解析顯示儀表的原理和構成

    普通數字式顯示儀表由前置放大器、模數轉換器、非線性補償、標度變換和顯示裝置等部分組成.其組成原理框圖如圖4-5所示。其中A/D轉換、非線性補償和標度變換的順序是可以改變的，可組成適用于各種不同場合的數字式顯示儀表。

 

    由檢測單元送來的信號先經變送器轉換成電信號.由于信號較弱，通常需進行前置放大后才能進行A/D轉換，把連續變化的模擬信號轉換成斷續變化的數字量。然后經非線性補償、標度變換后，最后送人計數器計數并顯示。同時還可送往報苦系統和打印機構。需要時也可把數字盆輸出，供其他計算單元使用.它還可與單回路數字調節器或計算機配套作定值控制等。

 

    1.A/D轉換

 

    A/D轉換是數字式顯示儀表的核心部分.其任務是將連續變化的模擬量轉換成與其成比例的、斷續變化的數字量.以便進行數字顯示。要完成這一任務，必須用一定的計量單位使連續量整全化，才能得到近似的數字盤。數字量的計量單位越小.同一模擬量轉換的單位數字量越多，則斷續的數字量越接近連續的模擬量，整最化的誤差也就越小，轉換精度越高。

 

    常用的A/D轉換器有雙積分型和逐次比較型。

 

    雙積分型A/D轉換器的工作原理是將一段時間內輸人的電模擬量通過兩次積分，變換成與其平均值成正比的時間間隔，然后由脈沖發生器和計數器來側量此時間間隔而得到數字量。它屬于間接法測量.即電模擬量不是直接轉換成數字量，而是首先轉換成時問間隔這一中間橄，再由中間量轉換成數字量。

 

    逐次比較型A/D轉換器為直接法測量，它是基于電位差計的電壓比較原理.用一個標準的可調電壓與被測電壓進行逐次比較.不斷通近，最后達到一致。當兩者一致時.已知標準電壓的大小，就表示了被測電壓的大小。再將這個和被側電壓相平衡的標準電壓以二進制形式輸出，就實現了A/D轉換。

 

    逐次比較型A/D轉換器采用邏輯電路.實現高速轉換，其轉換速度可達微秒數最級.具有測量精度高、穩定性好，測量速度快等優點。盡管電路復雜，抗干擾能力差，要求精密元件多，但在當前飛速發展的高速多點巡回檢測系統及計算機參與生產過程控制系統中，仍采用它作為A/D轉換的主要手段。

 

    2.非線性補償

 

    非線性補償是為了使儀表顯示的數字與被測參數成對應的比例關系而采取的各種補償措施。因為大多數檢測元件和傳感器都存在著輸入輸出的非線性特性。在測量電路中，也往往存在著非線性元件或非線性轉換。所以為了使儀表的輸出與被側參數一一對應.在數字式顯示儀表內一般都有非線性補償環節。目前常用的方法有模擬式非線性補償、非線性模一數轉換補償法、數字式非線性補償法等。如檢側元件或變送器的輸人輸出線性關系很好.或是對儀表的精度要求不高.非線性補償環節也可省略。

 

    3.標度變換

 

    標度變換的實質就是最程變換，它使儀表的顯示數字能直接表征被側參數的工程量.即直接顯示溫度、壓力、流最或液位，所以是一個盆綱的還原。因為測最位與工程值之間往往存在一定的比例關系，側盤值必須乘上某一常數，才能轉換成數字式儀表所能直接顯示的工程位。標度變換可以在模擬部分進行，也可以在數字部分進行。

 

    4.計數顯示

 

    數字顯示儀表通過計數器對所接受的脈沖信號進行計數，再經譯碼器等.將被測最結果用十進制數顯示出來，以便操作人員能直接精確地讀取所需的數據.常用數字顯示器有輝光數碼管顯示器，發光二極管顯示器和液晶顯示器等。