第5章显示仪表.doc

第5章 显示仪表 凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表统称为显示仪表(或称为二次 仪表)。 显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和各种测量元件或变送单元配套使用，连续地显示或记录生产过程中各参数的变化情况。它又能与控制单元配套使用，对生产过程中的各参数进行自动控制和显示。 随着生产的发展，目前，我国已生产的显示仪表种类很多。按照能源来分：可分为电动显示仪表、气动显示仪表；按照显示的方式来分：可分为模拟式、数字式和图像显示三种。 所谓模拟式显示仪表，是以仪表的指针，(或记录笔)的线性位移或角位移来模拟显示被测参数连续变化的仪表。这类仪表免不了要使用磁电偏转机构或机电式伺服机构，因此，测量速度较慢，精度较低，读数容易造成多值性。但它结构简单、工作可靠、价廉且又能反映出被测值的变化趋势，因而目前大量地应用于工业生产中。 所谓数字显示仪表，是直接以数字形式显示被测参数值大小的仪表。这类仪表由于避免了使用磁电偏转机构或机电式伺服机构，因而测量速度快、精度高、读数直观，对所测参数便于进行数值控制和数字打印记录，尤其是它能将模拟信号转换为数字量，便于和数字计算机或其他数字装置联用。因此，这类仪表得到迅速的发展。 所谓图像显示，就是将图形、曲线、字符和数字等直接在屏幕上进行显示。它是随着电子计算机的推广应用而相应发展起来的一种新型显示仪器，其中应用比较普遍的是液晶显示器。 5．1 动圈式显示仪表 动圈式显示仪表是我国中小型企业广泛使用的模拟式仪表。它具有结构简单、价格低廉、灵敏可靠等优点。 动圈式仪表可以与热电偶、热电阻等测温元件配合，作为温度显示、控制之用；也可与其他变送器配合，用来测量、控制其他参数。如XCZ型动圈仪表可作为参数指示；而：XCT型动圈仪表除对参数指示外，还有控制参数的功能。 动圈式仪表的输入信号：可以是直流毫伏信号，如检测元件或传感器或变送器送来的直流毫伏信号；也可以是非电势信号但必须经过适当转换电路后能转换成电势信号的参数。动圈式仪表实质上是一种测量电流的仪表，最终由装在动圈上的指针就能指示出被测对象的参数。 本节只介绍指示型(XCZ型)动圈式显示仪表。 5．1．1 XCZ—101型动圈式显示仪表 XCZ—101型动圈式仪表是与热电偶配套使用的指示型显示仪表。 （1）测量机构及作用原理 动圈式仪表测量机构的核心部件就是一个磁电式毫伏计。其中动圈是用具有绝缘层的细铜线绕成的矩形框，如图5—1所示。用张丝把它吊置在永久磁钢的空间磁场中。当测量信号(即直流毫伏信号)通过张丝加在动圈上时，便有电流流过动圈。此时载流线圈将受磁场力作用而转动，动圈的支承是张丝，动圈的转动使张丝扭转，此时，张丝就产生反抗动圈转动的力矩，这个反力矩随着张丝扭转角的增大而增大。当两力矩平衡时，动圈就停留在某一位置上。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对象的温度数值。 图5-1 动圈式显示仪表的工作原理 （2）外接电阻和外接调整电阻 热电偶与动圈式仪表配合使用时，如图5—2所示。流过动圈的电流不仅和热电偶的热电势E(t，t0)有关，也和回路内总的电阻有关，回路中总的电阻R总是表内电阻R内和表外电阻R外之和。按欧姆定律，流过动圈的电流应为 （5-1） 式中，R外包括：热电偶本身的电阻R热，补偿导线电阻R补，连接铜导线电阻R铜，外接调整用电阻R调。用式子表示即 （5-2） 图5-2 热电偶现场接线图 1-热电偶；2-补偿导线；3-冷端补偿器，4-连接导线； 5-调整电阻；6-仪表接线板；7~10-接线端子 在测量时，R总应保持一定值，即从仪表厂刻度到现场使用，这个R总的数值应该不变。如只总变化，则虽然输入的热电势没有改变，但流过动圈的电流不同，则测量指示值将偏大或偏小。但是，在实际应用时，从测温现场到仪表室的距离有长有短，因此，连接导线的长短就不同，则R总的数值就不同，为此，在动圈仪表进行刻度时，采用规定外线电阻数值为定值的办法来解决这个问题。配热电偶的动圈仪表统一规定R外为15(，此值标注在仪表面板上。 所以，无论在刻度或使用时，外线电阻都应该保持这个数值。即在刻度时R外=15(； 在实际使用时，R调＝15(((R热-+R,补+R铜)。调整电阻是用锰铜丝绕制，它的作用是当外接线电阻不足15(时，调整R调电阻来凑足R外=15(即可。 （3）动圈的温度补偿 前面讨论了外接电阻问题，现在再进一步讨论动圈本身的问题。由于动圈本身是用铜导线绕制而成的，当环境温度升高时，