自动检测技术及仪表控制系统 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张毅 张宝芬 曹丽 彭黎辉 编著12显示单元.ppt

12 显示单元 在控制系统中显示仪表具有重要的地位，它可将控制过程中的参数变化、被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况，掌握被控对象的状态，是进行系统控制、工况监视、性能分析以及事故评判等工作所必不可少的环节。 显示仪表主要工作在开环和闭环两种模式下。 在传统的显示仪表中，前者以动圈式指示仪表为代表，而后者主要应用在带自动平衡的显示仪表中。配有机械机构并依靠其机械部件的移动，使仪表达到被测量所对应的稳态位置以实现指示目的，是传统显示仪表的主要特征。 在现代显示仪表中，由于采用了微计算机技术，其数据处理能力得到大大提高，同时还可提供更强的功能，因而完全取代了传统显示仪表中的机械机构，也使新一代的显示仪表更加精巧、更加可靠、功能更加丰富。 12.1 显示仪表工作原理 （1）显示仪表结构分析 开环模式：又测量电路和数据处理两部分组成 12.1 显示仪表工作原理 （1）显示仪表结构分析 闭环显示仪表结构原理图 12.1 显示仪表工作原理 （1）显示仪表结构分析 闭环模式：放大器、可逆电动机和测量电路构成的闭环回路，是实现自动平衡显示功能的根本所在，是显示仪表的主体。 当系统是闭环负反馈时，如正向通道的放大倍数足够大，则整个系统的传递函数近似等于反馈环节传递函数的倒数。也就是说，此时仪表的特性主要取决于其反馈环节的特性。因此，作为反馈环节的测量电路在显示仪表中扮演了非常重要的角色，其设计、计算、制作和调整是实现仪表显示功能的首要任务。 12.1 显示仪表工作原理 （2）电位差计式自动平衡原理 自动电位差计适合对直流电压或由直流电流转换成的电压进行自动测量的处理； 自动电位差计是利用电动势平衡的原理实现显示和记录功能的。 12.1 显示仪表工作原理 （2）电位差计式自动平衡原理 自动电位差计原理图 12.1 显示仪表工作原理 （3）电桥式自动平衡原理 在实际工业应用中，常采用敏感电阻作为传感器对被测参数进行测量，将其引入电桥，作为一个或多个电桥桥臂的组成部分，即可利用电桥平衡的原理实现对被测参数的测量、显示和记录。 12.1 显示仪表工作原理 （3）电桥式自动平衡原理 自动电桥平衡电桥原理图 12.1 显示仪表工作原理 （4）差动变压器式自动平衡原理 用两个完全相同的差动变压器即可构成差动变压器式自动平衡显示及记录仪表。 其中一个差动变压器实现对位移量的测量，安装一次仪表处；另一个差动变压器则通过电信号的远传实现被测参数的传递，安装二次仪表处。 12.1 显示仪表工作原理 （4）差动变压器式自动平衡原理 差动变压器式自动平衡原理图 12.2 传统显示及记录仪表 （1）电位差计式自动平衡显示仪表 基于电位差计的工作原理工作的。 测量电路是电位差计式自动平衡显示仪表的主要组成部分。 12.2 传统显示及记录仪表 （1）电位差计式自动平衡显示仪表 电位差计式自动平衡显示仪表的典型测量电路图： 12.2 传统显示及记录仪表 （2）电桥式自动平衡显示仪表 该类仪表借助电桥平衡式原理进行工作，将敏感电阻直接连入电桥的一个桥臂，主要用于当传感器为敏感电阻时对被测参数的测量。 测量电路是电桥式自动平衡显示仪表的重要组成部分，电桥又是测量电路的主要组成部分。 12.2 传统显示及记录仪表 （2）电桥式自动平衡显示仪表 电桥式自动平衡显示仪表测量电路： 12.2 传统显示及记录仪表 （2）电桥式自动平衡显示仪表 自动平衡电桥测量电路的等效电路： 12.3 数字式显示及记录仪表 （1）数字模拟混合记录仪 传统模拟显示仪表的显示直观性主要体现在其自动记录方式上，它可将一个或多个被测参数直接绘制在记录纸上。 与模拟仪表的特点相反，全数字式自动记录仪则是通过打印被测参数的数据来完成对被测参数的记录的，因而它可以具有较高的记录精度。 12.3 数字式显示及记录仪表 （1）数字模拟混合记录仪 数模混合记录仪是及显示仪表结构图 12.3 数字式显示及记录仪表 （1）数字模拟混合记录仪 微机单元是整个仪表的核心部分，主要由微计算机主机芯片CPU、用于保存程序的ROM或EPROM、用于存储各种数据的内存RAM以及意外情况下的保护电路组成。通常计算机主机芯片CPU选用单片机为主流机型，其运行负责维持和完成仪表的数据采集、转换、计算和管理，并可进行系统的故障诊断和报警等工作。 12.3 数字式显示及记录仪表 （1）数字模拟混合记录仪 仪表输入部分的主要工作是完成对被测参数的周期采样、信号放大及模／数转换等，并实现仪表与外界的光电隔离。它有多个输入通道，可实现对多个被测参数的显示和记录。多输入通道间由切换开关连接，可轮流进行对被测参数的采样并与模／数转换单元相通。 输出单元的功能较为单一，负责故障