算电路
②比例放大电路
R11U 3 UD R10 R11
N2 R10 R11 R11
( R10 R11 )U D U3 R11
U 3 N 2U D
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 2）开方运算电路
U max
t p / T 为占空比，用S表示。假设
S tp T K1U 1
U max K2U 2
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U D K1K 2U1U 2
单向矩形脉冲
第一节 开方器
2、单元组合仪表开方器的构成原理
乘法运算电路构成方框图
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第一节 开方器 Ｖｇ０ｖ００ｂ
2、单元组合仪表开方器的构成原理
U 1U 2 UD U3
q Q N f
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第二节 积算器
1、积算的基本概念与原理
对于开方积算器，其输入信号一般为与节流装置配套使用的差
压变送器的输出信号。为获得与瞬时流量成正比的信号，需先对差
压变送器的输出信号进行开方处理，然后再对经开方处理后的信号 进行比例积算，从而实现流量的累计积算。由于该累计积算过程先 对输入信号进行开方处理，所以称为开方积算器。由开方积算器对
在用仪表构成控制系统时，除了需要使用变送器、控制器、和 执行器这些系统的基本环节外，有时为了安全的需要、接线的需要 或者节能的需要，还需要使用一些其它单元的仪表，如开方器、积
算器、安全栅、操作器、电源箱、电源分配器和信号分配器等。本
章将介绍这些单元中的一些常用仪表。
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主要内容：
• 第一节 开方器
③开方运算部分特性
N 2U 1U 2 U3 U3
U3 N2U 2 U1
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
(2)电路分析 3）小信号切除电路
所谓小信号切除是当输入信号很小（例如小于输入信号满量程
的1％）时，使开方器的输出信号为其下限值；当输入信号足够大 时，输出信号满足开方器的运算关系式。
乘除器构成方框图
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第一节 开方器
3、DDZ-III开方器的构成及工作原理
DDZ—III型开方器的作用是对1 ~ 5VDC的输入信号进行开方 运算，运算结果以1 ~ 5VDC或4 ~ 20 mADC输出
Uo K Ui 1 1
主要技术指标为：输入信号：1 ~ 5VDC；输出信号：1 ~ 5VDC或4 ~ 20 mADC；电源：24VDC；基本误差：±0.5%(输入信 号>10%时)；小信号切除——输入信号<1.04时，输出切除。