数字式显示仪表
热工测量及仪表_第4章_显示仪表
0
xcz--102
刘玉长
1 5
（2）工作原理
根据电磁感应原理，当有mV信号加在动 圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过 动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作 用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指 向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力 使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张 丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出 温度的大小。
R调：
热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数， 调整R调使R外=15Ω
刘玉长
R热敏 与 R并：
R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。 因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈 的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况 下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低， 此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减
第四章 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 第五节 仪表防爆知识
刘玉长
第一节 概述
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。
一、定义
显示仪表是指接收检测元件(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。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
德力西电气 PD606E安装式数字显示三相多功能仪表 使用说明书
PD606E 安装式数字显示三相多功能仪表使用说明书符合标准：GB/T 22264安装、使用产品前，请仔细阅读使用说明书并妥善保管、备用目录一、产品简介 (01)二、功能介绍 (02)三、技术参数 (03)四、安装与接线 (04)五、编程操作 (08)六、面板说明与测量信息显示 (11)七、通讯规约 (30)八、功能输出 (43)九、常见问题及解决办法 (47)十、运输、贮存 (49)十一、公司承诺 (49)一、产品简介1.1引用标准执行标准:GB/T22264.1 安装式数字显示电测量仪表第1部分:定义和通用要求GB/T22264.2 安装式数字显示电测量仪表第2部分:电流表和电压表的特殊要求GB/T22264.3 安装式数字显示电测量仪表第3部分:有功功率表和无功功率表的特殊要求GB/T22264.4 安装式数字显示电测量仪表第4部分:频率表的特殊要求GB/T22264.5 安装式数字显示电测量仪表第5部分:相位表和功率因数表的特殊要求GB/T22264.7 安装式数字显示电测量仪表第7部分:多功能仪表的特殊要求GB/T22264.8 安装式数字显示电测量仪表第8部分:试验方法参考标准:GB/T 17215.321-2021电测量设备（交流）特殊要求第21部分：静止式有功电能表 (A级、B级、C级、D级和E级)GB/T 17215.323-2008 交流电测量设备特殊要求第23部分:静止式无功电能表(2级和3级)GB/T 17215.301-2007多功能电能表特殊要求1.2产品概述多功能网络电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦等场合的电力智能监控和电能计量需求而设计，能够高精度测量三相电网中的所有常用电力参数:三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数等，并带有485通讯、电能脉冲输出等功能。
多功能网络电力仪表具有极高的性价比，可以取代测量指示仪表、电能计量仪表以及相关的辅助单元。
过程检测仪表[电子教案]第六章 显示仪表
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4．功率放大级 ．
功率放大级采用推挽式相敏放大线路。其输入为电压放大级输出（交流 电压），输出负载是可逆电机的定子绕阻，而电源是由D301、D302提供的 单向脉动电流。
图6.14 相敏推挽功率放大器原理
当无输入信号时，复合三极管均不 导通，上、下回路集电极漏电流ic、i’c 在控制绕组上产生的脉动电压，大小 相等、方向相反，互相抵消。所以此 时可逆电机不转动。 当有正相输入信号时，信号正、负 半周，下、上复合三极管轮流截止、 导通。导通电流i’c、ic在控制绕组上合 成正相位电流，可逆电机定子产生顺 时针旋转磁场，正转。 当有反相输入信号时，与上述情形 相反，输出电流在控制绕阻中合成电 流为负相位，可逆电机定子产生逆时 针旋转磁场，电机反转。
3.电子电位差计的测量桥路 电子电位差计的测量桥路
测量桥路稳压电源E=1V，上支路工作电流I1=4mA。下支路电流 I2=2mA。桥路平衡时：
U AB = U AC UBC = E x 仪表测量下限 E x min = U AB min = I 1RG I 2 R2
仪表测量上限
E x max = U AB max = I 1 ( R G + R np ) I 2 R 2
③量程电阻RM：作用决定仪表电量程。 R np = R p // R B // R M ,实际电量程， E n = I 1 ( 1 2 λ ) R np λ=0.05，为RP防脱余量。
R np = E n (1 2 λ ) I 1
RM =
90 R np 90 R np
④起始电阻RG：作用是决定仪表量程下限
图6.15 相敏推挽放大波形
6.1.4 机械传动机构
1.平衡机构 平衡机构
由可逆电机、传动齿轮、拉线轮、指示记录机构和滑线电阻所组成。可 逆电动机转动时，通过齿轮传动机构2及拉线轮3，带动指针、记录笔6移 动，从而指示、记录被测温度值，同时带动滑线电阻的滑动触点12移动， 使整个系统趋于平衡位置。
2013第四章第二节数字显示仪表(2013)
反馈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去补偿 检测元件或传感器的非线性，使输入和输出具有线性 关系特性。 Ui f ( X )
U 0 SX U0 U f Ui f ( X ) f ( ) S
X
传感器
Ui
+
ΔU
_
放大器
U0
Uf
非线性反馈 反馈式线性化原理图
驱动器 EPROM 锁存器 A/D转换器
Ux
K分度号热电偶温度测量范围为0~999℃ ，999℃ 时 的热电势为41.237mV，量化单位为：
Δ= 41.237/999=0.04128≈0.0413mV。
为了节省成本，采用三位LED数码管显示温度值，用 个位数数码管的小数点代表0.5 ℃或0.0 ℃。小数点亮 代表0.5 ℃ ；小数点不亮，代表0.0 ℃。当≤0.25 ℃时， 小数点不亮；当大于0.25 ℃ 并小于0.75 ℃ 时，小数 点亮；当≥ 0.75 ℃ 时，进位显示1 ℃。
数字式检测仪表就是以十进制测量数据形式显示测 量结果的检测仪表。测量数据包括测量数字和测量单位 两部分，二者缺一不可。只有数字，没有单位，这样的 数字只有相对意义没有绝对意义。因此，被测量 X 总是 以其测量数字N(十进制数)和测量单位x1表示：
X x1 N
X N x1
测量单位x1，就是N=1所对应的被测量X。例如，压力数 字的单位是Pa，流量数字的单位是m3/h，温度数字的单 位是℃等。
常
把0~1V的模拟电压量化为三位二进制代码，划分量化电平的两 种方法如图所示。(a)图Δ =1/23，量化误差为Δ ；(b)图Δ = （2×1）/（2× 23 -1），量化误差为Δ /2 。
数字温度显示仪表校准方法分析
Experience Exchange经验交流DCW243数字通信世界2020.120 引言数字温度显示仪表是一种以十进制数码显示被测值的仪表，仪表本身并不能单独测量温度，与温度传感器配合、接受其信号才能测量温度，仪表输入信号是标准化、规范化的信号，通常数字温度显示仪表与热点阻、热电偶等温度传感器配合使用，具精度高、显示清晰正确、可读性强、安装方便等优点。
1 数字温度显示仪表的一般原理及基础知识数字温度显示仪表主要原理图如图1所示，测量电路将传感器形成的电动势进行测量，将得到的信号通过电平放大，进行非线性校正及A/D 转换，最终在显示端输入被测温度数值。
图1 数字温度显示仪表原理图数字温度显示仪表的准确度等级有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级，常见的是1.0级；分辨力有0.1℃和1℃。
数字温度显示仪表通常与热电偶或热电阻连接，常用热电偶的类型有B 、S 、R 、K 、N 、E 、J 、T 等，常用热电阻的类型有Pt100，Pt500，Pt1000，Cu50，Cu100等；在我市常见应用K 型热电偶和Pt100热电阻，后文校准方法以K 型热电偶和Pt100热电阻为主。
2 数字温度显示仪表校准条件2.1 标准器及其他设备校准时标准器主要有直流电阻箱、标准直流电压源、温度校准仪、专用补偿导线、0℃恒温器、专用连接导线和绝缘电阻表；其中直流电阻箱和标准直流电压源在实际使用可用符合要求的温度校准仪替代。
2.2 环境条件数字温度显示仪表校准环境温度为15℃～25℃，相对湿度45%～85%。
当环境不能满足标准器使用的环境要求时，在不确定度评定时应增加环境条件的不确定度分量。
2.3 准备工作（1）数字温度显示仪表的校准前应检查被校设备的外观是否损坏，接上电源打开开关，查看数字温度显示仪表是否能够正常显示。
（2）校准前仪表应通电预热，预热时间按制造厂说明书的规定确定，一般不少于15min ，具有参考段温度自动补偿的仪表预热时间不少于30min 。
东辉智能 Z-智能数字显示仪表
智能数字显示仪表说明书一、主要技术参数1.使用条件：环境温度 0～50℃；相对湿度≤90％电源电压： (85～265)VAC (电源频率 50±2.5Hz)或24VDC±10%2.基本误差：0.5％F.S±1字；显示分辨率：根据量程不同，可有0.001，0.01，0.1，1等四种3.输入特性：热电偶型、电压信号型：输入阻抗大于500kΩ标准电流型：输入阻抗小于250Ω热电阻型：引线电阻要求0～5Ω，三根相等4.热电偶型仪表内部冷端补偿温度范围：0～50℃5.直流电源输出：电压24V，最大电流50mA，直接配接二线制无源变送器6.显示位数：四位红色LED显示7.安装方式：装盘和机芯采用全卡入式8.重量：约0.5kg9.功耗：＜5W二、输入信号规格及开孔尺寸1 外形及开孔尺寸如下表：2 输入信号规格如下表所示：三、参数设定流程图1. 各按键在操作时的作用如下：（1）“”：用于各级功能参数分类、参数名称的循环显示和参数值的确认。
（2）“”：用于各参数值的修改和选择。
（3）“”：用于各参数值的修改。
（4）“”：用于进入显示屏提示的功能菜单或功能参数的设置介面。
2.菜单操作：注：“*”表示此功能仅对标准信号仪表有效，“**”表示信号输入为“ ”时才有此菜单，虚框表示仅热电偶输入时有此菜单。
四、接线方法跳线设置（仅48×48×100型仪表需进行本项设置）对于48×48×100型仪表，在[ ]菜单中选择不同分度号后，还需进行相应的硬件跳线设置方可正常使用。
跳线设。
显示仪表介绍
计数器
控制逻辑
b)
数据输出
标准时钟
1.2 逐次比较型
采用直接法转换，它是把电模拟量与一整套准电压 之间进行直接逐次比较而得的数字量。
逐次比较型模-数转换器的基本原理在于“比较”， 用一套标准电压和被测电压进行逐次比较，不断逼 近，最后达到一致。标准电压的大小，就表示了被 测电压的大小。将这个和被测电压相平衡的标准电 压以二进制数出，就实现了模拟-数字的转换过程。
动圈式显示仪表通过一定的内置电路可以直接用 来作为热电偶、热电阻，以及电流或电压的显示。
部分显示表还附带有模拟量输出，以实现简单的 控制功能。
一、动圈显示基本原理
磁场中，一个用弹性张丝悬挂
N
S
的线圈，当线圈有电流通过时， 线圈在电磁力的作用下发生偏
转；在电磁力矩与张丝的弹性
力矩平衡时，线圈达到最大偏
RLT
4R
0
0 U0
U0 4R
RT
四、动圈式显示仪表测温注意事项
型号意义
XCZ：显示、磁电、指示 XCT：显示、磁电、控制
注意配套使用 适当调整外接电阻 运输时，短路保护
§3 自动电子电位差计
E
R
R
RR
当电路中有两个电位相反的电 源时，总电势为两个电源电势 之差。如果两个电源的电动势 相等，则回路电流为零。
二、动圈式显示计
—热电偶温度显示、电压与电流显示
校准后的动圈就是一个包含内 阻r的电流表（毫安计）。
毫安计串联一个可调小电阻， 使回路总电阻一定时，即可用 于测量小电压——热电偶的输 出。
毫安计串联一个大电阻，使回 路其它电阻忽略不计时，即可 用于测量大电压——普通电压 表。
数字显示仪表第3章 数字基础
1表示热电偶或辐射温度计;
2表示热电阻;
3表示霍尔式压力变送器;
4表示电阻式远传压力计;
5表示输入电流电压信号;
6表示热敏电阻；
第四位用拼音字母表示仪表的适用场合， C表示船用， F
表示耐大气腐蚀， K表示开方。
五. XMT仪表的类型与功能
XMT仪表的类型与功能
XMT仪表测量范围 XMT仪表配用热电偶和热电阻时的测温范围
第三章 数字式显示仪表
一、数字式显示仪表的定义及其特点
数字式显示仪表是能将被测的连续电量(模拟量)自 动地变成断续量,然后进行数字编码,并将测量结果以数 字显示的电测仪表。
模拟量 A/D变换器
数字量 电子计数器 显示器
读出
图 数字式显示仪表方框图
17
第二节 数字式显示仪表
特点
准确度、灵敏度高; 读数方便、清晰直观、不会产生视差。 测量速度快，从每秒几十次到每秒上百万次; 仪表的量程和被测量的极性可自动转换,可自动检查 故障、报警以及完成指定的逻辑程序; 可以方便地实现多点测量; 可以与电子计算机配合,给出一定形式的编码输出。
30
图自动平衡电桥工作原理
⑤ 具有与上位机通讯的标准,可靠性高,价格与一般记录 仪相仿。
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第三节 新型显示仪表
2、虚拟显示仪表
利用计算机强大的功能来完成显示仪表所有的工作。
输入通道
采样
开关
模数
转换
个人计算机
输入通道插卡
实时
数据管理
数据
计算处理
多媒体
显示 显示 模式
图 虚拟显示仪表原理框图
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第三节 新型显示仪表
2、虚拟显示仪表
第三节 新型显示仪表
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3.智能式显示仪表
• 带有微处理器的数字式仪表，可以实现复杂计算等功能。 • 1）构成
图11.1.5智能式显示仪表的构成
2）技术指标与特点
• 技术指标
技术指标与数字仪表基本相同，在测量误差功 能上增加了零点、满度误差软件修正和数据线性 化处理的功能。 • 特点
（1）具有常规仪表相同的功能；
（2）具有丰富的数据处理功能；
（3）可以方便地与各种输入信号连接；
（4）具有可编程功能； （5）可以存储历史数据，并能方便地输出； （6）具有数据通信功能； （7）与上位机配合可以构成分布式采集系统。
11量的模拟信号直接显示或者经过转换电 路处理后再显示；也可以将模拟信号与标准信号 比较调平衡后，经过计算得到测量值再显示。模 拟式显示仪表具有连续显示功能，测量值在仪表 的刻度盘上读出。 • 1.动圈式显示仪表 • 采用灵敏度较高的磁电系测量机构，易将微弱的 被测信号转换为指针的角位移。可以对直流毫伏 信号进行显示，也可以对非电势信号但能转换成 电势信号的参量进行显示。
它是由前置放大器、A／D转换器（模拟量转换成数字 量）、非线性补偿、标度变换以及显示装置等部分组成。
图11.1.4数字式显示仪表的构成框图
2）技术指标
• 分辨率
仪表在最小量程时，最末一位数字跳变一个字所 代表的量值，它反映了仪表的灵敏度。
• 精确度
数字仪表精确度的表示方法： （ 1）
a% X nX min
1）特点 • 可以作参数显示；也可作参数指示显示和控制； 可与热电偶等测温元件配合作为温度显示、调节 使用；可和其他变送器配合，测量、控制其他参 数。 2）组成和测量线路 • 动圈式仪表由测量线路和测量机构两部分组成。
图11.2.1动圈仪表
• 检测毫伏信号的测量线路
• 用于检测毫伏信号或配热电偶的动圈仪表测量线路为直接 变换式线路。它由环境温度补偿电阻、量程和阻尼调整电 阻、量程和阻尼调整电阻组成。
• 组成
图11.1.1直接变换式仪表
•特点 （1）其线性刻度较困难。 （2）很难获得较高的精度。 （3）信息转换效率低，但仪表简单可靠、重 量轻、尺寸小、价格便宜。
2）平衡式显示仪表的组成及特点 • 组成
图11.1.2平衡式显示仪表的组成
• 特点
• （1）平衡式显示仪表线性度好、测量精度高； • （2）反应速度快；
• 图11.2.3毫伏信号的测量线路
（1）环境温度补偿电阻 用具有负的温度系数的热敏电阻Rr和锰铜电阻RB 并联后再与RD串联的方法进行补偿。
（2）量程和阻尼调整电阻 国产XC系列动圈仪表采用了统一的测量机构，即 用于不同的量程、不同的被测量情况下的表头是统 一的，这就大大的简化了生产工艺，提高了生产效 率。
（2） a% X b% X max 数字仪表精确度的相对误差
Xm a % b% X X
• 输入阻抗
数字仪表输入阻抗： 指仪表在工作状态下，仪表两个输入端子 之间所呈现的等效阻抗。 • 干扰抑制比
工业现场存在很强的电磁场及各种高频干扰，因此对数
字抗干扰性有一定得要求，通常用干扰抑制比来表示。
主要章节
• • • • • 11.1概述 11.2模拟式显示仪表 11.3数字式显示仪表 11.4智能式显示仪表 11.5传感器及变送器与显示仪表的连接
11.1概述
电动显示仪表通常是由测量线路和显示装置两部 分组成。
1.模拟式显示仪表
是以指针或记录笔的偏转角或位移量来显示被 测变量连续变化的仪表。 1）直接变换式仪表的组成与特点
（3）热电偶冷端温度补偿
• 与热电偶配套的动圈仪表，是直接按照热电偶的分度表进 行刻度的，即热电偶的冷端温度是在零度条件下刻度的， 如果热电偶冷端温度不是零度，则动圈仪表的读数便不能 真实的反映被测温度值，并产生一个随冷端温度变化而变 化的误差。因此在实际测温中，必须考虑冷端温度补偿问 题。
图11.2.4热电偶冷端温度补偿
• 检测电阻值的测量线路
3）仪表型号
工业仪表型号由三节组成：第一节以大写字母表示，第二 节以阿拉伯数字表示，尾注以大写汉语拼音字母一位表示， 普通型不加尾注；第三节以一位阿拉伯数字表示统一设计 的序号，第一次统一设计不加第三节。
• 动圈式仪表型号 • 见课本P242.
2.自动平衡式显示仪表 1）平衡式电子电位差计 • 工作原理： • 将被测电势与已知的电位差进行比较，当两者之
(3)比直接变换式仪表结构复杂、造价高。 3）显示仪表的基本技术性能
• 仪表的变差
在规定的条件下，用同一仪表对被测量进行正、反行程 的测量，对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差 称为该测量点上的示值变差。 b yib yi yi
yb max 100% ymin ymax
差为零（即达到平衡）时，被测电势就等于已知的 电位差，此时仪表达到平衡而停止工作，故称为平 衡式电子电位差计。
• 平衡式电位差计
EX IRPab ES RPab RK
图11.2.5手动平衡式电位差计
• 手动平衡式电位差计
图11.1.3仪表的变差特性
• 仪表的灵敏度
仪表输出信号的变化量和引起这个输出变化量的被测 量变化量的比值，称为仪表的灵敏度。
y S x
• 仪表的分辨率
仪表响应输入量微小变化的能力称为仪表的分辨力， 常用分辨率或灵敏限来表示。
2.数字式显示仪表
• 把与被测量（例如温度、流量、液位、压力等）成一定函 数关系的连续变化的模拟量，变换为断续的数字量进行显 示的仪表。 1）构成：
第11章：电动显示仪表
授课课时：2学时 主要内容：电动显示仪表意义及概述。电动显示仪表的分 类：模拟式显示仪表，数字式显示仪表。各显示仪表的结 构组成及其工作原理，各显示仪表与之匹配的传感器的选 择和确定。各类显示仪表的结构组成，各类显示仪表的工 作原理，工作方法及其配套的传感器选型。 重点和难点:各类显示仪表的结构组成，各类显示仪表的 工作原理，工作方法及其配套的传感器选型。各类显示器 与传感器的匹配，如何满足工艺精度要求