普通数字式显示仪表的构成和原理

    普通数字式显示仪表由前置放大器、模数转换器、非线性补偿、标度变换和显示装置等部分组成.其组成原理框图如图4-5所示。其中A/D转换、非线性补偿和标度变换的顺序是可以改变的，可组成适用于各种不同场合的数字式显示仪表。

 

    由检测单元送来的信号先经变送器转换成电信号.由于信号较弱，通常需进行前置放大后才能进行A/D转换，把连续变化的模拟信号转换成断续变化的数字量。然后经非线性补偿、标度变换后，最后送人计数器计数并显示。同时还可送往报苦系统和打印机构。需要时也可把数字盆输出，供其他计算单元使用.它还可与单回路数字调节器或计算机配套作定值控制等。

 

    1.A/D转换

 

    A/D转换是数字式显示仪表的核心部分.其任务是将连续变化的模拟量转换成与其成比例的、断续变化的数字量.以便进行数字显示。要完成这一任务，必须用一定的计量单位使连续量整全化，才能得到近似的数字盘。数字量的计量单位越小.同一模拟量转换的单位数字量越多，则断续的数字量越接近连续的模拟量，整最化的误差也就越小，转换精度越高。

 

    常用的A/D转换器有双积分型和逐次比较型。

 

    双积分型A/D转换器的工作原理是将一段时间内输人的电模拟量通过两次积分，变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后由脉冲发生器和计数器来侧量此时间间隔而得到数字量。它属于间接法测量.即电模拟量不是直接转换成数字量，而是首先转换成时问间隔这一中间橄，再由中间量转换成数字量。

 

    逐次比较型A/D转换器为直接法测量，它是基于电位差计的电压比较原理.用一个标准的可调电压与被测电压进行逐次比较.不断通近，最后达到一致。当两者一致时.已知标准电压的大小，就表示了被测电压的大小。再将这个和被侧电压相平衡的标准电压以二进制形式输出，就实现了A/D转换。

 

    逐次比较型A/D转换器采用逻辑电路.实现高速转换，其转换速度可达微秒数最级.具有测量精度高、稳定性好，测量速度快等优点。尽管电路复杂，抗干扰能力差，要求精密元件多，但在当前飞速发展的高速多点巡回检测系统及计算机参与生产过程控制系统中，仍采用它作为A/D转换的主要手段。

 

    2.非线性补偿

 

    非线性补偿是为了使仪表显示的数字与被测参数成对应的比例关系而采取的各种补偿措施。因为大多数检测元件和传感器都存在着输入输出的非线性特性。在测量电路中，也往往存在着非线性元件或非线性转换。所以为了使仪表的输出与被侧参数一一对应.在数字式显示仪表内一般都有非线性补偿环节。目前常用的方法有模拟式非线性补偿、非线性模一数转换补偿法、数字式非线性补偿法等。如检侧元件或变送器的输人输出线性关系很好.或是对仪表的精度要求不高.非线性补偿环节也可省略。

 

    3.标度变换

 

    标度变换的实质就是最程变换，它使仪表的显示数字能直接表征被侧参数的工程量.即直接显示温度、压力、流最或液位，所以是一个盆纲的还原。因为测最位与工程值之间往往存在一定的比例关系，侧盘值必须乘上某一常数，才能转换成数字式仪表所能直接显示的工程位。标度变换可以在模拟部分进行，也可以在数字部分进行。

 

    4.计数显示

 

    数字显示仪表通过计数器对所接受的脉冲信号进行计数，再经译码器等.将被测最结果用十进制数显示出来，以便操作人员能直接精确地读取所需的数据.常用数字显示器有辉光数码管显示器，发光二极管显示器和液晶显示器等。