热工自动检测技术 教学课件 作者 刘正华 第3章.pptVIP

第三章 显示仪表 本章主要介绍 模拟式显示仪表组成原理及测量线路分析； 数字式显示仪表工作原理； 仪表抗干扰措施:从事仪表检修、维修工作经常涉及的问题。 3.1 模拟式仪表 包括：动圈式显示仪表和平衡式显示仪表 3.1.1 动圈式显示仪表 动圈式显示仪表是我国自行设计制造的系列仪表产品，命名为ＸＣ系列。ＸＣ系列按其功能有指示型（ＸＣＺ）和指示调节型（ＸＣＴ）两个系列。 动圈式显示仪表结构简单，使用方便，１.０级精度和价格便宜，因此在工业生产中，尤其是在中小型企业得到广泛应用。 动圈表可以与各种传感器、变送器配合，经测量线路转换为微安或毫安级电流，驱动动圈偏转，指示被测过程变量的值。 一、动圈式显示仪表工作原理 动圈式仪表测量机构的核心部件是一个磁电式毫伏计。 动圈是具有绝缘层的细铜线制成的矩形框，用张丝支承（张丝还兼作导流丝），置于永久磁钢的空间磁场中，有电流流过时，动圈在电磁力矩的作用下产生转动。 动圈的偏转使张丝扭转，从而产生反抗动圈转动的力矩。当两力矩平衡时，动圈就停在某一位置上，指示该瞬时被测量的大小。 动圈的偏转角与流过动圈的电流成正比。动圈带动指针偏转，可以直接指示出变量数值。 由于动圈的位置与输入毫伏信号相对应，当面板直接刻成温度标尺时，装在动圈上的指针就指示出被测介质的温度值。 二、测量线路中电阻的温度补偿 Rw：外部电阻 Rn:内部电阻 量程电阻Rc：使用锰铜丝绕制，仪表出厂前已调整好，其值随仪表量程而异。以限制流过动圈的电流，使量程上限时，指针正好指示在满刻度上，即流过动圈的最大电流不变。 温度补偿电阻Rk：因为动圈用铜电阻绕制，随仪表所处环境温度变化产生阻值变化，导致电流变化，引起示值变化，产生温度附加误差。温度附加误差主要是由于动圈铜电阻变化产生的。 由于温度上升，铜电阻上升，热敏电阻随温度升高而降低，与动圈电阻变化趋势相反，但热敏电阻Rt的温度特性是非线性的，并联一锰铜电阻RB， 使Rk（ Rt ‖ RB）的特性近似为线性，与动圈电阻RD串联后可以很好地进行温度补偿。 三、配热电偶的动圈仪表测量线路 由于我国生产的热电偶均符合ITS-90国际温标所规定的标准，其一致性非常好，所以国家又规定了与每一种标准热电偶配套的仪表，它们的显示值为温度，而且均已线性化。与K型热电偶配套的动圈仪表型号为XCZ-101或XCT-101等。数字式仪表也有指示型（XMZ）和指示调节型（XMT）等几种系列品种。 动圈表要求输入毫伏信号，当配热电偶测温时，它可以直接与热电偶温度传感器连接；热电偶产生热电势,毫伏信号加在动圈表上。 动圈式仪表与热电偶配套测温时，热电偶、连接导线（补偿导线）、调整电阻和显示仪表组成了一个闭合回路。 外接电阻及外接调整电阻 为了使流过动圈的电流只与热电势或所测温度成正比，在动圈仪表进行刻度时，采用规定外线路电阻数值为定值的办法来解决这一问题。配热电偶的动圈表统一规定Ｒw＝1５欧，此值标注在仪表表面上。 所以，无论在刻度或使用时，外线电阻都应该保持这个数值，不是１５欧的 ，应借助调整电阻（仪表附件，由猛铜丝绕成）来凑足１５欧,利用调整电阻补足它的差值，然后按接线图将调整电阻接入测量回路中。 四、配热电阻的测量线路 配接热电阻时要使用不平衡电桥将热电阻阻值变化转换成直流电压信号 1、工作原理 测量桥路是一不平衡电桥，采用两级硅稳压管的稳压电源为其供电。通常取R3=R4；Rw+R2＝Rt0＋Rw＋R0；其中Rt0是对应于仪表刻度始点的热电阻值。Rw为外接电阻，包括连接导线电阻。 当被测温度为仪表刻度始点时（即Rt＝Rt0 ）电桥平衡，无电压输出，流过动圈的电流为零。 当热电阻Ｒt随温度变化时，电桥失去平衡，Ucd不等于零， 此时电流流过动圈，指针指示相应的温度。 电桥输出的电压Ucd还与电源电压有关，交流电经整流滤波，采用了两级硅稳压管稳压的并联稳压供电。考虑到仪表环境温度对稳压管稳压值的影响，还接入了铜补偿电阻，以保证电桥供电电压的稳定性。 2、动圈表与热电阻的三线制连接法 不平衡电桥中热电阻连接要采用三线制，以减小由于环境温度变化造成连接导线电阻变化所引起的温度附加误差。 热电阻有两个接线柱，连接导线1和2的一端一同接在热电阻的一个接线柱上；连接导线3的另一端接在热电阻的另一个接线柱上。然后将连接导线1的另一端与稳压电源负极相连；连接导线2和3的分别接在电桥的两个桥臂上。这样，连接导线2和3分别加在电桥的两个相邻桥臂上，环境温度引起的导线电阻变化可以相互低消一部分，减小了对仪表读数的影响，提高了测量的准确性。 对三线制连接法统一规定Rw＝5?。使用时，若每根连