《化工仪表及自动化》第六章 显示仪表课件

• 虚拟显示仪表
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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
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第一节 模拟式显示仪表
• 一、自动平衡电子电位差计
电位差计是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
R3
E I2
R2
（6-2）
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第一节 模拟式显示仪表
举例 例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℃。图6-4是电位差计 测 量 桥 路 。 已 知 E=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。
(3)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。
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第一节 模拟式显示仪表
(4)上支路限流电阻R4 把上支路的工作电流限定在4mA。
R4
E I1
RG
RnP
（6-1）
(5)冷端温度补偿电阻 R2 降低了测量误差。
(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。
根据式(6-2),可得
R 3IE 2R 21200 5.30 349 .64 7
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第一节 模拟式显示仪表
注意
以上计算都是粗略的,在进行精确的计算时, 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。
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化工仪表及自动化
第六章 显示仪表
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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
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第一节 模拟式显示仪表
（2）自动电子平衡电桥
图6-6 自动平衡电桥工作原理 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。
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第一节 模拟式显示仪表
自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较
解：根据镍铬-镍硅热电偶分 度表(第五章附录三)查得 400 ～ 900℃ 对 应 的 热 电 势 为 16.395～37.325mV。
图6-4 电位差计测量桥路
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第一节 模拟式显示仪表
假定由于R2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
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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 模拟式显示仪表
不同处
➢它们测量的电量形式不相同。 ➢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。
3.3 7 2 1.3 5 6 9 2.9 5 0 m 3 V
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第一节 模拟式显示仪表
因此,RP、RB、RM并联后的等效电阻 RnP应为
RnP2I.0 49324.0935.23
已知 RP∥RB= 90Ω,可求得 R M≈5. 55Ω。
R 4 I E 1 R G R n P140 6 .0 7 0 6 5 .2 3 2.0 3 1 8
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第一节 模拟式显示仪表
当被测温度升高后的平衡条件是
R 3 R t 0 R t R P r 1 R 2 R 4 r 1
用式（6-4）减式（6-3），则得
R tR 3r1R 3R 2r1 r1R 2R 3R 3 R t
（6-4） （6-5）
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。
根据这种电压平衡原理来进行工作。
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第一节 模拟式显示仪表
图6-1 电子电位差计原理图
测
可
热
放
量
逆
电
大
桥
电
偶
器
路
机
稳压电源
指示机构 记录机构 同步电机
图6-2 电子电位差计原理方框图
结论
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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第二节 数字式显示仪表
• 一、数字式显示仪表的原理及其特点
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。
模拟量
数字量
读出
A/D变换器
电子计数器 显示器
图6-8 数字式显示仪表方框图
限400℃时,滑动触点移至滑线电阻的最左端,此时根据
U C I D 1 R G I 2 R 2 E 4 C , 0 C 1 0 . 3 m 6 9V 5
得
R G 1.3 6 I1 9 I2 R 5 2 1.3 6 9 4 2 5 .3 3 6 .7 6
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
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第一节 模拟式显示仪表
2.自动电子电位差计的测量桥路
图6-3 XW系列电位差计测量桥路原理图
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第一节 模拟式显示仪表
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 RG RG的大小取决于测量下限的高低。
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第一节 模拟式显示仪表
• 二、电子自动平衡电桥
（1）平衡电桥测温原理 利用平衡电桥来测量热电阻变化。
图6-5 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
R 3R t0 R P R 2 R 4 （ 6-3 ）
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