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數(shù)字式顯示儀表
所謂數(shù)字式顯示儀表,就是把與被測(cè)量(例如溫度、流量、液位、壓力等)成一定函數(shù)關(guān)系的連續(xù)變化的模擬量,變換為斷續(xù)的數(shù)字量顯示的儀表。
數(shù)字顯示儀表按輸入信號(hào)的不同,可分為電壓型和頻率型兩大類(lèi)。電壓型輸入信號(hào)是連續(xù)的電壓或電流信號(hào);頻率型儀表的輸入信號(hào),是連續(xù)可變的頻率或脈沖序列信號(hào)。按使用場(chǎng)合不同,可分為實(shí)驗(yàn)室用和工業(yè)用兩大類(lèi)。實(shí)驗(yàn)室用的有數(shù)字式電壓表、頻率表、相位表、功率表等。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的有數(shù)字式溫度表、流量表、壓力表、轉(zhuǎn)速表等。
屏幕顯示儀表又被稱(chēng)作無(wú)紙記錄儀,就本質(zhì)而言,它是屬于數(shù)字儀表的范疇,只是在數(shù)字儀表中加入了微處理器及顯示屏,因而對(duì)信息的存儲(chǔ)以及綜合處理能力大大加強(qiáng),例如可對(duì)熱電偶冷端溫度、非線性特性以及電路零漂等進(jìn)行補(bǔ)償,進(jìn)行數(shù)字濾波,各種運(yùn)算處理,設(shè)定參數(shù)的上、下限值、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通訊、傳輸、字、符、數(shù)以及趨勢(shì)顯示等。
1.?dāng)?shù)字式顯示儀表的構(gòu)成
數(shù)字式顯示儀表的構(gòu)成如圖4-9所示。它是由前置放大器、模擬一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(即A/D)、非線性補(bǔ)償、標(biāo)庋變換以及顯示裝置等部分組成。由檢測(cè)元件送來(lái)的信號(hào),首先經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成電信號(hào);由于該信號(hào)較小,通常須進(jìn)行前置放大;然后進(jìn)行模擬一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換,把連續(xù)輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼輸出;而被測(cè)變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)元件及變送器轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)與被測(cè)變量之間有時(shí)為非線性函數(shù)關(guān)系,這在模擬式儀表中可以采用非等分刻度標(biāo)尺的方法很方便地加以解決,對(duì)于不同量程和單位的轉(zhuǎn)換系數(shù)可以使用相應(yīng)的標(biāo)尺來(lái)顯示,但在數(shù)字式顯示儀表中,所觀察到的是被測(cè)變量的數(shù)字值,因此對(duì)A/D輸出的數(shù)碼必須進(jìn)行數(shù)字式的非線性補(bǔ)償,以及各種系數(shù)的標(biāo)度變換;zui后送往計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示,同時(shí)還送往報(bào)警系統(tǒng)和打印機(jī)構(gòu)打印出數(shù)字來(lái),在需要時(shí)也可把數(shù)碼輸出,供其他計(jì)算裝置等使用。此類(lèi)儀表應(yīng)用面較廣,可與單回路數(shù)字調(diào)節(jié)器以及SPC即計(jì)算機(jī)設(shè)定值控制等配套使用,精度較高。數(shù)字式顯示儀表的結(jié)構(gòu),基本組成方式如圖4-10所示,但對(duì)于具體儀表來(lái)說(shuō)可以各不相同。有的儀表是先線性化和標(biāo)度變換,然后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,這類(lèi)儀表在模擬信號(hào)時(shí)已經(jīng)被線性化了,因而精度只能達(dá)到0.5%~0.1%;有的儀表則是*行模擬一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換,而后作數(shù)字式線性化處理和系數(shù)的標(biāo)度變換,它可組成多種變換方案,適用面較廣,精度較高,其結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜;也有的儀表的A/D轉(zhuǎn)換與非線性補(bǔ)償同時(shí)進(jìn)行,而后作系數(shù)的標(biāo)度變換,這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度高,但只能應(yīng)用于特定的非線性補(bǔ)償及被測(cè)變量范圍較窄的情況??傊饔欣?。
數(shù)字式顯示儀表中的核心環(huán)節(jié)是模一數(shù)轉(zhuǎn)換器,它將儀表分成模擬和數(shù)
字兩大組成部分;而非線性補(bǔ)償和系數(shù)的標(biāo)度變換也是不可少的,這是數(shù)字式顯示儀表應(yīng)該具備的三大部分。這三部分又各有很多種類(lèi),三者相互巧妙的結(jié)合,可以組成適用于各種不同場(chǎng)合的數(shù)字式顯示儀衷。
2.屏幕顯示儀表的構(gòu)成
屏幕顯示儀表是在數(shù)字儀表的基礎(chǔ)上增加了微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM是讀寫(xiě)存儲(chǔ)器,EPROM、EEPROM是可擦式只讀存儲(chǔ)器)、顯示屏以及與之配套的一些輔助設(shè)備等. 多路切換開(kāi)關(guān)可把多路輸入信號(hào),按一定時(shí)間間隔進(jìn)行切換,輸入儀表內(nèi),以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)顯示;前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換是把輸入的微小信號(hào)進(jìn)行放大,而后轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)的數(shù)字量;CPU的作用則是對(duì)輸入的數(shù)字量信號(hào),進(jìn)行儀表各種功能所需的處理,諸如非線性補(bǔ)償、標(biāo)度變換、零點(diǎn)校正、滿度設(shè)定、上下限報(bào)警、故障診斷、數(shù)據(jù)傳輸控制等;只讀存儲(chǔ)器是存放一些預(yù)先設(shè)置的使儀表實(shí)現(xiàn)各種功能的固定程序;其中EPROM需離線光擦除后寫(xiě)入,EEPROM可在線電擦除后寫(xiě)入;讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM是用于存儲(chǔ)各種輸入、輸出數(shù)據(jù)以及中間計(jì)算結(jié)果等,它必須帶自備電池,否則一旦斷電,所有貯存數(shù)據(jù)將全部丟失。鍵盤(pán)為輸入設(shè)備,打印機(jī)、顯示屏為輸出設(shè)備。
目前的虛擬儀表和集散控制系統(tǒng)的顯示部分都可以看做是屏幕顯示儀表。
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