项目六 显示仪表.ppt

项目6-1 模拟式显示仪表 项目6-2 数字式显示仪表 项目6-3 无纸记录仪 项目6-4 显示仪表选型 变系数运算的逻辑原理如下图所示。图中的系数控制器及系数运算器等组成数字线性化器，按照图示逻辑原理可以实现变系数的自动运算。 数字线性化器逻辑原理图 由图可知，当输入信号为第一折线OA时，系数控制器使系数运算器进行乘Ki运算，计数器的输出脉冲可以计为： N1=CK1U1 式中，C为计数器常数，U1为输入信号，一直到N1结束N2开始之前，均进行乘K1运算。当计满K1需切换至AB段时，计数器发出信号至数控制器，使系数运算器进行乘K2运算，计数脉冲又可计为： N2=C[K1U1+ K2(U2-U1)] 依次下去，若有n段折线，则计数器所计脉冲数 Nn=C[K1U1+ K2(U2-U1)+…+ Kn(Un-Un-1)] 精确的程度取决于“以折代曲”的程度，折线逼近曲线的 程度越好，所得的线性度也越高。 (3) A/D转换线性化 该方法是通过A/D转换直接进行线性化处理的法。如利用A/D转换后的不同输出，经过逻辑处理后发出不同的控制信号，反馈到A/D转换网络中去改变A/D转换的比例系数，使A/D转换最后输出的数字量N与被测量x成线性关系。常用的有电桥平衡式非线性A/D转换。 五、信号标准化及标度变换 将不同性质的信号与不同电平的信号统一起来，这就叫输入信号的规格化，或者称为参数信号的标准化。 规格化的统一输出信号可以是电压、电流或其他形式的信号，但由于各种信号变换为电压信号比较方便，且数字显示仪表都要求输入电压信号，所以大多数情况下都将各种不同的信号变换为电压信号。 统一信号电平高低的选择应根据被显示参数信号的大小来确定。 标度变换可以在模拟部分进行，也可以在数字部分进行，前者称为模拟量的标度变换，后者称为数字量的标度变换。 数字仪表的标度变换 其刻度方程可以表示为： y = S1 · S2 · S3 · x = S · x 因此标度变换可以通过改变S来实现，且使显示的数字值的单位和被测变量或物理量的单位相一致。 (1) 模拟量标度变换 1、电阻信号的标度变换 为了将热电阻变化转变为电压信号的输出，通常采用不平衡电桥作为电阻-电压转换。 电阻信号的标度变换 由图可得不平衡电桥的输出电压为： 当被测温度处于下限时，Rt = Rt0 = R0，且桥路设计时使得R Rt0，故被测温度处于任一值时，都有： 所以 例:用Cu50铜电阻测温时，若所测温度为0~50℃，则电阻变化值ΔR t = 10.70Ω，为了显示“50”的数字值，可这按以下方法进行：设数字仪表的分辨力为100μV，即末位跳一个字需要100μV的输入信号，那么满度显示“50”时，就需要50 ×100 = 5 mV的信号，即电阻值变化10.70 Ω时，应该产生5 mV的信号，于是根据式(8-1)可得： 该I值可通过适当选取E或R来得到，当仪表的分辨率或显示位数改变时，桥路参数也要适当予以调整。 2、电势信号的标度变换 当数字式显示仪表配热电偶时，以热电势作为输入信号，若热电势在仪表规定的输入信号范围以内，则可将信号送入仪表中，通过适当选取前置放大器的放大倍数来实现标度变换。 例如，有一配K分度号热电偶的数字测温仪表，满度显示为“1023”。此时放大器的输出为4V，而该热电偶1000℃时的电势值为41.27mV，通过选取前置放大器的放大倍数来实现其标度变换：数字仪表显示“1023”时，前置放大器须提供4V电压，若显示“1000”时，则前置放大器提供4000 / 1023 × 1000 = 3910 mV的电压。而此时热电偶的热电势是41.27 mV，故前置放大器的放大倍数K应该是3910 / 41.27 = 94.7，才能保证放大器的输出为3910 mV，这样就能保证数字仪表的显示正好表示温度值。但这里没有考虑热电势和温度之间的非线性关系，因而精确度不高。 3、电流信号的标度变换 当数字显示仪表与具有标准输出的变送器配套使用时，可用简单的电阻网络实现标度转换。即将变送器输出的标准直流毫安信号转换为规格化电压信号。 电流信号的标度变换 4、频率信号的标度变换 数字仪表的输入为频率信号（如涡轮流量计的输出）时，可以采用频率一电压转换器，将频率转换为电压；也可采用计数器累积的办法来实现标度变换。由于频率计数的办法较容易实现，所以对频率信号的标度变换通常是在数字部分用乘系数的办法来解决。 (2) 数字量标度变换