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1、化工仪表第九讲第1页，本讲稿共10页一、平衡电桥的测温原理一、平衡电桥的测温原理而电子平衡电桥是利用平衡电桥来测量热电阻变化的。而电子平衡电桥是利用平衡电桥来测量热电阻变化的。而电子平衡电桥是利用平衡电桥来测量热电阻变化的。而电子平衡电桥是利用平衡电桥来测量热电阻变化的。图中图中图中图中R Rt t为热电阻、为热电阻、为热电阻、为热电阻、它与它与它与它与R R2 2、R R3 3、R R4 4、R RP P组成电桥，电源电压为组成电桥，电源电压为组成电桥，电源电压为组成电桥，电源电压为E E0 0；对角线对角线对角线对角线A A、B B接入一接入一接入一接入一检流计检流计检流计检流计GG；R
2、RP P为一带刻度的滑为一带刻度的滑为一带刻度的滑为一带刻度的滑线电阻。线电阻。线电阻。线电阻。第2页，本讲稿共10页一、平衡电桥的测温原理一、平衡电桥的测温原理 当被测温度为下限时，当被测温度为下限时，当被测温度为下限时，当被测温度为下限时，RtRt有最小值有最小值有最小值有最小值RtRt0 0，滑动触点应在，滑动触点应在，滑动触点应在，滑动触点应在R RP P的左端，的左端，的左端，的左端，此时电桥的平衡条件是此时电桥的平衡条件是此时电桥的平衡条件是此时电桥的平衡条件是:当被测温度升高后的平衡条件是当被测温度升高后的平衡条件是当被测温度升高后的平衡条件是当被测温度升高后的平衡条件是:r r
3、1 1单位刻度对应的电阻值；单位刻度对应的电阻值；单位刻度对应的电阻值；单位刻度对应的电阻值；第3页，本讲稿共10页 从上式可以看出：滑动触点从上式可以看出：滑动触点从上式可以看出：滑动触点从上式可以看出：滑动触点B B的位置就可以反映热电阻的变化，的位置就可以反映热电阻的变化，的位置就可以反映热电阻的变化，的位置就可以反映热电阻的变化，亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。量呈线性关系。量呈线性
4、关系。量呈线性关系。如果将检流计换成电子放大器，利用被放大的不平衡电压去推如果将检流计换成电子放大器，利用被放大的不平衡电压去推如果将检流计换成电子放大器，利用被放大的不平衡电压去推如果将检流计换成电子放大器，利用被放大的不平衡电压去推动可逆电机，使可逆电机再带动滑动触点动可逆电机，使可逆电机再带动滑动触点动可逆电机，使可逆电机再带动滑动触点动可逆电机，使可逆电机再带动滑动触点B B以达到电桥平衡。这就以达到电桥平衡。这就以达到电桥平衡。这就以达到电桥平衡。这就是自动平衡电桥的基本原理。是自动平衡电桥的基本原理。是自动平衡电桥的基本原理。是自动平衡电桥的基本原理。一、平衡电桥的测温原理一、平衡
5、电桥的测温原理第4页，本讲稿共10页二、自动电子平衡电桥二、自动电子平衡电桥 目前我国生产的电子自动平衡电桥有目前我国生产的电子自动平衡电桥有目前我国生产的电子自动平衡电桥有目前我国生产的电子自动平衡电桥有XDXD系列系列系列系列(交流平衡电交流平衡电交流平衡电交流平衡电桥桥桥桥)、XQXQ系列（直流平衡电桥）两种。系列（直流平衡电桥）两种。系列（直流平衡电桥）两种。系列（直流平衡电桥）两种。其中直流电源为其中直流电源为其中直流电源为其中直流电源为1V1V，交流电源为，交流电源为，交流电源为，交流电源为6.3V6.3V。采用交流电桥时，输出的不平衡电压是交流值，可以采用交流电桥时，输出的不平衡
6、电压是交流值，可以采用交流电桥时，输出的不平衡电压是交流值，可以采用交流电桥时，输出的不平衡电压是交流值，可以省去变流级而直接送到交流放大器，结构比较简单。但省去变流级而直接送到交流放大器，结构比较简单。但省去变流级而直接送到交流放大器，结构比较简单。但省去变流级而直接送到交流放大器，结构比较简单。但因无法在输入端装滤波网络，故抗干扰能力差。因无法在输入端装滤波网络，故抗干扰能力差。因无法在输入端装滤波网络，故抗干扰能力差。因无法在输入端装滤波网络，故抗干扰能力差。采用直流供电可以克服这个缺点，获得较高的精度。采用直流供电可以克服这个缺点，获得较高的精度。采用直流供电可以克服这个缺点，获得较高
7、的精度。采用直流供电可以克服这个缺点，获得较高的精度。第5页，本讲稿共10页二、自动电子平衡电桥二、自动电子平衡电桥 自动电子平衡电桥的原理图。它同自动电子电位差计一样，自动电子平衡电桥的原理图。它同自动电子电位差计一样，自动电子平衡电桥的原理图。它同自动电子电位差计一样，自动电子平衡电桥的原理图。它同自动电子电位差计一样，RnRnP P实际上也是由三个元件所组成实际上也是由三个元件所组成实际上也是由三个元件所组成实际上也是由三个元件所组成(R(RP P、R RB B、R R5 5十十十十r r5 5)，R RP P与与与与R RB B并并并并联后的电阻规定为联后的电阻规定为联后的电阻规定为联
8、后的电阻规定为9090；R R5 5十十十十r r5 5是调整仪表量程的电阻；是调整仪表量程的电阻；是调整仪表量程的电阻；是调整仪表量程的电阻；R R6 6十十十十r r6 6为为为为调整仪表起始点刻度的电阻；调整仪表起始点刻度的电阻；调整仪表起始点刻度的电阻；调整仪表起始点刻度的电阻；r r5 5、r r6 6作为刻度的微调用。作为刻度的微调用。作为刻度的微调用。作为刻度的微调用。第6页，本讲稿共10页二、自动电子平衡电桥二、自动电子平衡电桥 应当指出的是，自动电子平衡电桥中的热电阻也采用三线制接应当指出的是，自动电子平衡电桥中的热电阻也采用三线制接应当指出的是，自动电子平衡电桥中的热电阻也
9、采用三线制接应当指出的是，自动电子平衡电桥中的热电阻也采用三线制接法，法，法，法，R R1 1为外接调整电阻，此值规定为为外接调整电阻，此值规定为为外接调整电阻，此值规定为为外接调整电阻，此值规定为2.5;2.5;桥路上下支路的电流一桥路上下支路的电流一桥路上下支路的电流一桥路上下支路的电流一般分别为般分别为般分别为般分别为3mA3mA；当用交流电作为桥路电源时，在电源回路中则串；当用交流电作为桥路电源时，在电源回路中则串；当用交流电作为桥路电源时，在电源回路中则串；当用交流电作为桥路电源时，在电源回路中则串入入入入R R7 7电阻用以限流，以保证流过热电阻的电流不超过允许值。电阻用以限流，以
10、保证流过热电阻的电流不超过允许值。电阻用以限流，以保证流过热电阻的电流不超过允许值。电阻用以限流，以保证流过热电阻的电流不超过允许值。以上所述是自动电子平以上所述是自动电子平以上所述是自动电子平以上所述是自动电子平衡电桥的原理图，而一台衡电桥的原理图，而一台衡电桥的原理图，而一台衡电桥的原理图，而一台完整的自动电子平衡电桥完整的自动电子平衡电桥完整的自动电子平衡电桥完整的自动电子平衡电桥的方框图如图的方框图如图的方框图如图的方框图如图414414所示。所示。所示。所示。第7页，本讲稿共10页三、自动电子平衡电桥与三、自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较自动电子电位差计的比较 电子电位差计和
11、电子自动平衡电桥有很多相似之处。电子电位差计和电子自动平衡电桥有很多相似之处。电子电位差计和电子自动平衡电桥有很多相似之处。电子电位差计和电子自动平衡电桥有很多相似之处。首先首先首先首先，与这两种仪表配套的测温元件，与这两种仪表配套的测温元件，与这两种仪表配套的测温元件，与这两种仪表配套的测温元件(热电偶、热电阻热电偶、热电阻热电偶、热电阻热电偶、热电阻)在外形结构上十分相似。在外形结构上十分相似。在外形结构上十分相似。在外形结构上十分相似。另外另外另外另外，就仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、，就仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、，就仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、，就仪
12、表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、同步电机及指示记录部分都是完全相同的。同步电机及指示记录部分都是完全相同的。同步电机及指示记录部分都是完全相同的。同步电机及指示记录部分都是完全相同的。这两种仪表在本质上却各有其特点（不同点）：这两种仪表在本质上却各有其特点（不同点）：这两种仪表在本质上却各有其特点（不同点）：这两种仪表在本质上却各有其特点（不同点）：(1)(1)它们的输入信号不同。电位差计输入信号是电势；而电子平它们的输入信号不同。电位差计输入信号是电势；而电子平它们的输入信号不同。电位差计输入信号是电势；而电子平它们的输入信号不同。电位差计输入信号是电势；而电子平衡桥输人信号是电阻。衡
13、桥输人信号是电阻。衡桥输人信号是电阻。衡桥输人信号是电阻。第8页，本讲稿共10页三、自动电子平衡电桥与三、自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较自动电子电位差计的比较 (2)(2)两者的作用原理不同两者的作用原理不同两者的作用原理不同两者的作用原理不同 电子电位差计的测量桥路在测量时，电子电位差计的测量桥路在测量时，电子电位差计的测量桥路在测量时，电子电位差计的测量桥路在测量时，它本身是处于不平衡状态，即测量桥路有不平衡电压输出，它与它本身是处于不平衡状态，即测量桥路有不平衡电压输出，它与它本身是处于不平衡状态，即测量桥路有不平衡电压输出，它与它本身是处于不平衡状态，即测量桥路有不平衡电压输
14、出，它与被测电势大小相同，而极性相反，这样才与被测电势相补偿，从被测电势大小相同，而极性相反，这样才与被测电势相补偿，从被测电势大小相同，而极性相反，这样才与被测电势相补偿，从被测电势大小相同，而极性相反，这样才与被测电势相补偿，从而使仪表达到平衡状态。而电子平衡电桥，当仪表达到平衡时，而使仪表达到平衡状态。而电子平衡电桥，当仪表达到平衡时，而使仪表达到平衡状态。而电子平衡电桥，当仪表达到平衡时，而使仪表达到平衡状态。而电子平衡电桥，当仪表达到平衡时，测量桥路本身处于平衡状态，即测量桥路无输出。测量桥路本身处于平衡状态，即测量桥路无输出。测量桥路本身处于平衡状态，即测量桥路无输出。测量桥路本身
15、处于平衡状态，即测量桥路无输出。(3)(3)用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题，而用热电阻配电子平虑热电偶冷端温度的自动补偿问题，而用热电阻配电子平虑热电偶冷端温度的自动补偿问题，而用热电阻配电子平虑热电偶冷端温度的自动补偿问题，而用热电阻配电子平衡电桥测温时、则不存在这个问题。衡电桥测温时、则不存在这个问题。衡电桥测温时、则不存在这个问题。衡电桥测温时、则不存在这个问题。第9页，本讲稿共10页三、自动电子平衡电桥与
16、三、自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较自动电子电位差计的比较 (5)(5)自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流。而自自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流。而自自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流。而自自动电子电位差计桥路供电的稳压电源是直流。而自动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可以是交流。动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可以是交流。动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可以是交流。动平衡电桥桥路供电的电源可直流，也可以是交流。应当指出，随着科学技术的发展，许多仪表厂对自动应当指出，随着科学技术的发展，许多仪表厂对自动应当指出，随着科学技术的发展，许多仪表厂对自动应当指出，随着
17、科学技术的发展，许多仪表厂对自动电子电位差计和自动平衡电桥的结构作了若干改进。在电子电位差计和自动平衡电桥的结构作了若干改进。在电子电位差计和自动平衡电桥的结构作了若干改进。在电子电位差计和自动平衡电桥的结构作了若干改进。在记录笔的结构、记录纸的走纸机构等方面也进行了改进，记录笔的结构、记录纸的走纸机构等方面也进行了改进，记录笔的结构、记录纸的走纸机构等方面也进行了改进，记录笔的结构、记录纸的走纸机构等方面也进行了改进，并出现了无笔、无纸记录仪。并出现了无笔、无纸记录仪。并出现了无笔、无纸记录仪。并出现了无笔、无纸记录仪。(4)(4)测温元件与测量桥路的连接方式不同。测温元件与测量桥路的连接方式不同。测温元件与测量桥路的连接方式不同。测温元件与测量桥路的连接方式不同。第10页，本讲稿共10页