普通數(shù)字式顯示儀表由前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)字式顯示儀表。

 

    由檢測單元送來的信號先經(jīng)變送器轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，把連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量。然后經(jīng)非線性補償、標度變換后，最后送人計數(shù)器計數(shù)并顯示。同時還可送往報苦系統(tǒng)和打印機構(gòu)。需要時也可把數(shù)字盆輸出，供其他計算單元使用.它還可與單回路數(shù)字調(diào)節(jié)器或計算機配套作定值控制等。

 

    1.A/D轉(zhuǎn)換

 

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

 

    常用的A/D轉(zhuǎn)換器有雙積分型和逐次比較型。

 

    雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理是將一段時間內(nèi)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(fā)生器和計數(shù)器來側(cè)量此時間間隔而得到數(shù)字量。它屬于間接法測量.即電模擬量不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，而是首先轉(zhuǎn)換成時問間隔這一中間橄，再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

 

    逐次比較型A/D轉(zhuǎn)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(diào)電壓與被測電壓進行逐次比較.不斷通近，最后達到一致。當(dāng)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(cè)電壓相平衡的標準電壓以二進制形式輸出，就實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。

 

    逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器采用邏輯電路.實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度可達微秒數(shù)最級.具有測量精度高、穩(wěn)定性好，測量速度快等優(yōu)點。盡管電路復(fù)雜，抗干擾能力差，要求精密元件多，但在當(dāng)前飛速發(fā)展的高速多點巡回檢測系統(tǒng)及計算機參與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中，仍采用它作為A/D轉(zhuǎn)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(shù)字與被測參數(shù)成對應(yīng)的比例關(guān)系而采取的各種補償措施。因為大多數(shù)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(zhuǎn)換。所以為了使儀表的輸出與被側(cè)參數(shù)一一對應(yīng).在數(shù)字式顯示儀表內(nèi)一般都有非線性補償環(huán)節(jié)。目前常用的方法有模擬式非線性補償、非線性模一數(shù)轉(zhuǎn)換補償法、數(shù)字式非線性補償法等。如檢側(cè)元件或變送器的輸人輸出線性關(guān)系很好.或是對儀表的精度要求不高.非線性補償環(huán)節(jié)也可省略。

 

    3.標度變換

 

    標度變換的實質(zhì)就是最程變換，它使儀表的顯示數(shù)字能直接表征被側(cè)參數(shù)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(guān)系，側(cè)盤值必須乘上某一常數(shù)，才能轉(zhuǎn)換成數(shù)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(shù)字部分進行。

 

    4.計數(shù)顯示

 

    數(shù)字顯示儀表通過計數(shù)器對所接受的脈沖信號進行計數(shù)，再經(jīng)譯碼器等.將被測最結(jié)果用十進制數(shù)顯示出來，以便操作人員能直接精確地讀取所需的數(shù)據(jù).常用數(shù)字顯示器有輝光數(shù)碼管顯示器，發(fā)光二極管顯示器和液晶顯示器等。