显示记录仪表与装置
热工测量及仪表_第4章_显示仪表
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xcz--102
刘玉长
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（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
测试技术
幅频特性与相频特性 一般情况下，H(ω)是复函数，可写成
H ( ) A( )e
Y0 ( ) A( ) H ( ) X ( ) X 0 ( ) Y ( )
j ( )
幅频特性
( ) y ( ) x ( )
相频特性
3.3 测试系统的动态传递特性
第2章 信号分析基础
2.1 信号的分类及其基本参数
什么是信号？ • 信号是信息的表现形式与传送载体。它可代表实际的物理 量或数学上的函数或序列，通过它们能传达消息或信息。 •各种传输信号的方法：烽火、鼓声、旗语、电信号 •信号按物理属性分：电信号和非电信号,它们可以相互转换。 •电信号传输优点：容易产生，便于控制，易于处理。
R yx ）＝ y(t ) x(t )dt y(t ) x(t )dt （
R（）＝ x(t ) x(t )dt x(t ) x(t )dt
其中：
互相关函数
如果 x(t ) 与 y(t )是能量有限信号，则他们的互相关函数的定义为：
T
lim
X T ( j ) T
2
d
X T ( j)是周期信号 XT (t ) 的傅立叶变换
lim 称 P() T X T ( j ) T
2
为 x(t )的功率谱。
相关定理： 功率有限信号的功率谱函数与自相关函数构成一 对傅立叶变换对： P( ) F[ R( )] 其中： R( ) F 1[ P()]
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4.1 调制与解调
一般正（余）弦调制可分为幅值调制、频率调制、 相位调制三种，简称为 调幅（AM）：载波信号(中高频)幅值随测试信号 （低频缓变）变化。 调频（FM）：…… 调相（PM）：……
(DL1056_2007)_发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则
目录前言 (2)发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则 (3)1范围 (3)2规范性引用文件 (3)3术语和定义 (3)3.1 (3)3.2 (3)3.3 (4)4体系与专责 (4)4.1监督机构 (4)4.2监督职责 (4)5监督范围 (5)5.1热工仪表及设备 (5)5.2热控系统 (6)6设计、安装、调试监资 (6)7试生产期监督 (7)8运行监督 (7)9检修监督 (9)10量值传递 (9)11技术监督管理 (10)附录 A 热控技术监督考核指标 (13)附录 B 主要热工仪表及控制系统 (14)附录Ｃ热控技术监督指标统计方法 (16)附录 D 发电厂热控技术监督报表 (18)前言本标准是根据《国家发改委办公厅关于下达2004年行业标准项目补充计划的通知》（发改办工业[2004]1951号）的要求安排制订的。
热控技术监督一直是电力行业的主要技术监督内容之一，多年来对发电厂热工设备的安全、可靠起到了重要的作用。
本标准的制订结合了目前发电厂热控技术监督的实施情况和管理模式，规定了发电厂热控技术监督的范围、内容、技术管理及监督职责，是发电厂热控技术监督的依据。
本标准的附录A,附录C为规范性附录，附录B、附录D为资料性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。
本标准由中国电力企业联合会电力试验研究分会归口并解释。
本标准起草单位：陕西电力科学研究院。
本标准主要起草人：徐洁。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条一号，100761）。
DL/T1056-2007发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则1 范围本标准规定了发电厂热工仪表及控制系统技术监督的机构、职责、范围、内容以及技术管理。
本标准适用于并网运行的火力发电企业和水力发电企业。
供电企业的热控技术监督工作可参照相关部分执行。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
(2024年)仪表自动化全部课程
2024/3/26
1
目录
2024/3/26
• 仪表自动化概述 • 传感器与执行器技术 • 测量与控制技术 • 显示与记录技术 • 系统集成与通信技术 • 故障诊断与维护保养技术
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01
仪表自动化概述
2024/3/26
3
定义与发展历程
定义
仪表自动化是指利用先进的测量、控制技术和自动化设备，对工业生产过程中 的各种参数进行实时检测、控制和管理，实现生产过程的自动化和智能化。
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流量测量与控制手段
流量测量原理
介绍流量测量的基本原理，包括 体积流量和质量流量的测量方法。
2024/3/26
流量计类型及应用
详细介绍各种流量计的工作原理、 特点及应用，如差压式流量计、涡 轮流量计、电磁流量计等。
流量控制手段
探讨流量控制的基本手段，包括节 流控制、调速控制和旁路控制等， 以及PID控制算法在流量控制中的应 用。
数字式显示仪表使用方法
02
首先将被测量转换为数字信号，然后通过数字电路进行放大、
运算等处理，最后在显示器上以数字形式显示出来。
数字式显示仪表应用
03
适用于需要高精度测量和控制的场合，如精密制造、航空航天、
能源化工等领域。
17
数据记录和处理技术
01
数据记录技术
通过测量转换装置将被测量转换为电信号，然后经过模数转换将数据以
现场总线技术在系统集成中的作用
通过现场总线技术，可以将现场仪表、执行器、传感器等设备连接起来，实现设备之间的信息共享和协同工作。 同时，现场总线技术还可以将现场设备与上层控制系统连接起来，实现控制系统的远程监控和管理。
2024/3/26
软测量技术
算、分析、处理等功能的计算机仪器系统。
以个人计算机为核心 通过测量软件支持 具有虚拟仪器面板功能 具有仪器硬件
具有通信功能
虚拟仪器检测技术
虚拟仪器的构成
显示记录仪表与装置
在测量中，人们需要将被测参数转变为容易识别的方式表现出来：指 针的位移，光柱（条）的长短、数码、图形、图像等。具有这类功能 的仪 表及装置，称为显示记录仪表。 与测量压力、物位、流量和温度的仪表不同，显示记录仪表属于二次 仪表的范畴。 二次仪表：不直接用于测量被测对象如温度、压力等物理量，而主 要 用于测量由一次仪表得到的电压、电阻或电流的变化量。 使用时配以相应的一次仪表或变送器，可以实现对各种生产参数的 显 示与记录。
显示记录仪表与装置
显示记录仪表与装置
显示记录仪表与装置
数字显示仪表的组成： A/D转换器：把连续变化的模拟量变换成数字量，完成这个功能的装 置称为模数转换装置。
近年来随着超大规模集成电路的开发和利用，数字显示仪表又 进入了一个微机化、智能化显示仪表的阶段。
显示记录仪表与装置
三、屏幕显示仪表和虚拟显示：在数字仪表的基础上增强CPU、ROM、 RAM、CRT和其它元件及功能的新型仪表。
输送气流速度
t
固相流量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ms
b
软测量模块
s
软测量模块
差压-浓度法技术路线
软测量技术
过程控制中的推断控制
d
Ysp
控制器
U
Yout
过程系统
+
_
ˆ Y
软仪表 (估计器)
校正
k
反馈推断控制系统
虚拟仪器检测技术
虚拟仪器（Virtual Instrument）是指在通用计算机上由 用户设计定义，利用计算机显示器（CRT）的现实功能来 模拟传统仪器的控制面板，以完成信号的采集、测量、运
简述仪表的组成及作用 -回复
简述仪表的组成及作用-回复仪表是指能够对物体或过程进行观测和测量，并将结果以指示或记录的方式展现出来的装置。
在各个领域和行业中，仪表被广泛应用于监测、控制和调节的过程中。
仪表的组成和作用可以从多个角度进行阐述。
一、组成1. 传感器：传感器是仪表的核心部件，用于将被测量的物理量或参数转换为与之对应的信号。
常见的传感器包括光电传感器、压力传感器、温度传感器等。
2. 信号处理器：信号处理器用于对传感器输出的信号进行处理和转换。
它将传感器信号转化为相应的电信号，并进行放大、滤波等操作，以方便后续的控制处理。
3. 显示器：显示器用于将信号处理器转化的电信号转换为功用于人类感官的视觉信号。
常见的显示器包括指针式仪表、数显仪表、液晶显示屏等。
4. 控制装置：控制装置根据显示器显示的测量结果，进行相应的控制操作。
常见的控制装置包括开关、阀门、电机等。
二、作用1. 监测作用：仪表能够实时地监测被测量的物理量或参数的变化。
通过对监测结果的观察，人们可以及时了解被测量对象的状态变化，从而采取相应的措施进行调整或处理。
2. 测量作用：仪表能够对某一物理量或参数进行定量的测量。
通过测量结果，人们可以得知被测量对象的具体数值，从而进行相应的数据分析和处理。
3. 控制作用：仪表能够根据测量结果进行相应的控制操作。
通过控制装置，人们可以根据仪表的显示结果对被测量对象进行控制和调节，使其达到预期的状态或数值。
4. 记录作用：仪表能够将测量结果以指示或记录的方式进行展现。
这样可以方便人们对测量结果进行长期保存或后续的分析研究。
5. 辅助作用：仪表在工业生产、科学研究、医疗诊断等领域中扮演着重要的辅助角色。
它可以帮助人们更加准确地判断和决策，提高工作效率和质量。
三、结论仪表由传感器、信号处理器、显示器和控制装置等组成，能够实现监测、测量、控制和记录等多种功能。
仪表在各个领域和行业中发挥着重要的作用，不仅提高了工作效率和质量，还使得人们能够更加准确地判断和决策。
控制装置与仪表的分类
控制装置与仪表的分类控制装置与仪表功能品种繁多，其分类方法也很多，根据不同原则可以进行不同的分类。
例如，按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（应用较少）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随着微处理器的发展，根据仪表有否引入微处理器又可以分为智能仪表与非智能仪表；根据仪表信号的形式可以分为模拟仪表和数字仪表。
1.按照仪表使用功能分类根据仪表在信息传递过程中的作用不同，可以分为以下五大类:(1)检测仪表检测仪表的主要作用是获取现场信息，并进行适当的转换。
在生产过程中，检测仪表是测量某一些工艺参数，如温度、压力、流量、物位以及物料的成分等，并将其转换成电信号(电压、电流、频率等）。
(2)显示仪表显示仪表的作用是将由检测仪表获得的信息显示出来，包括各种模拟量、数字量的电动、气动指示仪、记录仪和积算器，以及工业电视、图像显示器等。
(3)集中控制装置包括各种巡回检测仪、巡回控制仪、数据处理机、电子计算机以及仪表控制盘和操作台等。
(4)控制仪表控制仪表可以根据需要对输入的信号进行各种运算，例如比例、积分、微分等。
控制仪表包括各种电动、气动的控制器以及数字控制仪表。
(5)执行器执行器可以接受控制仪表的输出信号或直接指令，对生产过程进行操作或控制。
执行器包括各种气动、电动、液动执行机為或控制阀。
2.按照仪表工作能源分类按使用的能源，仪表可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。
目前，常用的是前面两种。
(1)气动仪表这种类型的仪表以空气作为能源，结构简单，工作比较可靠，对于温度、湿度、电磁场、放射性等环境的抗干扰能力较强，能防火、防爆。
(2)电动仪表这种仪表以电作为能源，信号之间联系比较方便，适于远距离传输和控制，便于与计算机连接。
电动仪表在防火、防爆方面取得了较大进展，更有利于电动仪表的安全使用。
3.按照仪表结构形式分类按照仪表的结构形式可以分为基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散/分散式仪表等。
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
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输
微机 单元
A/D 或
采样
入
开关
信
F/D
号
CPU ROM RAM
显示及键盘 打印机等
数字式仪表的非线性处理
硬件线性化器 硬件的数字式查表法 软件线性化
－
放大器
可逆电机
测量桥路
记录机构 指示机构 调节机构
测量桥路的分析
自动电子电位差计的测量桥路有两条支路（分别称为上 支路和下支路），而手动电位差计的测量桥路只有一 条支路
目前我国统一设计的XW系列电子电位差计的上支路电 流为4mA，下支路电流为2mA
测量桥路的设计计算
桥路计算的目的是：根据拟定的桥路形式和测量范围等 已知条件，计算出测量桥路中各桥臂电阻的阻值
变流器
输入 变压器
整流器
交流电压 放大
晶体管 滤波器
电源变压器
相敏推挽 功率放大
整流器
三、数字式显示及记录仪表
普通数字式显示仪表
被测参数 检测元件
前置放大
A/D
标度变换
数字显示
其它输出 形式
智能式数字显示仪表
由于CPU的存在，使显示仪表的功能大大增加，性能 也有较大的提高，主要特点：
可用软件方式实现仪表的标度变换和非线性处理； 可以和内部或外部存储设备相连，保存历史数据；必
入
A/D
开关
通
道 输入通道插卡
记录仪表
能实时记录或保存当前仪表的测量值，以便需要时查 看
二、模拟式显示及记录仪表
动圈式显示仪表
动圈式仪表实际上就是一块毫伏电压表， 所以它可以直接显示直流毫伏信号，也可以 显示各种非电量测量中转换为毫伏信号的参 数
自动平衡式电子电位差计
工作原理
Ex
IRPab
ES RK
RPab
自动平衡式电子电位差计
设被测信号为热电偶的电势 ,自动的电位差 计的测量过程和手动电位差计类似
自动平衡式电子电位差计工作原理图
RP
a
Rp
RG RB
R4
RM
c
d
R2
E
b
R3
自动平衡式电子电位差计工作原理图
自动平衡式电子电位差计组成框图
同步电机
＋ 热电偶
显示记录仪表与装置
一、概述
在测量中人们将被测参数转变为容易识别的 方式表现出来，例如指针的位移，光柱（条） 的长短、数码、图形、图像等 。
目前显示记录仪表与装置分为模拟显示记录 仪表、数字显示记录仪表和计算机屏幕显示 记录装置等三大类
模拟显示仪表 用物理模拟方法对被测信息实现显示的仪表
下支路电阻的计算 上支路电阻的计算
电桥式自动平衡显示仪表
电桥式自动平衡显示仪表(简称自动平衡电桥)将电阻类 敏感元件直接接入电桥的一个桥臂，以电桥平衡的原 理进行工作
和自动平衡电子电位差计一样，变化的电势经放大器 放大后驱动可逆电机，再带动可调电位器上的滑动触 点，直至输出电势为零，仪表到达平衡状态
自动平衡式电子电位差计和手动电位差计一样以天平 称重的平衡法（也称为补偿法或零值法）来测量电势， 它将被测电势与已知的标准电势进行比较，当二者的 差值为零时，被测电势就等于已知的标准电势
手动电位差计的原理线路
K1
E
RB
RP b
Ex
a G 21
Es
I d
f
是标准电池； 是灵敏度较高的检流计； 是标
≥2
大量程桥路的计算 ，取
大量程的平衡电桥R5改量R程6 或改分度号或两者同时改动，只
要改变 和 即可
自动平衡显示仪表的放大器
是所谓的“指零放大器”或“伺服放大器”。它的作 用是“检零”，即把非常微弱的偏差信号放大，然 后驱动可逆电机，带动平衡机构动作使测量系统趋 于平衡
JF-12型放大器框图
准电ES阻； 是带有滑G触点的电阻； 是可调电阻；
是是直 被流 测E电 电源 势；R是P 单刀K双掷开关；
是电R源B 开关 ,
RK K1
工作过程Ex
第一步调准工作电流 :合上开关 ，
把开关 扳向位置“1”，调节 的K大1
小，直到K检流计 指向零 RB
G
I ES RK
第二步对未知电势的测量 : 把的触扳点K到，位直置到“检2流”，计用G手指滑向动零RP
(a)指针式模拟显示仪表
(b)光柱式模拟显示仪表
数字显示仪表
把被测参数连续变化的模拟量变换为断续 的数字量并以数码形式显示的仪表
数字显示仪表
被测参数 检测元件
前置放大
A/D
CPU
显示接口 显示器 电路
屏幕显示仪表和虚拟显示
Байду номын сангаас
显示 模式
多媒体 显示
数据计算 处理
实时数据 管理
PC机
输
采样
工作原理
a
Rp
A
R1
R6 RB
R4
M
R1
R1
_
+ R5
E
R1
R2
R3
b
测量桥R路1 R的3R分2 析计算
设
为桥路下支路臂比
1
中量程桥路的计算，取
当两中者量同程时的改平变衡时电，桥只改要变改量变程或和改就所可配以分R了度5号的R热6 电阻或
1
小量程桥路的计算 ，取 上支路电流因受被测电阻热效应的影响不能取得太大，必 须小于6mA，一般为3mA
要时也可随时查看历史数据；
可方便地对仪表进行设定，如放大倍数的设定，不同 检测元件的选择，显示形式和单位的切换等；
一般都具有通讯功能，可方便地与其它设备一起使用； 与计算机一起构成网络式或总线式测量系统；
有些性能较好的仪表还具有故障的诊断；自校正等功 能
数字式记录仪表（无纸记录仪）