测控传感器 第8章 显示与记录

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1、11测控传感器SensorsforMeasurementandControl第8章显示与记录测量系统的最后一个环节就是显示与记录装置，用于显示测量数据，或记录这些数据使之变成永久的备份资料，以备后续的各种分析。很多现场读数的传感器会直接显示其测量结果，而且它们几乎不需要另外的显示装置。这种传感器有液体玻璃管温度计、弹簧秤、压力计、千分表等。大多数测量装置另外需要某种专门的显示或记录装置，比如电压表、电流表、示波器、图形记录仪、数据记录仪，等等。几乎所有的被测量对象都能够通过合适的转换器和适宜的信号调制手段而被

2、显示出来。第8章显示与记录绪论像很多系统一样，测量系统输出的量值精确度由它的最小输出量决定，如果用显示值的误差来判断，它就是该系统中所有元部件的总误差。我们可以用一个准确度、精密度和灵敏度都非常高的线性差动变压器(LVDT)去测量位移，而用精确度和灵敏度却很低的电压表显示它的输出。该系统的总测量误差将主要由性能较低的电压表的精确度和灵敏度来决定，而很少取决于性能很高的线性差动变压器。选择与系统的其他测量装置相匹配的显示和记录装置是非常重要的。大多数电子测量装置都是以电信号形式输出，信号是传递信息的手段，它可以

3、是传给计算机的电脉冲、无线电信号，还可以是一种电压或电流信号。在测量系统中，有两种会经常遇到的信号类型，即模拟信号和数字信号。模拟信号是一种随时间连续变化的信号。数字信号是由若干个离散的脉冲或一种在某些位置出现和不出现来表示的信号。显示和记录装置有多种，它们的成本、规格和精确度不一，通常可以分为下列几种常见的类型：①模拟显示。②数字显示。③记录装置。④计算机和数据记录仪。8.1模拟显示显示仪是一种对传感器输出信号给出即时的、可视化显示的装置，而不是为了将来利用和参考而存储它。显示仪是一种实时装置。“实时”就是

4、显示当前正在发生的事情。是一种具有很小的时间延迟的显示装置，用以显示正在发生的事情。模拟显示比数字显示更多地依赖于读数者的阅读技巧和解释能力。利用模拟信号确定各种变化趋势比数字信号更容易，而且模拟显示有时需要更少的信号调制和更快的显示速度。8.1.1磁电式仪表磁电式仪表是一种被作为模拟电压表、电流表、万用表和某些专用仪表的基本显示装置。磁电式仪表的基本结构由一个圆柱状软铁和绕在该软铁周围的线圈组成。悬绕的线圈位于两个永久磁铁之间，并被装上转动枢轴，且与一个指针传动机构相连接，线圈能在两块永久磁铁和软铁心之间的

5、空间自由地转动。设置永久磁铁是为了在此空间中产生均匀的电磁场。当电流通过线圈时，它会与磁场一起作用引起线圈转动。指针的转动与正在测量的电压或电流值成正比。一个与指针相连的游丝弹簧会同时产生一个与指针转动方向相反的扭矩。当游丝弹簧产生的扭矩等于由线圈产生的扭矩时，表盘上的指针会停留在相应的电压或电流值处。磁电式仪表借助于测试探针连接到传感器输出端，也可以嵌入到一个电路里并安装在仪表面板上。当设计一个用于测量电流或电压的磁电式仪表时，线圈的额定电阻值是要考虑的主要因素之一。如果用它们来测量电压，线圈必须具有高阻抗

6、；而当用于测量电流时则需要具有低阻抗。磁电式仪表价格低廉、工作可靠，但通常会依赖于读数者经验水平。8.1.2电阻表（Ω表）电阻表是用于测量电阻的。它以磁电式仪表为基础，图示为电阻表的前面板。基本的电阻表是由带有电源的磁电式仪表组成，被测电阻借助于侧试探针连接起来。被测电阻连接到含有磁电式仪表的电路里。通过电阻表的电流与被测电阻成反比，并且电阻表能够以电阻的单位(Ω)标定并显示。其刻度是一种反向的、非线性刻度。电阻表适合于测量小电阻。在高阻值端很难读数且精确度很低。8.1.3电磁式仪表电磁式仪表是由于在电流作用

7、下软铁心被磁化，软铁心可能受到吸引或排斥作用，当电流增大时，软铁心的磁通量会与电流成比例地增大。它们相互排斥，引起指针转动。像磁电系仪表一样，游丝弹簧会反抗指针的转动。当由游丝弹簧产生的扭矩等于由磁场产生的排斥力扭矩时，指针就停留在表盘上对应的电流或电压处。电磁式仪表是由一个固定线圈和两块软铁心组成的，当电流通过线圈时软铁心会被磁化。其中一块铁心是固定的，另一块被连接到一个装有指针机构的枢轴上。当软铁心被磁化时，电磁式仪表可以测量交、直流电压或电流，适用于量值大、非线性刻度的场合，如信号剧烈波动情况。8.1.

8、4阴极射线示波器阴极射线示波器常被用于监视电路的输出电信号，通常简称为示波器。能以高精确度的波形显示各种电信号。图示为在示波器上显示的波形。X轴(水平轴)为时间，正在观察的参数(在图示情况下为电压)在Y轴(垂直轴)上。图示的信号为一个正弦波，在X轴上显示对应的时间，如果不用示波器的这种对应关系，其波形将仅按幅值的大小变化。阴极射线示波器利用阴极射线管显示波形，阴极射线管也被用于电视机和计算机监视器中