电子式记录仪

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电子式记录仪是用电子学的方法转换各种物理量成为电信号,并加以传递、显示、记录的自动记录装置。它能够长时间连续记录生产、实验过程中的某些参数,如电流、电压、温度、压力等等。它灵敏、准确,应用非常广泛 。

图1
图1 🔍原图 (928×578)

电子式记录仪的组成如图一所示,由测量器1、自动平衡系统2、振动变流器3、放大器4、伺服马达5和指示器6等基本部分构成。测量器有如人的耳目,把所感觉到的各种物理量(电的和非电的)转换成电的量。自动平衡系统实际上是一个比较器,它的任务是鉴别测量器送来的电信号和标准状态的差别,并把比较结果送出去。振动变流器则把直流信号变成交流信号,放大器再把这个信号放大,然后去推动伺服马达。伺服马达的转动一方面使自动平衡系统达到新的平衡;另一方面移动指示器上的记录笔尖,使之在记录纸上作记录。

每一个组成部分的具体电路和元件可以是各种各样的,下面以测量温度为例,来说明电子式记录仪的工作原理。

测量器可以是一个热电偶,自动平衡系统可以是一个直流电桥。热电偶产生的电动势接到电桥顶点P、Q之间,另一对顶点M、N之间接有标准电势E。若热电偶电势在电桥中不能使之平衡,则P、Q之间就有电流流动,此电流在流经振动变流器的转换触点时,被交替地接到变压器初级圈的两端,因而在变压器的次级圈上感应出矩形的交流电压。因为振动变流器的触点是由交流电源(50赫)控制,所以矩形波的相位和电源电压的相位有着一定的关系,即根据电桥输出电流的方向分别领先或者落后于电源90°,这个信号经过多级放大获得了推动伺服马达所需要的功率,同时矩形波变成近似的正弦波(方角被削去)。伺服马达是一种特殊的电动机,它的定子中有两个绕组,一个是激磁绕组,一个是控制绕组。当两个绕组中都有电流而且其间相位不同时才转动。因此,当放大器的输出电流加到控制绕组之后,伺服马达的转子就产生一定角度的正向或反向的转动,以推动电桥的滑动接头Q。Q的移动方向是负反馈式的,它能使电桥趋向新的平衡;同时通过传动机构移动指示器上的记录笔尖。指示器内装着一卷印有座标的等速移动着的记录纸,纸的移动方向和笔尖的移动方向互相垂直。这样,就在记录纸上画下一条连续的温度——时间曲线(图二)。

图2
图2 🔍原图 (568×814)

换上适当的测量器,就可以测量其他各种各样的物理量。在工厂里,常用它来记录配电情况。在冶金工厂,可以用它记录高炉的温度、气流的压力和流量。在车床上装上记录仪,可以观察车刀切削过程中动力的消耗情况,从而掌握切削中的力学过程。在化工厂,常用它记录酸度、某种气体的含量等化学物理性能。在铁路上,可以记录路基的不平度。在医院里,可用它来描绘心电图。所以,电子式记录仪在现代化的工业企业中,在自动化的生产过程中的确是一个不可缺少的“眼睛”。(石英)