模拟显示

    模拟显示是以仪表指针在被显示物理量的驱动下的线性位移（或角位移）来显示的方法。当被测量结果输出为模拟电压时，就要采用模拟显示。模拟显示仪表指针一般有图2. 34所示的几种类型。指针式仪表的最大优点是结构简单、显示直观；其缺点是读数非单值性，易产生示值误差。读者的视线与刻度标尺不垂直或小于最小刻度值时，只能由观察者估算是产生示值误差的主要原因。

 

图2. 34指针式显示仪表表面类型

    指针式仪表按驱动方式分为两类：动圈式显示仪表与自平衡式显示仪表。

   (1)动罔式显示仪表动圈式仪表是一种较早出现的仪表，它具有体积小、重量轻、结构简单、造价低的特点。动圈式显示仪表的原理如图2. 35所示，可动线圈4是用细小直径的漆包线绕制而成的无骨架线框，它被放置于由磁铁1形成的磁场中。动圈由张丝2和5支承着，张丝同时作为动圈调度的引入线。动圈上固定有一根指针7，动圈转动时带动指针同时转动，转动角度由刻度盘6显示出来。工作时，由引入线2、5间加上要显示的电动势（毫伏级），电动势在动圈中产生电流，该电流在磁铁形成的磁场中引起电磁力矩而使动圈偏转。动圈偏转扭动了张丝，张丝由此产生扭转变形和抗扭转力矩，后者抵抗动圈转动，这样，动圈受到电磁力与张丝的抗扭转力力矩而平衡在某一位置上。显然，输入电动势越大，产生的动圈电磁力矩就越大，也就是说，固定在动圈上的指针转动的角度与输入电动势成正比。这种机构称为达松瓦尔(D' Arsonval)机构，俗称“表头”，它只能测量毫伏级的电压。在实际使用中一般需要串联电阻（测量电压）或并联电阻（测量电流）以保证流过表头动圈的电流不至于太大，此电阻称为量程电阻。适当地选择量程电阻就可测量不同大小的被测信号。量程电阻应在仪表出厂前定标时确定好。

 

  图2. 35  动圈式显示仪表原理图

1-磁铁；2、5-张丝；3-铁心；4-可动线圈；

   6-刻度盘；7-指针

   (2)自平衡式显示仪表和动圈式仪表相比，自平衡式显示仪表采用了自动补偿的原理，它能连续地指示或记录各种电参数。图2. 36表明了自平衡式显示仪表的工作原理。当输入电压ui为零时，电桥平衡，电桥输出u0=o0当ui不为零时，R1、R2、R3、R4、RH组成一个平衡电桥。由于Mab为零，所以ui全部加到放大器的输入端，即△u=ui，△u经放大器A放大后，得到足够的功率推动伺服电机MD。MD经过机械传动装置一方面带动电位器RH上的滑动触头，把电桥调离原平衡点，当达到uab=ui时，△u重新为零，伺服电机停止转动，此时电桥输出与输入电压相对的平衡被固定下来，RH上的滑动触头停留在新的平衡位置；另一方面MD通过机械传动机构拖动指针，用以指示输入ui的数值。当然也可以把指针改装为一支记录笔并加上一套走纸系统，这时就是一台记录仪了。

 

图2. 36  自动平衡式显示仪表原理图