第8章 显示仪表

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1、第八章显示仪表第一节概述第二节模拟式显示仪表第三节数字式显示仪表第四节常用显示仪表简介第一节概述一、定义显示仪表是接收检测元件(包括敏感元件、传感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换，以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。二、分类显示仪表分为模拟式、数字式和屏幕式三大类。还有一类称为记录仪的特殊显示装置。近年来，随着计算机多媒体技术的快速发展，利用计算机来取代实际的显示仪表，形成了所谓的虚拟显示仪表的概念。第二节模拟式显示仪表定义：模拟式显示仪表是以指针与标尺间的相对位移量或偏转角来指示被测参数连续变化的显示仪表。优缺点：结构简单、工作可靠、价格低廉、易于反映被测参数的变化趋势

2、，然而，也具有准确度较低、线性刻度较差、信息能量传递效率低、灵敏度不高等缺点。一、电位差计式显示仪表电位差计是一种典型的平衡式测量仪表，能与输出信号为电势(电压)的各种检测元件配合，用于测量和显示被测参数。(一)工作原理电位差计的测量原理调整滑动触点A的位置，改变UAB的数值达到UAB=Et时，I0=0，检流计指针停在零位上，这时滑动触点A在标尺上所指示的UAB的数值就是被测电势Et的值。电位差计的原理线路图示线路实际上是一台手动电位差计的原理路线。它由三个基本回路组成：工作电流回路、校准工作电流回路及未知电势测量回路。采用电位差计测量未知电势有如下优点：(1)可以得到较真实的测量结果。热

3、电偶及连接线的电阻变化对测量结果不产生影响。(2)电位差计具有较高的准确度，同时，它还可以作为直流电压、电流、电阻等的精密测量仪器。手动电位差计的测量过程自始至终需要人参与，不适合于生产过程中的连续测量，于是便出现了自动测量的电子电位差计。它用电子放大器代替检流计，用可逆电机及传动机构代替人手的操作，测量桥路代替测量回路，实现测量过程的自动平衡、指示及记录。电子电位差计原理方框图(二)测量桥路中各电阻的作用及要求如图所示，已知电位差从A、B二点取得，热电势Et以图示的极性接入电路，并设其值在0~40mV之间。如果RP的值是10Ω，稳压电源电压E=1V。当滑动触点A从滑线电阻左端滑至右端时，

4、要求已知电位差UAB=0~40mV方能同被测电势平衡，这只有回路电流I=4mA才行。显然要有RP+R4=250Ω，因而R4=240Ω。R4起着限制电流的作用，称为限流电阻。输出为0~40mV的原理线路要是被测电势的最小值不从零开始，比如Et在10~50mV之间变化。在保持I=4mA、RP=10Ω的条件下，UAB的最大值仍能满足量程(40mV)要求。但是，当滑动触点A移动至RP的左端时，UAB=0，不能与被测电势的最小值(10mV)相平衡。解决的办法是在RP的左端与B点之间串联一个电阻值为2.5Ω的电阻RG，如图所示。RG上的电压降RGI=2.5×4=10mV，故它称为起始电阻，由它确定仪表

5、指针在起始端位置的示值。输出为10~50mV的原理线路如果被测热电势在-10~40mV沿用前述的简单电路，无论触点A在RP上处于什么位置，总是UAB>0，不能平衡负的热电势。解决方案是在单一回路的基础上增加另一个由R2、R3组成的支路，见图，在此电路中AB两点的电位差：UAB=UAC–UBC。当UAC>UBC时，UAB为正值；当UAC

6、问题，在桥路的下支路中可设置自由端温度补偿电阻R2。R2用铜丝绕制(桥路其他电阻全部为锰铜电阻)，阻值随环境温度变化，能自动补偿热电偶自由端温度变化的影响。铜电阻R2装在仪表外壳的接线板上，靠近热电偶自由端处，使两者感受相同的环境温度。温度补偿范围通常为0~50℃。不同分度号的电子电位差计，R2的数值是不相同的。R3是下支路的限流电阻。铜电阻R2的值一般在10Ω以下，在供桥电压为1V时，要保证下支路电流为2mA，故R3必须有足够大的数值起限制电流的作用。R3一般约500Ω。测量桥路与电子放大器、可逆电机平衡机构及指示记录装置等互相配合，即组成一个完整的电子电位差计。(三)技术指标(1)基本

7、误差。电子电位差计的基本误差包括两种，一是指示基本误差，二是记录基本误差。(2)全行程时间。在使用过程中当被测参数发生变化时，衡量仪表指示器反映被测参数变化的速度性质的指标，用全行程时间表示。(3)仪表不灵敏区。它是指仪表指针不发生变化的输入信号最大变化范围，通常不超过量程的0.25%或0.5%。注意：电子电位差计本质上是一种测量直流电势或电位差的显示仪表，可与热电偶、变送器或其他能将被测参数转换为直流电势的仪器配用。热