如何选用数字式显示仪表？

知识点：数字式仪表

数字显示仪表按输入信号的不同，可分为电压型和频率型两大类。电压型输入信号是t续的电压或电流信号；频率型仪表的输人信号是连续可变的频率或脉冲信号。

1.数字式显示仪表的构成

    一般数字式显示仪表的构成如图1-4-1所示。它是由前置放大器、模拟/数字信号鞋换器(即A/D转换器)、非线性补偿、标度变换以及显示装置等部分组成，由变送岙送来的电信号通常需进行前置放大，进行A/D)转换，把连续输入的电信号转换成数字倍号。由于变送器送来的电信号与被测变量之间有时为非线性函数关系，而在数字式显示仪表中所观察到的是被测变量的绝对数字值，必须对A/D输出的数字信号进行数字化的非线性补偿，并进行标度变换，送计数器计数显示 数字式显示仪表的给出信号还可送往记录打印机构保有记录、打印输出，送往根警系统进行根警处理，也可把记录数据转存到磁盘，U盘等存储介质上，供其他计算装置使用。数字显示仪表可与单回路、多回路数字调节器配套使用。

  

 有的数字式显示仪表中不包含标度变换，这就需要在信马传输过程中，或进入数字式显示仪表前“完成标度变换。

2. A/D转换器

   数字式显示仪表的核心环节是A/D转换器 A/D转换器将连续变化的模拟量变换成数字量 A/D转换器按其1作原理及性能，主要有间接法和f接法两种 这里只介绍直接比较型A/D转换直接法是把模拟量与一套基准电压进行直接比较而得到数字量，有并联比较法和反馈比较法两种直接比较型A/D转换的原理是基于电位差计的电压比较原理，即用一个作为标准的可调参考电压UR与被测电压UX进行比较，当两者达到平衡时，参考电压的大小就等于被测电压。通过比较、鉴别，逐次通近，并在比较鉴别的同时就将参考电压转换为数字输出，实现A/D转换，其原理如图1-4-2所示。

要实现上述转换，必须具备以下条件：

(1)一套具有以2为倍数的级数关系的参考电压，产生这套电压的网络称为解码网络。
(2)一个比较器，通过它将输人电压和参考电压进行比较，并鉴别出大小，以决定是“弃”还是“留”。
(3)一个数码寄存器来保存每次的比较结果是。“I"还是”0"
(4)一套控制电路完成以下两个任务：由高位到低位逐位比较；根据每次的比较结果，使相应位数码寄存器记“1"或记“0",并决定是否保留这个来自“解码网络”的电压。

由数码寄存器的状态决定“解码网络“的输出电压，该输出电压反过来与待转换的输人电压进行比较，根据比较结果决定数码寄存器的状态，这个过程称作电压反馈，这个转换过程是由高位到低位，一位一位地逐次进行比较的，称这种转换器为逐次比较型或反馈比较型AD转换器(另外，因整个过程就是对输人电压进行编码的过程),也称为逐次逼近反馈比较型A/D转换器，图1-4-3是这种转换器的原理柜图 该转换器转换速度快、准确度高；但抗干扰能力较差，只能做到五位读数，结构复杂

3,非线性补偿

    变送器的输出信号与被测变量之间是非线性关系时，为消除或减少非线性误差，必须进行非线性补偿。非线性补偿的方法很多，可以用硬件的方式实也可以用软件方式实现。硬件非线性补偿在A/D转换之前完成的称为模拟式线性化，在A/D转换之后完成的称为数字式线性化，在A/D)转换中完成的称为非线性A/D)转换模拟式线性化准确度较低，调整方便：数字式线性化准确度高：非线性A/D转换则介于两者之间。使用非线性补偿，关键是获取变送器的输出信号与被测变量之间的非线性关系曲线，采用解析法或图解法求取线性化硬件的静特性，用折线逼近法实现

4,信号的标准化和标度变换

由于需要测量和显示的过程参数多种多样式中字显示仪表的输入信号只是电压或电流信号，为观察方便，要求数字显示仪表的输出以被测数变量的形式显示，通常称之为“标度变换”图1-4-4为一般数字仪表组成的示意图，

其刻度方程可以表示为

y=S1S2S3x=Sx

s---数字显示表的总灵敏度或标度变换系数：

S1,S2,S3--模拟部分， A/D)转换部分、数字部分的灵敏度或标度变换系数。

标度变换可以通过改变s来实现，且使显示的数字值的单位和被测变量的单位相一通常当A/D转换器确定后， A/D转换系数s,也就确定了，要改变标度变换系数s,可以改变模拟部外的转换系数s,,例如传感器的转换系数以及前置放大器的放大系数等。也可以通过改变数字部分的转换系数S3,来实现 前者称为模拟量的标度变换，后者称为数字量的标度变换。标度变换可以在模拟部分进行，也可在数字部分进行，下面举例说明：

(1)为了将热电阻的电阻变化转变为电压信号输出，要采用不平衡电桥实现电阻-电压转换：

(2)当数字显示仪表以热电偶的热电势作为输入信号时，若热电势在数字仪表规定的输人范围内，则可将信号直接送入仪表，通过选取前置放大器的放大倍数来实现标度变换：

(3)数字显示仪表与具有标准输出的变送器配套使用时可用简单的电阻网络实现标度变换；

(4)数字显示仪表的输入为频率信号时，可以采用顿率-电压转换器，实现将频率转换为电压；也可以用计数器累积的办法来实现标度变换

在数字显示仪表中，测量的结果都是川数字形式白接显示的，随着集成电路(特别是大规模集成电路)的发展，显示器更呈现了微型化、低电压、低功耗，诸如液品显示器，发光二极管显示器等。

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范