数字显示仪表报告

数字显示仪表报告内容摘要：

电 路 线性 化器 基准源 标度变换 数字仪表的主要技术指标 显示位数 ： 以十进制显示被测变量值的位数成为显示位数。 能够显示 “0～ 9”的数字位称为 “ 满位 ”；仅显示 1 或不显示的数字位，称为 “半位 ”或 “ 12位 ”。 工业用数字温度显示仪表的显示数位为 132位，可显 1999~1999。 高精度的数字显示位数目前达到 182位。 仪表的量程 ： 仪表标称范围的上、下限之差的模，称为仪表的量程。 量程有效范围上限值为满度值。 例如 XMZ—101 数字式温度仪表，测量范围为30~180℃ ，量程为 150℃ ，满度值为 180℃。 精度 ： 目前数字式显示仪表的精度表示法有三种：满度的 177。 а%177。 n 字、读数的177。 а%177。 n字、读数的 177。 а%177。 满度的 b%。 系数 n是显示仪表读数最末一位数字变化，一般 n=1。 这是由于把模拟量转化成数字量的过程中至少要产生 177。 1 个量化单位的误差，它和被测量无关。 显然，数字表的位数越多，这种量化所造成的相对误差就越小。 分辨力和分辨率 ： 数字仪表的分辨力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值，它表示了仪表能够检测到的被测变量的最小变化的能力。 数字式显示仪表在不同量程下的分辨力是不同的，通常在最低量程上具有最高的分辨力，并以此作为该仪表的分辨力指标。 输入阻抗 ： 数字式显示仪 表是一种高输入阻抗的仪表，输入阻抗可达到1012Ω。 抗干扰能力 ： 数字式显示仪表一般用串联干扰抑制比和共模抑制比来表征抗干扰能力的大小。 串模干扰抑制比（ SMR）为 SMR=20lg ner 式中 ne —串模干扰电压 r—ne 所造成的最大显示绝对误差。 共模干扰抑制比（ CMR）为 CMR=20lg 39。 ccee 式中 ce —串模干扰电压； 39。 ce —ne 所造成的最大显示绝对误差。 SMR和 CMR的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流电压型数显仪表的串模干扰抑制比为 20~60dB，共模干扰抑制比为120~160dB。 线性化问题 对于显示仪表来说，一般希望它的刻度方程是线性，以保证在整个量程范围内具有恒定的灵敏度。 实际上由于大多数传感器特性非线性，测量电路 具有非线性元件或者转换关系非线性等原因，造成仪表输入信号与被测物理量之间存在程度不同的非线性。 例如： Rt=Rt0(1+At+Bt2) 0℃ ≤t≤850℃ Rt=Rt0[1+At+Bt2+c(1100)t3] 200℃ t≤0℃ 式中 Rt—温度为 t℃ 时铂电阻的阻值； Rt0—温度为 0℃ 时铂电阻阻值； A、 B、 C—温度系数，为常数。 显然，铂电阻的阻值与被测温度呈非线性关系。 其它诸如热 电偶的热电势和被测温度之间，差压变送器的差压 △ P 和 Q 之间都不是线性关系。 对于非线性问题，在模拟显示仪表设计中也是同样存在的，但在模拟显示仪表中可以通过仪表标尺的非线性刻度来解决，以便直接读出被测参数的数值。 而在数字仪表中常用的二进制或二 —十进制数码其本身是线性递增或递减的。 常规数字仪表进行非线性补偿，主要有两方面的工作： 根据已知的传感器非线性特性求得所需要的线性化器的非线性特性。 根据思索求得的线性化器的分线性特性，采用非线性补偿电路来实现非线性补偿，而对非线性曲线的处理一般都采用折线逼近法。 信号的标准化及标度变换 由检测元件或传感器送来的信号的标准化或标度变换是数字信号处理的一项重要任务，也是数字显示仪表设计中必须解决的基本问题。 一般情况下，由于被测量和显示的过程参数多种多样，因而仪表输入信号的类型、性质千差万别。 即使是同一种参数或物理量，由于检测元件和装置不同，输入信号的性质、电平的高低等也不相同。 HM20 压力传感器 压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、 油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。 但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 下面我们主要介绍这类传感器。 1954 年 ，从此开始用硅制造压力传感器。 早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。 后来在 N 型硅片上定域扩散 P型杂质形成电阻条，并接成电桥 ,制成芯片。 此芯片仍 需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。 采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。 这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。 70 年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。 它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集。