动圈指示仪、数字显示仪结构、工作原理及校验

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1、动圈指示仪、数字显示仪结构、工作原理及校验主要内容1.动圈仪表的原理与结构2.动圈仪表得误差分析3.动圈仪表的效验4.数字式显示仪表的分类、结构原理5.数字式显示仪表的效验动圈式显示仪表它与热电偶、热电阻、霍尔变送器或压力变送器等相配合，可用来指示（或显示）、工业对象中的温度、压力、流量、成份、物位等多种非电量参数。这些非电量参数大都是要首先由检测元件将这些非电量参数转换成电量信号，然后再经过测量电路转换成流过动圈的微安电流，而动圈偏转的角度又反映了流过动圈中的电流大小，所以说尽管动圈表可以用于指示

2、多种工业参数，但它实质上是一种用于测量电流的仪表。动圈表就其功能而言不仅仅限于指示，附加必要的电子线路还可以使动圈表兼有自动报警、自动调节，甚至还可以有自动记录的功能。动圈表的突出优点是用途广泛、结构简单、易于维护、价格低廉，且具有一定的精度。§1动圈仪表的原理与结构1.基本原理动圈式仪表的实质就是一种磁电式直流电流表，其测量机构的核心部件是由处于永久磁铁气隙中的可以转动的矩形线圈，用于支承线圈的游标或叫张丝，以及用于指示的指针和标尺等组成，而其中可以转动的线圈是这类仪表的突出特征，因此这类动圈式指

3、示仪表又常有动圈仪表之称。动圈仪表的基本原理是建立在安培定律的基础上，利用了在磁场中通电导体总要受到力的作用这一基本规律而设计的。力的方向由左手定则判断图1动圈测量机构原理在均匀磁场中载流直导线所受的力符合以下关系：已知：载流直导线在均匀磁场中所受的力：F=BIL(1)式中：B：磁感应强度，I：电流L：导线长度F：力图1表示由一匝导线所构成的矩形线圈处在均匀平行的磁场之中，当线圈中有按图所示的方向流过电流时，在矩形线圈垂直于磁力线的两个边上将产生作用力F1和F2，受力方向如图1所示（依左手定则），但

4、如果线圈平面与磁力线之间的夹角为Φ，则垂直于线圈平面的分力为F1’和F2’，其值为：F1’同F2’，只是方向相反，但大小相等。注意，真正使线圈产生旋转力矩的力是F1’和F2’，而不是F1和F2。如果线圈的宽度为b，则由F1’和F2’所形成的力矩为：转动力矩：（2）（3）图2极靴设计式（3）表明，转动力矩M不仅与电流I有关，而且与线圈所处的角度Φ有关，即M不仅是电流I的函数，也是线圈所处的角度Φ的函数。如果动圈仪表的指针转角是与力矩M成正比的话，那么在这种均匀的平行磁场下，其刻度将是不均匀的，为了避免

5、刻度不均匀这种缺点，一般在永久磁铁的两极上都是安装凹面极靴，并且在矩形线圈的中央安装固定的圆柱形铁芯，如图2所示由于永久磁铁极靴的凹面与圆柱形铁芯的凹面同心，所以在由它们构成的环形气隙中其磁力线则呈辐射状均匀分布，于是无论线圈的旋转角度如何，其沿切线方向的力在整个指针转角范围里都将保持不变，于是公式（3）中的COSΦ=1，这样不但可以保证刻度的均匀性，而且由于这种辐射状磁场分布还可以使气隙长度显著缩短。这样用同样的永久磁铁，可以使气隙里的磁感应强度B增大很多，从而使在相同电流下可使动圈得到更大的转动

6、力矩，使仪表的灵敏度得到提高。式（3）所给出的仅是一匝线圈在均匀磁场中所受到的转动力矩，实际中为了使仪表尽量灵敏，仪表的动圈大都是由很细的漆包线绕数百匝之多，所以实际线圈的转动力矩应乘以匝数n，即：匝数为n的转动力矩：（4）如果用A表示动圈的有效面积（见图3），则有。于是，（4）式又记为：图3如果仅使仪表受一种力矩即转动力矩的作用，其动圈只能作旋转运动而不会在某一位置固定，且必须设法在动圈上产生一与转动力矩相反的反作用力矩MF，使之与电磁转动力矩M相平衡，只有这样才能使动圈偏转到一定的位置固定。在统

7、一设计的动圈仪表中，一般反作用力矩都是张丝产生的。指出：张丝大多是由弹性金属材料（磷青铜或玻青铜、锡青铜等，也有用石英的）制成，它一端固定，而另一端与动圈相连。（如图4）图4(1)磁路结构动圈仪表的环路系统采用的是立柱式外磁钢结构，具体形式以及各磁路部件的组合关系如图5所示：2.仪表的测量机构图5动圈表的磁路结构两块永久性磁钢经由法兰盘形的接铁联接构成串联形式，其上半部分的磁路是经过极靴铁，空气隙和圆柱形铁芯构成闭合环路，其动圈则置于空气隙中上下用张丝拉紧而得到支承。图中小标注7所指的是磁分路调节片

8、，它是由导磁的软磁性材料制成的，其作用是用于调整空气隙中的磁感应强度，当磁分路调节片顺时针方向移动时，则经过磁分路片上的磁通量增加，于是空气隙中的磁感应强度值必然降低，即B降低，则动圈的旋转力矩M亦减小，其示值也将随之减小。反之，则空气隙中的B增大，→M增大，→致使示值增大。有关磁分路片的调整，一般在仪表出厂前都已校准，只是在长期使用后若感到指针总是偏转角度不足，则可将磁分路片稍稍拉开，以减少外部分路的磁通，以加强气隙中的磁通密度，提高仪表的灵敏度。标注6所指的压铸铝