第四章 显示仪表
§ 4.1 概述
用于参数的指示、记录、累积的仪表
显示仪表的分类：
图象显示机械显示记录仪自动电子电位计动圈式显示仪表电动显示气动显示仪表模拟量显示仪数字量显示：数字显示显示仪表
DDZ
§ 4.2 动圈式显示仪表
动圈式显示仪表的实质就是指针式电流 /
电压表。其 核心部件是一个磁电式 毫安计 。
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，线圈达到最大偏转角并稳定下来。
指针与线圈相连，指示电流大小。
部分动圈仪表采用螺旋弹簧
（游丝）代替张丝作为弹性体 。
N S
c o s
c o s
n B S
K
I
MM
KM
n B I SM
弹电磁弹电磁动圈的内部结构 ——温补与调整
温度补偿
– 采用热敏电阻抵消线圈热效应。
调零
– 调整张丝或游丝的固定点。
校准
– 调整内部电阻。
阻尼
– 采用并联电阻短路感应电动势。
RT R1
R2
R3
R4
+
-
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。
毫安计并联一个小电阻，使毫安计内阻 r忽略不计时，即可用于测量大电流 ——普通电流表。
总调导补热 RErRRRREI /)/(
串串外 RUrRRUI /)/(
)]/([0 rRRII
三、电桥与电阻测定
——热电阻温度计的显示
电桥的输出电压可以表示为：
对于等臂电桥，并忽略高阶小项后可以表示为：
电桥具有“邻减对加”的特性。
R1
R2
R3
R4
0
44332211
44332211
))(( URRRRRRRR
RRRRRRRRU
0
4321
4 UR
RRRRU
三、电桥与电阻测定
——热电阻温度计的显示
对于热电阻温度变换器，考虑到导线电阻随温度的变化，其输出电压可以表示为：
T
LTLTT
LT
LTT
R
R
U
U
R
RRR
U
R
R
RR
RRR
44
00
0
0
0
0
4
3
2
1
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
§ 4.3 自动电子电位差计
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。
电桥输出为零的条件为：
从电流表并联出信号并放大驱动可逆电机即可实现自动平衡。
R
R R
R
E L
kUU
R
RUE
24
2 0
0
热电偶 ——自动电位差计测温系统构造热电偶测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源热电阻 ——自动电位差计测温系统
RT
R R
R
热电阻测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源两个系统比较项目 热电偶系统 热电阻系统输入信号 电动势 电阻电桥输出 E 0
冷端温度补偿 有 无接线方式 双补偿线，桥中 三线，桥臂电源 直流 直流或交流
§ 4.4 DDZⅢ 光柱显示报警器
信号：直流
– 电压,1~5V
– 电流：
4~20mA
电源：
– 直流,24V
– 交流,220V
上限下限上限设定下限设定
DDZ光柱显示报警器工作原理比较比较电源输入信号显示部分 报警部分上限设定下限设定
§ 4.5 A/D转换与数字显示仪
模拟量信号,以连续变化的物理量的大小模拟实际参数的大小。
数字量信号,以脉冲数表达的实际参数的大小。
数字显示仪的主要功能：将模拟量信号转换为数字量信号，并用数字符号显示出来。
数字显示仪有单独的标准化（ DDZ Ⅲ 系列）
仪表。有些测试仪表的二次仪表也附带内置的数字显示仪。
一、数字式显示仪表的分类数字显示仪表电压型频率型单点式多点式单点式多点式显示仪显示报警仪显示输出仪显示记录仪显示报警输出记录仪二、数字式显示仪表结构原理检测变送模拟信号
A/D转换数字信号电子计数器寄存器电子译码器显示器
1,A/D转换
功能：
– 将电压信号转换为数字脉冲信号；
– 输入与输出电位隔离。
构成：
– 低精度时直接用集成芯片转换；
单芯片精度取决于输出位数。
– 高精度时分段采用集成芯片转换。
– 对以电流方式输入的信号，先转换成电压信号。
2,电子计数器
功能：
– 将 A/D转换输出或测试仪表的数字输出按 10
进制进行分段；
构造与工作原理：
– 一般由多个双稳态触发器串联组成；
– 通过依次触发，实现进位。
3,寄存器
功能：
– 暂时储存电子计数器输出结果；
– 隔断计数器非信号输出；
– 根据后续请求定时输出数字信号。
结构：
– 一般直接采用 RAM芯片构成。
4,译码器
功能：
– 将数字信号翻译为十个数字状态；
– 将每个数字翻译为对应管脚信号。
构造：
– 通常由与显示器配套的专用芯片实现。
5,显示器
功能：
– 显示数字
分类
– 辉光数码管
– 发光二极管
– 液晶显示器
2 3 1231231
温度,560oC
压力,3.1MPa
§ 4.6 无笔无纸记录仪
无纸、无笔显示记录仪实际上是一台 简化的计算机系统 。
主要配置：
– CPU,工业专用微处理器；
– 主板：专用。包括,ROM,RAM,时钟电路
– 接口电路：
键盘控制器：接面板 膜式键盘 ；
显示控制器：接 液晶显示器 ；
打印控制器：接微型打印机；
通讯控制器：外接计算机（ PC）；
A/D转换器：接测试仪表（模拟量）。
无笔无纸记录仪主要功能
显示
– 柱状图显示、数字显示、实时变化趋势曲线
– 设定极限、报警；
– 时间、单位
简易编程 ——组态
– 具有格式化的简易编程功能
历史记录
通讯本章作业
P128~129
1,13,14，
§ 4.1 概述
用于参数的指示、记录、累积的仪表
显示仪表的分类：
图象显示机械显示记录仪自动电子电位计动圈式显示仪表电动显示气动显示仪表模拟量显示仪数字量显示：数字显示显示仪表
DDZ
§ 4.2 动圈式显示仪表
动圈式显示仪表的实质就是指针式电流 /
电压表。其 核心部件是一个磁电式 毫安计 。
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，线圈达到最大偏转角并稳定下来。
指针与线圈相连，指示电流大小。
部分动圈仪表采用螺旋弹簧
（游丝）代替张丝作为弹性体 。
N S
c o s
c o s
n B S
K
I
MM
KM
n B I SM
弹电磁弹电磁动圈的内部结构 ——温补与调整
温度补偿
– 采用热敏电阻抵消线圈热效应。
调零
– 调整张丝或游丝的固定点。
校准
– 调整内部电阻。
阻尼
– 采用并联电阻短路感应电动势。
RT R1
R2
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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。
毫安计并联一个小电阻，使毫安计内阻 r忽略不计时，即可用于测量大电流 ——普通电流表。
总调导补热 RErRRRREI /)/(
串串外 RUrRRUI /)/(
)]/([0 rRRII
三、电桥与电阻测定
——热电阻温度计的显示
电桥的输出电压可以表示为：
对于等臂电桥，并忽略高阶小项后可以表示为：
电桥具有“邻减对加”的特性。
R1
R2
R3
R4
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44332211
44332211
))(( URRRRRRRR
RRRRRRRRU
0
4321
4 UR
RRRRU
三、电桥与电阻测定
——热电阻温度计的显示
对于热电阻温度变换器，考虑到导线电阻随温度的变化，其输出电压可以表示为：
T
LTLTT
LT
LTT
R
R
U
U
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RRR
U
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R
RR
RRR
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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
§ 4.3 自动电子电位差计
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。
电桥输出为零的条件为：
从电流表并联出信号并放大驱动可逆电机即可实现自动平衡。
R
R R
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E L
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热电偶 ——自动电位差计测温系统构造热电偶测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源热电阻 ——自动电位差计测温系统
RT
R R
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热电阻测量电桥放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源两个系统比较项目 热电偶系统 热电阻系统输入信号 电动势 电阻电桥输出 E 0
冷端温度补偿 有 无接线方式 双补偿线，桥中 三线，桥臂电源 直流 直流或交流
§ 4.4 DDZⅢ 光柱显示报警器
信号：直流
– 电压,1~5V
– 电流：
4~20mA
电源：
– 直流,24V
– 交流,220V
上限下限上限设定下限设定
DDZ光柱显示报警器工作原理比较比较电源输入信号显示部分 报警部分上限设定下限设定
§ 4.5 A/D转换与数字显示仪
模拟量信号,以连续变化的物理量的大小模拟实际参数的大小。
数字量信号,以脉冲数表达的实际参数的大小。
数字显示仪的主要功能：将模拟量信号转换为数字量信号，并用数字符号显示出来。
数字显示仪有单独的标准化（ DDZ Ⅲ 系列）
仪表。有些测试仪表的二次仪表也附带内置的数字显示仪。
一、数字式显示仪表的分类数字显示仪表电压型频率型单点式多点式单点式多点式显示仪显示报警仪显示输出仪显示记录仪显示报警输出记录仪二、数字式显示仪表结构原理检测变送模拟信号
A/D转换数字信号电子计数器寄存器电子译码器显示器
1,A/D转换
功能：
– 将电压信号转换为数字脉冲信号；
– 输入与输出电位隔离。
构成：
– 低精度时直接用集成芯片转换；
单芯片精度取决于输出位数。
– 高精度时分段采用集成芯片转换。
– 对以电流方式输入的信号，先转换成电压信号。
2,电子计数器
功能：
– 将 A/D转换输出或测试仪表的数字输出按 10
进制进行分段；
构造与工作原理：
– 一般由多个双稳态触发器串联组成；
– 通过依次触发，实现进位。
3,寄存器
功能：
– 暂时储存电子计数器输出结果；
– 隔断计数器非信号输出；
– 根据后续请求定时输出数字信号。
结构：
– 一般直接采用 RAM芯片构成。
4,译码器
功能：
– 将数字信号翻译为十个数字状态；
– 将每个数字翻译为对应管脚信号。
构造：
– 通常由与显示器配套的专用芯片实现。
5,显示器
功能：
– 显示数字
分类
– 辉光数码管
– 发光二极管
– 液晶显示器
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温度,560oC
压力,3.1MPa
§ 4.6 无笔无纸记录仪
无纸、无笔显示记录仪实际上是一台 简化的计算机系统 。
主要配置：
– CPU,工业专用微处理器；
– 主板：专用。包括,ROM,RAM,时钟电路
– 接口电路：
键盘控制器：接面板 膜式键盘 ；
显示控制器：接 液晶显示器 ；
打印控制器：接微型打印机；
通讯控制器：外接计算机（ PC）；
A/D转换器：接测试仪表（模拟量）。
无笔无纸记录仪主要功能
显示
– 柱状图显示、数字显示、实时变化趋势曲线
– 设定极限、报警；
– 时间、单位
简易编程 ——组态
– 具有格式化的简易编程功能
历史记录
通讯本章作业
P128~129
1,13,14，
