第04章常用显示和记录仪表
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机械零点的正确调整。当同时使用补偿导线和冷端补偿器
时，机械零点调在指定的刻度（一般为20℃）上，如果只 用补偿导线，则机械零点应调在仪器所处的环境温度上。
正确接线。测量线、控制线、电源线均应正确地接在仪表
背部相应的接线端子上，应特别注意补偿导线的极性不可 接反。电源线的中线接在“0”端子上。标有“接地”符号 的端子应可靠接地，不允许与电源中线混接。
10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
1. 测量指示机构
测量机构的工作原理 XCT-101型仪表的测量机构及其工作原理与一般磁电式直
流毫伏计相同，均由一个磁电系表头（动圈式测量机构） 和测量电路组成。表头中的动圈处于永久磁钢形成的磁场 中，当动圈中有电流I通过时，将产生一电磁力矩M，同时 使张丝扭转一定角度，当张丝的扭矩M0与电磁力矩M相等
图 4.1 磁电动圈式仪表
10.04.2020
4.1.1 磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.2是XCT-101型仪表的基本结构图，它由测量指示指
机构和电子调节结构两大部分组成。测量指示机构包括 测量电路及动圈测量结构；电子调节机构包括偏差检测 机构和电子调节电路。
图4.2 XCT-101型仪表的基本结构 1-永久磁铁；2-张丝；3-动圈；4-铝旗；5-检测线圈； 6-指针；7-标尺；8-振荡器；9-继电器；10-热电偶； 11-电阻炉；12-设定指针
热加工测控技术电子教案—第4章
10.04.2020
本章知识框架
本 章
4.1 磁电动圈式仪表
主 要
4.3 自动平衡记录仪
内 容
4.5 无纸记录仪
4.2 直流电位差计 4.4 数字式显示仪表
10.04.2020
4.1 磁电动圈式仪表
磁电动圈式仪表按其功能可分为指示型、指示调节型和
记录型三种。我国的XC系列磁电动圈式仪表仅发展前两 种，XCZ为指示型仪表，XCT型为指示调节型仪表，两 种仪表如图4.1所示。
2. 电子调节电路和断偶保护电路
电子调节电路 电子调节电路的作用是使仪表在测量温度的同时，根据
测的的温度与要求的温度的偏差，控制电阻炉加热与否 ，从而使温度稳定在要求的数值上。
图4.4 XCT-101型仪表电子调节电路原理图
10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
断偶保护电路
在生产中，磁电动圈式仪表的外电阻可能因连接不可
10.04.2020
动圈式仪表使用时应注意的问题
外线电阻必须符合仪表要求。配接热电偶的动圈式仪表的
外线电阻是指热电偶电阻、补偿导线电阻、冷端补偿器电 阻以及外线调整电阻的总和。值得注意的是，热电偶电阻 是指它在正常工作温度时的热态电阻，这一点对铂铑-铂热 电偶尤为重要。如1m长的铂铑-铂热电偶，插入炉内深度 0.5m，在0℃时的电阻为1Ω，而在1300℃时的电阻为5Ω左 右。
靠或无意触碰而断路，当发生断偶现象后，仪表内的 动圈就不可能有电流输入，动圈和指示指针就不会发 生偏转，这样，振荡器就一直处于振荡状态，继电器 断电，其触点闭合，控制的电阻炉始终处于加热状态 。当炉温超过规定的温度时，由于不能自行断电而继 续加热，这样可能将炉子烧坏甚至发生安全问题，这 是十分危险的，为此需要设置断偶自动保护电路。
测量电路工作原理 动圈式仪表的总电阻RZ是电路内阻RI和外阻Ro的总和
。内阻RI包括动圈电阻Rd、温度补偿电阻Rt1、和量 程电阻Rm；外阻Ro包括热电偶电阻Rw和连接导线电 阻R2。各电阻之间的关系见图4.3。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.3 测量电路电阻示意图
仪表指针的偏转角α为： C Et T,T0
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4.2 直流电位差计
采用指示仪表测量电流、电压时，其精确度只能达到0.1%
，无法满足工程上某些高精度测量的要求。目前，直流电 位 差 计 的 准 确 度 可 达 到 0.0050%~0.0001% ， 因 此 ， 广 泛 用 于准确度要求较高的电测量与非电测量中。
时，动圈将会停留在某一偏转角α，α正比于流过动圈的电
流I，即正比于热电偶的热电势Et(T,T0)： CI C Et (T,T0)
Rz
式中，C为仪表灵敏度系数；RZ为测量电路总电阻。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
动圈式仪表的标尺一般是把热电势换算成温度值进
行刻度，因此，可以从标尺上直接读出所测温度值 。由于不同分度号的热电偶的温度—热电势关系不 同，所以一种规格的仪表只能配接一种分度号的热 电偶。每种仪表的标尺上都注有配接热电偶的分度 号（如K、S等），使用时应特别注意。
RBaidu Nhomakorabea Ro
为了保证示值与热电偶输出的热电势 Et(T,T0)成正比，必须
保证内阻RI和外阻Rd均为常数。而实际应用中， Ro中的动 圈电阻会随环境温度的升高而增大，也可能因所选热电偶尺 寸不同及热电偶与仪表间距离不同（连接导线长短不一样） 而改变。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.5 XCT-101型仪表的断偶自动保护电路原理图
在热电偶未断时，由于断偶保护线路中的Dp对测量电路 来说处于反接状态，并且1与2端电阻值基本上等于热电 偶回路的电阻值Ro，对二极管短路，同时由于Rp和Cp的 阻抗都很大，因此，在1与2端之间仅有极微小的交流电 压，对正常测量没有影响。 10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
当热电偶断线后，Ro→∞，由于Ri阻值较大（一般大于
200Ω），起不到对二极管Dp短路的作用，并且Dp的正 反向电阻相差很大，因此，1与2端的电阻值对交流的 正负半周是不同的。正半周时，2端为正而1端为负， 此时电阻值很小（基本上是Dp的正向电阻值），12V 的交流电源对Cp充电；负半周时，1端为正而2端为负 ，此时电阻值很大，被充了电的Cp以较慢的速度放电 。这就使1、2两端间出现直流电压，1端为正，2端为 负，在测量回路中与热电偶电势方向相同，数值大很 多，必然会驱动动圈偏转直到铝旗进入检测线圈L3中 ，使继电器断电，切断电阻炉电源，避免发生事故。
时，机械零点调在指定的刻度（一般为20℃）上，如果只 用补偿导线，则机械零点应调在仪器所处的环境温度上。
正确接线。测量线、控制线、电源线均应正确地接在仪表
背部相应的接线端子上，应特别注意补偿导线的极性不可 接反。电源线的中线接在“0”端子上。标有“接地”符号 的端子应可靠接地，不允许与电源中线混接。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
1. 测量指示机构
测量机构的工作原理 XCT-101型仪表的测量机构及其工作原理与一般磁电式直
流毫伏计相同，均由一个磁电系表头（动圈式测量机构） 和测量电路组成。表头中的动圈处于永久磁钢形成的磁场 中，当动圈中有电流I通过时，将产生一电磁力矩M，同时 使张丝扭转一定角度，当张丝的扭矩M0与电磁力矩M相等
图 4.1 磁电动圈式仪表
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4.1.1 磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.2是XCT-101型仪表的基本结构图，它由测量指示指
机构和电子调节结构两大部分组成。测量指示机构包括 测量电路及动圈测量结构；电子调节机构包括偏差检测 机构和电子调节电路。
图4.2 XCT-101型仪表的基本结构 1-永久磁铁；2-张丝；3-动圈；4-铝旗；5-检测线圈； 6-指针；7-标尺；8-振荡器；9-继电器；10-热电偶； 11-电阻炉；12-设定指针
热加工测控技术电子教案—第4章
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本章知识框架
本 章
4.1 磁电动圈式仪表
主 要
4.3 自动平衡记录仪
内 容
4.5 无纸记录仪
4.2 直流电位差计 4.4 数字式显示仪表
10.04.2020
4.1 磁电动圈式仪表
磁电动圈式仪表按其功能可分为指示型、指示调节型和
记录型三种。我国的XC系列磁电动圈式仪表仅发展前两 种，XCZ为指示型仪表，XCT型为指示调节型仪表，两 种仪表如图4.1所示。
2. 电子调节电路和断偶保护电路
电子调节电路 电子调节电路的作用是使仪表在测量温度的同时，根据
测的的温度与要求的温度的偏差，控制电阻炉加热与否 ，从而使温度稳定在要求的数值上。
图4.4 XCT-101型仪表电子调节电路原理图
10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
断偶保护电路
在生产中，磁电动圈式仪表的外电阻可能因连接不可
10.04.2020
动圈式仪表使用时应注意的问题
外线电阻必须符合仪表要求。配接热电偶的动圈式仪表的
外线电阻是指热电偶电阻、补偿导线电阻、冷端补偿器电 阻以及外线调整电阻的总和。值得注意的是，热电偶电阻 是指它在正常工作温度时的热态电阻，这一点对铂铑-铂热 电偶尤为重要。如1m长的铂铑-铂热电偶，插入炉内深度 0.5m，在0℃时的电阻为1Ω，而在1300℃时的电阻为5Ω左 右。
靠或无意触碰而断路，当发生断偶现象后，仪表内的 动圈就不可能有电流输入，动圈和指示指针就不会发 生偏转，这样，振荡器就一直处于振荡状态，继电器 断电，其触点闭合，控制的电阻炉始终处于加热状态 。当炉温超过规定的温度时，由于不能自行断电而继 续加热，这样可能将炉子烧坏甚至发生安全问题，这 是十分危险的，为此需要设置断偶自动保护电路。
测量电路工作原理 动圈式仪表的总电阻RZ是电路内阻RI和外阻Ro的总和
。内阻RI包括动圈电阻Rd、温度补偿电阻Rt1、和量 程电阻Rm；外阻Ro包括热电偶电阻Rw和连接导线电 阻R2。各电阻之间的关系见图4.3。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.3 测量电路电阻示意图
仪表指针的偏转角α为： C Et T,T0
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4.2 直流电位差计
采用指示仪表测量电流、电压时，其精确度只能达到0.1%
，无法满足工程上某些高精度测量的要求。目前，直流电 位 差 计 的 准 确 度 可 达 到 0.0050%~0.0001% ， 因 此 ， 广 泛 用 于准确度要求较高的电测量与非电测量中。
时，动圈将会停留在某一偏转角α，α正比于流过动圈的电
流I，即正比于热电偶的热电势Et(T,T0)： CI C Et (T,T0)
Rz
式中，C为仪表灵敏度系数；RZ为测量电路总电阻。
10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
动圈式仪表的标尺一般是把热电势换算成温度值进
行刻度，因此，可以从标尺上直接读出所测温度值 。由于不同分度号的热电偶的温度—热电势关系不 同，所以一种规格的仪表只能配接一种分度号的热 电偶。每种仪表的标尺上都注有配接热电偶的分度 号（如K、S等），使用时应特别注意。
RBaidu Nhomakorabea Ro
为了保证示值与热电偶输出的热电势 Et(T,T0)成正比，必须
保证内阻RI和外阻Rd均为常数。而实际应用中， Ro中的动 圈电阻会随环境温度的升高而增大，也可能因所选热电偶尺 寸不同及热电偶与仪表间距离不同（连接导线长短不一样） 而改变。
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
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磁电动圈式仪表的结构和工作原理
图4.5 XCT-101型仪表的断偶自动保护电路原理图
在热电偶未断时，由于断偶保护线路中的Dp对测量电路 来说处于反接状态，并且1与2端电阻值基本上等于热电 偶回路的电阻值Ro，对二极管短路，同时由于Rp和Cp的 阻抗都很大，因此，在1与2端之间仅有极微小的交流电 压，对正常测量没有影响。 10.04.2020
磁电动圈式仪表的结构和工作原理
当热电偶断线后，Ro→∞，由于Ri阻值较大（一般大于
200Ω），起不到对二极管Dp短路的作用，并且Dp的正 反向电阻相差很大，因此，1与2端的电阻值对交流的 正负半周是不同的。正半周时，2端为正而1端为负， 此时电阻值很小（基本上是Dp的正向电阻值），12V 的交流电源对Cp充电；负半周时，1端为正而2端为负 ，此时电阻值很大，被充了电的Cp以较慢的速度放电 。这就使1、2两端间出现直流电压，1端为正，2端为 负，在测量回路中与热电偶电势方向相同，数值大很 多，必然会驱动动圈偏转直到铝旗进入检测线圈L3中 ，使继电器断电，切断电阻炉电源，避免发生事故。