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6显示仪表 6 1显示仪表概述 本章内容 6 2模拟式显示仪表 6 3数字式显示仪表 6 4新型显示仪表 功能 对各种检测变量进行显示 记录类型 模拟式显示仪表 数字式显示仪表 新型显示仪表 6 1显示仪表概述 1 模拟式显示仪表 原理 检测元件和变送器将被测变量 物理量或化学量 变换成另一物理量 此物理量随被测变量的变化作相应变化 这种变化是对被测变量的模拟 方式 利用标尺 指针 曲线等方法 2 数字式显示仪表 功能 直接用数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值的仪表 可以和多种传感器配合测量 显示各种工艺参数 并且可以进行巡回检测 越限报警及实现生产过程自动控制 方式 数字式 3 新型显示仪表 特点 涉及微处理技术 新型显示技术 记录技术 数据存储技术和控制技术 把信号检测处理 显示 记录 数据存储 通讯 控制 复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体 模拟显示的特点 直观 光柱也属于模拟显示 光柱显示的特点 一目了然 数字式仪表 数字式仪表的特点 准确 但最后一位经常跳动不止 热敏电阻 LED亮度高 耐振动 LCD耗电省 集成度高 但不利于夜间观察 LED LCD的特点 带背光板的LCD可以在夜间观看 图像显示 特点 能显示复杂的图形和曲线 但价格昂贵 带RS 232接口的万用表及图像显示 特点 能在计算机中存储测量到的波形及数据 可随时重放 价格适中 记录仪 主要用来记录被检测对象的动态变化过程 无纸记录仪 主要用来记录和存储被检测对象的动态变化过程 数据处理装置 数据处理装置主要是指计算机 将复杂的系统用到频谱分析仪 6 2 1电子电位差计 配热电偶 功能 与温度 流量 压力 差压 成分等变送器配接 可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量 原理 电压补偿原理型号 用XW系列来命名 X表示显示仪表 W表示直流电位差计 XW 类型 小型长图显示 大型长图显示 圆图显示等 6 2模拟式显示仪表 图8 3电位差计的原理线路 一 手动电位差计 工作电流的回路 校准工作电流的回路 测量回路 电位差计实物图 1 工作原理 工作状态 U 0 即Et EAB XW系列电子电位差计测量桥路原理 二 自动电位差计 6 2 2电子自动平衡电桥 配热电阻 功能 对能转换成电阻值的各种变量进行测量 显示 记录 原理 电桥平衡原理型号 根据输出电压XD系列 交流平衡电桥XQ系列 直流平衡电桥 特点 1 清晰直观 读数方便 不会产生视差 2 线路简单 可靠性好 耐振性强 3 采用模块化设计方法 便于制造 调试和维修 降低生产成本 4 品种繁多 配接灵活 5 具有非线性校正及开方运算电路 配接热电偶测温时具有冷端温度补偿功能 配接热电阻时考虑了外线电阻的补偿 配接差压变送器测流量时可直接显示流量值 6 3数字式显示仪表 6 3 1概述 分类 1 按功能 显示型 显示报警型 显示调节型 巡回检测型 2 按输入信号形式 电压型 频率型 3 按输入信号的点数 单点和多点 4 按显示位数 3位半 4位半等多种 半位显示是指最高位是0或1 5 按测量速率 低速型 每秒钟测量几次到几十次 中速型 每秒钟测量几十次到几百次 高速型 每秒钟测量千次以上 主要技术指标 1 显示方式 3位半或4位半数码管显示 2 分辨率 仪表末位数改变一个字时所代表的输入信号值 表明仪表所能显示被测参数的最小变化量 3 精度等级 0 2级或0 5级 4 输入阻抗 仪表在工作状态下呈现在仪表两输入端之间的等效阻抗 一般在10M 以上 另外 还有采样速率 干扰拟制系数等 2 数字式显示仪表的主要指标 1999 1999 6 3 2基本组成 数显仪表的组成框图 6 3 3模 数转换 A D 模 数转换 A D 非电量 电压 数字 A D 转换方法 直接比较型 间接比较型和复合型三大类 包括采样和量化两个过程 采样是将模拟量转换成数字量 量化是用近似值表示信号精确值的过程 产生量化误差 A D位数8位00000000B 00H 0D 11111111B 0FFH 255D A D分辨力 率 分辨力 8位 Vmax 255分辨率1 255显示器分辨力 1 直接比较型A D转换 直接比较型A D转换的原理是基于电位差计的电压比较原理 图8 9直接比较原理示意图 通过不断比较 不断鉴别 并在比较鉴别的同时就将参考电压转换为数字输出 实现了A D转换 标准的可调参考电压UR被测电压UX 比较 平衡 UR UX 2 间接比较型A D转换 所谓间接比较型就是被测电压不是直接转换成数字量 而是转换成某一中间量 然后再将中间量整量化转换成数字量 U T型或U F型 把被测电压转换成时间间隔的方法有 积分比较 双积分 法 积分脉冲调宽法和线性电压比较法 图8 10双积分型A D转换原理框图 6 3 4非线性补偿 线性化 数字显示仪表的非线性补偿 就是将数字仪表非线性输入信号转换成线性化的数字显示过程中所采取的各种补偿措施 检测元件或传感器的输出信号与被测变量之间往往为非线性关系 非线性补偿的方法 一类是用硬件的方式实现 一类是以软件的方式实现 常用在屏幕显示仪表中 目前常用方法 模拟式非线性补偿法 数字式非线性补偿法 非线性模 数转换补偿法 1 模拟式线性化 模拟式线性化可采用开环或闭环的方式进行 开环式线性化原理图 利用线性化器的非线性静特性来补偿检测元件或传感器的非线性 使A D转换之前的U0与x之间具有线性关系 闭环式线性化就是利用反馈补偿原理 引入非线性的负反馈环节 用负反馈环节本身的非线性特性来补偿检测元件或传感器的非线性 使U0和x之间关系具有线性特性 2 A D转换线性化 非线性A D转换 通过A D转换直接进行线性化处理的一种方法 3 数字式线性化 基本原则仍然是 以折代曲 将不同斜率的斜线乘上不同的系数变为同一斜率的线段而达到线性化的目的 图8 13数字线性化原理示意图 6 3 5信号标准化及标度变换 将这些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 我国目前采用的统一直流信号电平有以下几种 0 10mV 0 30mV 0 40 95mV 0 50mV等 量纲还原问题 通常称之为 标度变换 模拟标度变换 数字量标度变换 数字仪表的标度变换 y S1 S2 S3 x S x 1 模拟量标度变换 2 电势信号的标度变换 3 电流信号的标度变换 当前的显示仪表是涉及微处理技术 新型显示技术 记录技术 数据存储技术和控制技术 把信号检测处理 显示 记录 数据储存 通讯 控制 复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体的新型仪表 它使用方便 观