第八节显示仪表.ppt

化工测量与仪表 第八章 显示仪表 显示仪表是用来指示、记录或累积 生产过程中各种参数的仪表。 一般都安装在控制室的仪表盘上，与其他各种测量元件或变送器配套使用，连续地进行显示或记录生产过程中各参数的变化情况。 还能与控制单元配套使用，对生产过程中的各种参数进行自动控制和显示。 目前使用的显示仪表种类很多。 按所用能源可分为电动显示仪表和气动显示仪表； 按照显示方式可分为模拟式、数字式和图像显示三类。 模拟式显示仪表是以指针或记录笔的偏转角度或位移量来模拟显示被测变量的连续变化。 根据其测量线路的不同，又可分为直接变换式（如动圈式）和平衡式（如电子自动平衡式）两类。 第一节 动圈式显示仪表 该仪表是一种发展比较早的模拟式显示仪表，但目前仍然被广泛使用，尤其是在一些中小型企业，应用极为广泛。 它不仅可以与热电偶、热电阻等传感器配合用来显示温度，还可以对压力等其他工艺变量检测的直流毫伏信号进行显示。 动圈式显示仪表的组成如下图所示，它由测量电路和测量机构两部分组成。 不同型号的仪表其测量电路是不一样的，但其测量机构基本相同。 1、测量机构和基本工作原理 动圈式显示仪表的测量机构是一个磁电式毫伏计。 其中动圈是用高强度漆包细铜丝绕制成的一个无骨架矩形框，用张丝把它吊置在永久磁钢的空间磁场中。 当测量信号（直流毫伏信号）通过张丝加在动圈上时，便有电流流过动圈。 此时载流线圈受到磁场力作用而转动，因为动圈是由张丝支承的，所以动圈的转动使张丝扭转，此时，张丝就会产生反抗动圈转动的力矩，该反力矩随着张丝扭转角度的增大而增大。 当两力矩达到平衡时，动圈就停留在某一位置上。 基于动圈的位置与输入的毫伏信号相对应，所以面板上可以直接刻成温度标尺，使装在动圈上的指针直接指示出被测对象的温度值。 测量机构和基本工作原理 动圈式显示仪表测量机构图 l—永久磁铁；2、6—张丝；3—软铁芯；4—热电偶；5—动圈；7—刻度面板；8—仪表指针 由于动圈仪表采用了统一的测量机构，为了适应不同量程的被测变量，使其输入满量程时，指针都能指示满刻度值，所以在测量机构的电路中串入了一个量程电阻R串，改变R串的大小，就能适应不同量程的被测变量。 2、动圈的温度补偿 动圈仪表的刻度校验是在环境温度为20±5℃条件下进行的，但在仪表使用时，由于周围环境温度的改变，会引起动圈阻值Rd的变化，从而导致流过动圈的电流发生变化，致使指针偏转角改变而造成误差。 为了补偿动圈阻值的变化，在电路中串入一个有负温度系数的热敏电阻RT，再用一电阻Rb与RT并联，使两者的并联电阻值随环境温度升高而下降，恰好补偿动圈阻值随温度变化而造成的误差。如图所示。 3、XCZ－101型动圈式显示仪表 该仪表的输入变量为直流毫伏信号，可与热电偶配合构成热电偶温度计。 其线路如图3－100所示，由热敏电阻RT、并联电阻Rb、量程电阻R串以及外接调整电阻R调等组成。 XCZ—101型动圈式显示仪表接线图 外接调整电阻的作用：由于配热电偶的动圈式仪表是通过电流I来测量直流毫伏信号E（t，t0）的。因此，必须保证整个测量回路的总电阻值R总不变。否则，既使对于相同的热电势值，流过动圈的电流值也会不一样，指针的指示值也就不同。已知测量回路总电阻R总是仪表的内电阻R内和表外接线电阻R外的总和，则流过动圈的电流为 式中R内是一个定值，而表外电阻R外却会因线路长短，线径粗细而异。 为了保证仪表的测量精度，规定动圈仪表的表外接线电阻为15Ω；包括热电偶本身的电阻R热，补偿导线电阻R补，连接铜导线的电阻R铜，外接调整用电阻R调。即 R外= R热＋R补十 R铜＋ R调=15Ω 通过调整R调的值，使R外等于15Ω，从而避免了由于线路长短不一对指示值的影响。 在调整时，选择R热为热电偶经常使用的温度条件下的电阻值，其测量精确度最高。 4、XCZ－102型动圈式显示仪表 该仪表与热电阻配套构成热电阻温度计。其输入变量为热电阻的变化值。 为了利用统一的测量机构，需将热电阻的阻值转换成毫伏信号，仪表的线路如图所示。 从图中可以看出，电阻信号转换为毫伏信号是由不平衡电桥来完成的。 其中RO、R2、R3、R4均为锰铜电阻，R1为热电阻的引线电阻，它们组成了电桥的四个桥臂， a、b为电桥的输出端，c、d为电源端， a、b、c、d四点把电桥分成了四个桥臂。 设计时一般使电桥中的 R3=R4， R1+R2=Rt0+R1+R0， 式中Rt0为对应于仪表刻度起点的热电阻值，此时电桥处于平衡状态，电桥的输出为零。 当被测温度升高时，热电阻的阻值Rt增大，电桥失去平衡，a点电位高于b点电位，此时有电流流过动圈，指针产生偏转； 被测温度愈高，电桥输出的不平衡电压Uab愈大，仪表指针的偏转角度就愈大。 不平衡电