第四章顯示儀表

1、第四章第四章 顯示儀表顯示儀表(二次儀表二次儀表)能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累計(jì)的儀表累計(jì)的儀表顯示儀表：顯示儀表：n用途：在控制室內(nèi)顯示、記錄生產(chǎn)操作各參數(shù)的變化情況。用途：在控制室內(nèi)顯示、記錄生產(chǎn)操作各參數(shù)的變化情況。n分類：分類：1.模擬式：以指針的線位移或角位移模擬顯示參數(shù)的變化情模擬式：以指針的線位移或角位移模擬顯示參數(shù)的變化情況。況。工作原理：采用磁電偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)工作原理：采用磁電偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜；但速度慢，可引起特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜；但速度慢，可引起讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差

2、。2.數(shù)字式：以數(shù)字形式直接顯示參數(shù)大小。數(shù)字式：以數(shù)字形式直接顯示參數(shù)大小。工作原理：模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)字顯示。工作原理：模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)字顯示。特點(diǎn)：速度快、精度高、讀數(shù)直觀便于和后續(xù)數(shù)字裝置連用。特點(diǎn)：速度快、精度高、讀數(shù)直觀便于和后續(xù)數(shù)字裝置連用。3.屏幕顯示：將圖形、曲線、字符和數(shù)字直接在屏幕上顯示。屏幕顯示：將圖形、曲線、字符和數(shù)字直接在屏幕上顯示。第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表：模擬式顯示儀表：n電子點(diǎn)位差計(jì)、電子自動(dòng)平衡電橋，平衡式指示電子點(diǎn)位差計(jì)、電子自動(dòng)平衡電橋，平衡式指示記錄儀表，特點(diǎn)：測(cè)量精度高、工作可靠記錄儀表，特點(diǎn)：測(cè)量精度高、工作可靠n一一.自動(dòng)電子點(diǎn)位差計(jì)：自動(dòng)電子點(diǎn)位差計(jì)

3、：n測(cè)量直流電壓信號(hào)測(cè)量直流電壓信號(hào)一一.自動(dòng)電子點(diǎn)位差計(jì)：自動(dòng)電子點(diǎn)位差計(jì)：n1.手動(dòng)電位差計(jì)：手動(dòng)電位差計(jì)：n電位差計(jì)的原理：電位差計(jì)是電位差計(jì)的原理：電位差計(jì)是采用補(bǔ)償法測(cè)量電壓。采用補(bǔ)償法測(cè)量電壓。n平衡條件：平衡條件： UCB=E tn在右圖所示電路中，移動(dòng)滑線變阻器上滑動(dòng)頭在右圖所示電路中，移動(dòng)滑線變阻器上滑動(dòng)頭C的，的，可以找到一處使檢流計(jì)中電流為零。此時(shí)，可以找到一處使檢流計(jì)中電流為零。此時(shí)，CB兩兩點(diǎn)的電壓點(diǎn)的電壓UCB = Et，與未知電動(dòng)勢(shì)相互補(bǔ)償。若滑，與未知電動(dòng)勢(shì)相互補(bǔ)償。若滑線變阻器上的電壓分布事先標(biāo)定，則可求出線變阻器上的電壓分布事先標(biāo)定，則可求出Et，這，這種測(cè)

4、量電動(dòng)勢(shì)的方法稱為補(bǔ)償法。種測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法稱為補(bǔ)償法。EtRAU電壓平衡原理圖CB+-UCB電位差計(jì)：電位差計(jì)：n可見要精確測(cè)出可見要精確測(cè)出E t，必須要求分壓器（滑，必須要求分壓器（滑線變阻器）上的電壓標(biāo)定穩(wěn)定而且準(zhǔn)確。為線變阻器）上的電壓標(biāo)定穩(wěn)定而且準(zhǔn)確。為此，使用電位差計(jì)在電源回路中接入一個(gè)可此，使用電位差計(jì)在電源回路中接入一個(gè)可變電阻變電阻RH作為工作電流調(diào)節(jié)電阻。作為工作電流調(diào)節(jié)電阻。n為了校準(zhǔn)分壓器上的電壓標(biāo)定，需要一個(gè)已為了校準(zhǔn)分壓器上的電壓標(biāo)定，需要一個(gè)已知標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)知標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)EN,將它接入待測(cè)電壓位置，將它接入待測(cè)電壓位置，此時(shí)若檢流計(jì)中沒有電流，工作電流恒定，此時(shí)若檢

5、流計(jì)中沒有電流，工作電流恒定，分壓器上電壓標(biāo)度值準(zhǔn)確；若檢流計(jì)中有電分壓器上電壓標(biāo)度值準(zhǔn)確；若檢流計(jì)中有電流，說明標(biāo)度改變了，需要調(diào)節(jié)流，說明標(biāo)度改變了，需要調(diào)節(jié)RH使檢流使檢流計(jì)中電流為零。經(jīng)過校準(zhǔn)后，電位差計(jì)就可計(jì)中電流為零。經(jīng)過校準(zhǔn)后，電位差計(jì)就可以按標(biāo)度值進(jìn)行測(cè)量，這個(gè)過程稱為電位差以按標(biāo)度值進(jìn)行測(cè)量，這個(gè)過程稱為電位差計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后，就可以使用電計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后，就可以使用電位差計(jì)測(cè)量未知電壓。為了避免由于工作電位差計(jì)測(cè)量未知電壓。為了避免由于工作電源源E不穩(wěn)定造成影響，在每次測(cè)量前或在連不穩(wěn)定造成影響，在每次測(cè)量前或在連續(xù)測(cè)量過程中，要經(jīng)常接通校準(zhǔn)回路進(jìn)行標(biāo)續(xù)測(cè)量

6、過程中，要經(jīng)常接通校準(zhǔn)回路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。準(zhǔn)化工作。EtRACB+-ENRNRHE1.校準(zhǔn)工作電流2.測(cè)量熱電勢(shì)12電位差計(jì)測(cè)量電壓優(yōu)點(diǎn)：電位差計(jì)測(cè)量電壓優(yōu)點(diǎn)：n電位差計(jì)是一個(gè)電阻分壓裝置，可用來產(chǎn)生準(zhǔn)確、已知、電位差計(jì)是一個(gè)電阻分壓裝置，可用來產(chǎn)生準(zhǔn)確、已知、又有一定調(diào)節(jié)范圍的電壓，用它與被測(cè)電壓比較，可以得又有一定調(diào)節(jié)范圍的電壓，用它與被測(cè)電壓比較，可以得到被測(cè)電壓值，使得被測(cè)電壓的測(cè)量值僅取決于電阻和標(biāo)到被測(cè)電壓值，使得被測(cè)電壓的測(cè)量值僅取決于電阻和標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)，因而可以達(dá)到較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)，因而可以達(dá)到較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。n在在“校準(zhǔn)校準(zhǔn)”和和“測(cè)量測(cè)量”中檢流計(jì)兩次都指示為零，

7、表明測(cè)中檢流計(jì)兩次都指示為零，表明測(cè)量時(shí)既不從標(biāo)準(zhǔn)回路內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)量時(shí)既不從標(biāo)準(zhǔn)回路內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)(通常是標(biāo)準(zhǔn)電池通常是標(biāo)準(zhǔn)電池)中，中，也不從測(cè)量回路中分出電流。因此不改變被測(cè)回路的原有也不從測(cè)量回路中分出電流。因此不改變被測(cè)回路的原有狀態(tài)，同時(shí)避免測(cè)量回路導(dǎo)線電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池內(nèi)阻以及被狀態(tài)，同時(shí)避免測(cè)量回路導(dǎo)線電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池內(nèi)阻以及被測(cè)回路等效內(nèi)阻等對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，這是補(bǔ)償法測(cè)量測(cè)回路等效內(nèi)阻等對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，這是補(bǔ)償法測(cè)量準(zhǔn)確度較高的另一原因。準(zhǔn)確度較高的另一原因。 UJ33D-1直流電位差計(jì)直流電位差計(jì)2.自動(dòng)電子電位差計(jì)工作原理：自動(dòng)電子電位差計(jì)工作原理：n用自動(dòng)電機(jī)代替人手

8、進(jìn)行電壓平衡操作。用自動(dòng)電機(jī)代替人手進(jìn)行電壓平衡操作。EtRA電位差計(jì)原理圖CB+-UCB穩(wěn)壓電源可逆電機(jī) 自動(dòng)電子電位差計(jì)主要功能是減少因各種因素引起電流變化而導(dǎo)致的測(cè)量誤差,提高測(cè)量精度.。 手動(dòng)電位差計(jì)的測(cè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)圈式測(cè)溫儀表,但是,手動(dòng)電位差計(jì)的測(cè)量過程十分緩慢,自始至終需要人參與,不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量；而自動(dòng)電子電位差計(jì)是用可逆電動(dòng)機(jī)及一套機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替人手進(jìn)行電壓平衡操作，用放大器代替了檢流計(jì)來測(cè)不平衡電壓并控制可逆電動(dòng)機(jī)的工作。電子電位差計(jì)保持了手動(dòng)電位差計(jì)的測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且無需用手去調(diào)節(jié)就能自動(dòng)知識(shí)和記錄被測(cè)溫度值。 電子電位差計(jì)的放大器作用電子電位差計(jì)的放大器作用n把

9、測(cè)量橋路送出的不平衡電勢(shì)信號(hào)放大到足可推把測(cè)量橋路送出的不平衡電勢(shì)信號(hào)放大到足可推動(dòng)可逆電機(jī)的程度，以帶動(dòng)測(cè)量橋路中的滑線電動(dòng)可逆電機(jī)的程度，以帶動(dòng)測(cè)量橋路中的滑線電阻，使測(cè)量橋路的電勢(shì)與被測(cè)電勢(shì)想平衡，達(dá)到阻，使測(cè)量橋路的電勢(shì)與被測(cè)電勢(shì)想平衡，達(dá)到測(cè)量電勢(shì)的目的。測(cè)量電勢(shì)的目的。3.自動(dòng)電子電位差計(jì)測(cè)量橋路：自動(dòng)電子電位差計(jì)測(cè)量橋路：n1.冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償 R2n2.量程匹配量程匹配 RMn下限電阻下限電阻 RGn3.限流電阻限流電阻 R3 R4 EtR2R3RMRPR4RG4.自動(dòng)電子電位差計(jì)結(jié)構(gòu)：自動(dòng)電子電位差計(jì)結(jié)構(gòu)：熱熱電電偶偶測(cè)測(cè)量量橋橋路路放放大大器器可可逆逆電電機(jī)機(jī)穩(wěn)壓電

10、源穩(wěn)壓電源指示機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)同步電機(jī)同步電機(jī)自動(dòng)電子電位差計(jì)自動(dòng)電子電位差計(jì)n電位差計(jì)接受來自熱電偶電位差計(jì)接受來自熱電偶或其它變送器的直流毫伏或其它變送器的直流毫伏毫安信號(hào)毫安信號(hào),直流電橋接受來直流電橋接受來自熱電阻或其它變送器的自熱電阻或其它變送器的直流電阻信號(hào)直流電阻信號(hào),指示和記錄指示和記錄溫度或其它工業(yè)參量溫度或其它工業(yè)參量,帶附帶附加功能加功能,可對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行可對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行定值控制、調(diào)節(jié)、報(bào)警等定值控制、調(diào)節(jié)、報(bào)警等 二二 自動(dòng)電子平衡電橋自動(dòng)電子平衡電橋n1.平衡電橋測(cè)溫原理：平衡電橋測(cè)溫原理：n當(dāng)溫度在下限時(shí)，電橋的平衡條件當(dāng)溫度在下限時(shí)，電橋的平衡條件是：

11、是：R3（Rt0+RP）=R2R4 n當(dāng)溫度升高后，平衡條件是當(dāng)溫度升高后，平衡條件是n(Rt0+Rt+RPr1) = R2(R 4+r1 ) n則：則：RtR3r1R3= R2r1nr1 =RtR3/ (R2+R3 ) n 滑動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)觸點(diǎn)B的位置就可以反映電的位置就可以反映電阻的變化，亦即反應(yīng)了溫度的變化。阻的變化，亦即反應(yīng)了溫度的變化。并可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的并可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。增量呈線性關(guān)系。平衡電橋原理圖平衡電橋原理圖+-R3R4RtR2RPBr1r22 自動(dòng)電子平衡電橋自動(dòng)電子平衡電橋n自動(dòng)平衡電橋的基本原理：自動(dòng)平衡電橋的基本原理：n 將檢流計(jì)換成

12、電子放大將檢流計(jì)換成電子放大器器,利用被放大的不平衡電利用被放大的不平衡電壓去推動(dòng)可逆電機(jī)壓去推動(dòng)可逆電機(jī),時(shí)可逆時(shí)可逆電機(jī)再帶動(dòng)滑動(dòng)觸片電機(jī)再帶動(dòng)滑動(dòng)觸片B 已已達(dá)到電橋平衡。達(dá)到電橋平衡。自動(dòng)平衡電橋結(jié)構(gòu)原理圖RtR1R1R2R3R4Rnp=90R6r6r5三線制與外接調(diào)整電阻：三線制與外接調(diào)整電阻：n 熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量熱電阻接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱

13、電阻到中控室）也成橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)環(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。n工業(yè)上一般都采用三線制接法。工業(yè)上一般都采用三線制接法。 熱電偶產(chǎn)生的是毫熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號(hào)，不存在這個(gè)問題。伏信號(hào)，不存在這個(gè)

14、問題。 3.自動(dòng)電子平衡電橋結(jié)構(gòu)：自動(dòng)電子平衡電橋結(jié)構(gòu)：熱熱電電阻阻測(cè)測(cè)量量橋橋路路放放大大器器可可逆逆電電機(jī)機(jī)穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源指示機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)同步電機(jī)同步電機(jī)4 自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)比較自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)比較n1）.輸入信號(hào)不同。輸入信號(hào)不同。n2）.作用原理不同。作用原理不同。n3）.考慮因素不同（冷端溫度補(bǔ)償）。考慮因素不同（冷端溫度補(bǔ)償）。n4）.測(cè)溫元件與測(cè)量橋路連接方式不同。測(cè)溫元件與測(cè)量橋路連接方式不同。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表數(shù)字儀表的優(yōu)點(diǎn):（1 1）指示精度高。）指示精度高。

15、（2 2）重復(fù)性好。）重復(fù)性好。 （3 3）分度均勻。）分度均勻。 （4 4）響應(yīng)速度快、無抖動(dòng)。）響應(yīng)速度快、無抖動(dòng)。 （5 5）可靠性有根本改善。）可靠性有根本改善。 （6 6）產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性有根本保證。）產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性有根本保證。 （7 7）通用性好。）通用性好。第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表n以數(shù)字形式（斷續(xù)量）顯示參數(shù)變化情況。以數(shù)字形式（斷續(xù)量）顯示參數(shù)變化情況。n分類：分類：（信號(hào)形式）（信號(hào)形式）n1.電壓型：輸入信號(hào)為電壓電壓型：輸入信號(hào)為電壓n2.頻率型：輸入信號(hào)為頻率、脈沖及開關(guān)信號(hào)頻率型：輸入信號(hào)為頻率、脈沖及開關(guān)信號(hào)分類：分類：數(shù)字式顯示儀

16、表的基本組成數(shù)字式顯示儀表的基本組成工藝變量工藝變量電流信號(hào)電流信號(hào)繼電器動(dòng)作或繼電器動(dòng)作或電流信號(hào)電流信號(hào)光柱顯示光柱顯示簡(jiǎn)化組成方框圖簡(jiǎn)化組成方框圖邏輯邏輯控制電路控制電路十進(jìn)計(jì)數(shù)器十進(jìn)計(jì)數(shù)器主門主門A1A2-+-+c積分器積分器比較器比較器時(shí)鐘時(shí)鐘Vo-VxVrefs1s212一一.數(shù)字顯示儀表的原理和組成：數(shù)字顯示儀表的原理和組成：n數(shù)字式顯示儀是直接用數(shù)字量顯示被測(cè)值數(shù)字式顯示儀是直接用數(shù)字量顯示被測(cè)值.首先要把連續(xù)變首先要把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為斷續(xù)變化的數(shù)字量?；哪M量轉(zhuǎn)換為斷續(xù)變化的數(shù)字量。n組成單元：模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度變換三大部分組成單元：模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度

17、變換三大部分二二.模模-數(shù)轉(zhuǎn)換（數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）n 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換主要任務(wù)是使連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成比例的、數(shù)轉(zhuǎn)換主要任務(wù)是使連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成比例的、斷續(xù)變化的數(shù)字量，便于進(jìn)行數(shù)字顯示。斷續(xù)變化的數(shù)字量，便于進(jìn)行數(shù)字顯示。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字轉(zhuǎn)換器是數(shù)字儀表的儀表的“心臟心臟”。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器已達(dá)數(shù)百種，轉(zhuǎn)換器已達(dá)數(shù)百種，大致可分為五大類：大致可分為五大類：?jiǎn)纹瑔纹珹/D轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器；單片單片DMM專用專用IC；多重顯示儀表專用多重顯示儀表專用IC；專供數(shù)字儀表使用的特制專供數(shù)字儀表使用的特制IC（ASIC）；）；其他通用型其他通用型A/D轉(zhuǎn)換器，這種芯片僅

18、能完成轉(zhuǎn)換器，這種芯片僅能完成模模/數(shù)轉(zhuǎn)換，不能直接配數(shù)字儀表。數(shù)轉(zhuǎn)換，不能直接配數(shù)字儀表。A/D轉(zhuǎn)換器分類轉(zhuǎn)換器分類 n1單片單片A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器所謂所謂單片單片A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，是采用，是采用CMOS工藝將工藝將DVM的基的基本電路（含模擬電路和數(shù)字電路）集成在同一芯片上，配以本電路（含模擬電路和數(shù)字電路）集成在同一芯片上，配以LCD或或LED數(shù)顯器件后能顯示數(shù)顯器件后能顯示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的集成電路。它轉(zhuǎn)換結(jié)果的集成電路。它們均屬大規(guī)模集成電路，能以最簡(jiǎn)單方式構(gòu)成們均屬大規(guī)模集成電路，能以最簡(jiǎn)單方式構(gòu)成DVM。若對(duì)其。若對(duì)其外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展，增加各種功能轉(zhuǎn)換器，還可構(gòu)成外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展

19、，增加各種功能轉(zhuǎn)換器，還可構(gòu)成DVM。2單片單片DMM專用專用IC單片單片DMM專用專用IC是是CMOS大規(guī)模集成電路和儀表技術(shù)大規(guī)模集成電路和儀表技術(shù)的結(jié)晶，使用一片的結(jié)晶，使用一片IC即可構(gòu)成功能完善的自動(dòng)量程數(shù)字多用即可構(gòu)成功能完善的自動(dòng)量程數(shù)字多用表。特別是專配表。特別是專配P的的DVM集成電路的問世，為開發(fā)具有高集成電路的問世，為開發(fā)具有高性價(jià)比的智能儀表和測(cè)試系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。性價(jià)比的智能儀表和測(cè)試系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。3多重顯示儀表專用集成電路多重顯示儀表專用集成電路多重顯示儀表包括二重、三重、四重顯示儀表，是國際多重顯示儀表包括二重、三重、四重顯示儀表，是國際90年代流行產(chǎn)品。

20、年代流行產(chǎn)品。模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器 n模擬模擬/數(shù)字（數(shù)字（Analog/Digital）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器:將模擬量轉(zhuǎn)將模擬量轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的數(shù)字量的裝置。換成與之相應(yīng)的數(shù)字量的裝置。 nA/D轉(zhuǎn)換過程主要包括采樣、量化和編碼三個(gè)過程轉(zhuǎn)換過程主要包括采樣、量化和編碼三個(gè)過程組成。組成。n采樣：把輸入的連續(xù)時(shí)間變化的模擬量離散化，采樣：把輸入的連續(xù)時(shí)間變化的模擬量離散化，即變成時(shí)間域上斷續(xù)的模擬量。即變成時(shí)間域上斷續(xù)的模擬量。n量化：把采樣取得的在時(shí)間域上斷續(xù)但是在幅值量化：把采樣取得的在時(shí)間域上斷續(xù)但是在幅值上連續(xù)的模擬量進(jìn)行整量化。上連續(xù)的模擬量進(jìn)行整量化。n編碼：把已經(jīng)量

21、化的數(shù)字量用一定的代碼表示輸編碼：把已經(jīng)量化的數(shù)字量用一定的代碼表示輸出。出。模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器量化單位量化單位輸入電壓輸入電壓Vx輸入電壓輸入電壓Vx指針讀數(shù)指針讀數(shù)數(shù)字量數(shù)字量0110010101000011001000010000量化單位越小，轉(zhuǎn)換精度越高量化單位越小，轉(zhuǎn)換精度越高1雙斜積分式雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n這種這種A/D轉(zhuǎn)換器屬于間接比較型中電壓轉(zhuǎn)換器屬于間接比較型中電壓-時(shí)間轉(zhuǎn)時(shí)間轉(zhuǎn)換方式，是將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔換方式，是將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔等參數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的等參數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。n基本原理

22、：將一段時(shí)間內(nèi)的模擬電壓通過兩次基本原理：將一段時(shí)間內(nèi)的模擬電壓通過兩次積分，變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，積分，變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，然后由脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來測(cè)量此時(shí)間間隔然后由脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來測(cè)量此時(shí)間間隔而得到數(shù)字量。而得到數(shù)字量。n實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì):V-T變換變換簡(jiǎn)化組成方框圖簡(jiǎn)化組成方框圖邏輯邏輯控制電路控制電路十進(jìn)計(jì)數(shù)器主門A1A2-+-+c積分器積分器比較器比較器時(shí)鐘Vo-VxVrefs1s2121雙斜積分式雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n它由積分器、比較器、模擬切換開關(guān)、控制電它由積分器、比較器、模擬切換開關(guān)、控制電路和計(jì)算顯示部分等組成。路和計(jì)算顯示部分等組成。t

23、T1T2T2V0V0Vx VxVxn兩次積分，一次為被兩次積分，一次為被測(cè)電壓測(cè)電壓Vx的定時(shí)積分，的定時(shí)積分，一次為標(biāo)準(zhǔn)電壓一次為標(biāo)準(zhǔn)電壓Vr的的定值定值反向積分。積分。V02逐次逼近比較式逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器原理：與天平稱重相似原理：與天平稱重相似W/2砝碼砝碼待測(cè)待測(cè)W/4 W/8 W/16原則：大者棄，小者留原則：大者棄，小者留它的核心是逐次比較式它的核心是逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。2逐次逼近比較式逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n用一組基準(zhǔn)電壓與被測(cè)電壓進(jìn)行用一組基準(zhǔn)電壓與被測(cè)電壓進(jìn)行逐次比較，不斷逼比較，不斷逼近，最后達(dá)到一致基準(zhǔn)電壓的大小，就表示了被測(cè)近，最后達(dá)

24、到一致基準(zhǔn)電壓的大小，就表示了被測(cè)電壓的大小。和被測(cè)電壓相平衡的基準(zhǔn)電壓，以一電壓的大小。和被測(cè)電壓相平衡的基準(zhǔn)電壓，以一定二進(jìn)制數(shù)碼輸出，就實(shí)現(xiàn)了定二進(jìn)制數(shù)碼輸出，就實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換過程。n天平稱重：天平稱重：砝碼：砝碼：4 2 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 n=1/2 (n-1)被測(cè)物體重：被測(cè)物體重：3.5626加碼時(shí)：加碼時(shí)： 4 2 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 0 1 1 1 0 0 1 0.0625：量化單位：量化單位2逐次逼近比較式逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換：電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換：n1.一套標(biāo)準(zhǔn)電壓一套標(biāo)準(zhǔn)電壓 解碼網(wǎng)絡(luò)

25、解碼網(wǎng)絡(luò)n2.比較鑒別器比較鑒別器 稱重，是否保留稱重，是否保留n3.數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器 保存比較結(jié)果保存比較結(jié)果n4.控制線路控制線路 完成逐次比較并記錄結(jié)果完成逐次比較并記錄結(jié)果2逐次逼近比較式逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n逐次逼近比較式逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的工作原理如圖所示。器的工作原理如圖所示。主要組成部分有：數(shù)字模主要組成部分有：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、比較器、移位擬轉(zhuǎn)換器、比較器、移位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、時(shí)寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、時(shí)鐘以及邏輯控制電路等。鐘以及邏輯控制電路等。逐次逼近比較式數(shù)字電壓表原理框圖逐次逼近比較式數(shù)字電壓表原理框圖I027RK0I126RK1I225RK

26、2I324RK3I423RK4I522RK5I621RK6I720RK7基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Us-+ARU0逐次比較式逐次比較式A/D主要電路元件有比較器、控制器主要電路元件有比較器、控制器、逐次逼近寄存器、逐次逼近寄存器SAR、緩沖寄存器、譯碼器和、緩沖寄存器、譯碼器和模模/數(shù)數(shù)(D/A)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。三三.電子計(jì)數(shù)器：電子計(jì)數(shù)器：n 計(jì)數(shù)器一般是由多個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成?？梢杂?jì)數(shù)器一般是由多個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成?？梢詫?duì)接受的脈沖進(jìn)行逢十進(jìn)一的計(jì)數(shù)。此外，還能對(duì)接受的脈沖進(jìn)行逢十進(jìn)一的計(jì)數(shù)。此外，還能通過譯碼器譯成十個(gè)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，將被測(cè)通過譯碼器譯成十個(gè)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，將被測(cè)數(shù)據(jù)顯示出來。

27、數(shù)據(jù)顯示出來。晶體振蕩器晶體振蕩器閘門閘門計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器放大整形放大整形fATBN=fA TB被測(cè)信號(hào)被測(cè)信號(hào)四四.寄存器：寄存器：n 寄存器的作用是計(jì)數(shù)器的某一狀態(tài)保存下來，寄存器的作用是計(jì)數(shù)器的某一狀態(tài)保存下來，共譯碼器使用，而把計(jì)數(shù)器的其他狀態(tài)與譯碼器共譯碼器使用，而把計(jì)數(shù)器的其他狀態(tài)與譯碼器隔開不予顯示。隔開不予顯示。五五.顯示器：顯示器：n 在數(shù)字顯示器中，測(cè)量的結(jié)果都是用數(shù)字形式在數(shù)字顯示器中，測(cè)量的結(jié)果都是用數(shù)字形式直接顯示出來。顯示器就是用來顯示的。直接顯示出來。顯示器就是用來顯示的。電子顯示器件n1.1.真空熒光管（真空熒光管（VFD)VFD)原理原理: :當(dāng)陰極燈絲當(dāng)陰極燈絲

28、1 1通電時(shí)，燈絲發(fā)熱，釋放電子，電子被電通電時(shí)，燈絲發(fā)熱，釋放電子，電子被電位較高的柵格位較高的柵格2 2吸引，并穿過柵格，均勻地打在電位最高的屏吸引，并穿過柵格，均勻地打在電位最高的屏幕字符段幕字符段3 3上。凡是由電子開關(guān)控制通電的字符段受電子轟擊上。凡是由電子開關(guān)控制通電的字符段受電子轟擊后發(fā)亮，而未通電的字符段發(fā)暗。這樣通過控制字符段通電后發(fā)亮，而未通電的字符段發(fā)暗。這樣通過控制字符段通電狀態(tài)，就可形成不同的顯示數(shù)字。狀態(tài)，就可形成不同的顯示數(shù)字。n2.2.液晶顯示器液晶顯示器: :當(dāng)液晶不加電場(chǎng)時(shí)，液晶的分子排列方式可將來自垂直偏光當(dāng)液晶不加電場(chǎng)時(shí)，液晶的分子排列方式可將來自垂直偏

29、光鏡的垂直方向的光波旋轉(zhuǎn)鏡的垂直方向的光波旋轉(zhuǎn)9090 ，再經(jīng)水平偏光鏡后射到反射鏡，再經(jīng)水平偏光鏡后射到反射鏡上，經(jīng)反射后按原路回去，這時(shí)透過垂直偏光鏡看液晶時(shí)，上，經(jīng)反射后按原路回去，這時(shí)透過垂直偏光鏡看液晶時(shí)，液晶呈亮的狀態(tài)。液晶呈亮的狀態(tài)。六六.非線性補(bǔ)償：非線性補(bǔ)償：n 數(shù)字式顯示儀表的非線性補(bǔ)償，就是將被測(cè)參數(shù)字式顯示儀表的非線性補(bǔ)償，就是將被測(cè)參數(shù)從模擬量轉(zhuǎn)換到數(shù)字顯示這一過程中，如何使數(shù)從模擬量轉(zhuǎn)換到數(shù)字顯示這一過程中，如何使顯示值和儀表的輸入信號(hào)之間具有一定的規(guī)律的顯示值和儀表的輸入信號(hào)之間具有一定的規(guī)律的非線性關(guān)系，以補(bǔ)償輸入信號(hào)和被測(cè)參數(shù)之間的非線性關(guān)系，以補(bǔ)償輸入信號(hào)和

30、被測(cè)參數(shù)之間的非線性關(guān)系，從而使顯示值河北測(cè)參數(shù)之間呈線非線性關(guān)系，從而使顯示值河北測(cè)參數(shù)之間呈線性關(guān)系。性關(guān)系。七七.標(biāo)度變換：標(biāo)度變換：n 標(biāo)度變換實(shí)質(zhì)的含義就是比例尺的變更。標(biāo)度標(biāo)度變換實(shí)質(zhì)的含義就是比例尺的變更。標(biāo)度變換器可以采用對(duì)模擬量先進(jìn)行標(biāo)度變換后，再變換器可以采用對(duì)模擬量先進(jìn)行標(biāo)度變換后，再送至模送至模-數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量；也可以先將模擬量數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量；也可以先將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再進(jìn)行數(shù)字式標(biāo)度變換。轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再進(jìn)行數(shù)字式標(biāo)度變換。數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)n采用新技術(shù)、新工藝，由采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀構(gòu)成的新型數(shù)字

31、儀表及高檔智能儀器的大量問世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革表及高檔智能儀器的大量問世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。n1廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品n2模塊化的發(fā)展方向模塊化的發(fā)展方向n新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模不久的將來，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來極大方便。塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來極大方便。表面安裝技術(shù)（表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器件（）和表面安裝元器件（SMD）將獲）將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（SMIC）和表