工业中的数字仪表有哪些要求
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发布时间：2021-02-05
工业仪器与实验室仪器不同的一个重要方面是，它们要考虑生产现场的各种恶劣条件，具有很强的抗各种干扰的能力。因此，在设计和制造这种数字仪器时，有必要调查数字仪表使用现场的环境条件，并制定相应的抗干扰措施，以确保数字仪表具有良好的环境适应性。必须考虑标度变换，使仪器显示值的单位与被测的原始物理量相统一。随着现代生产的自动化程度越来越高，要求仪器能够连续测量多种参数，自动报警(超限、故障)，自动打印记录。同时，为了实现对生产过程的全面控制和管理，往往将仪器的测量值送到计算机中进行计算和存储，从而按照给定的规则控制参数。因此，要求数字仪表具有数字输出和数据通信功能。
数字仪表信号采样和量化工业自动化中使用的数字仪表需要有自己的特殊性能。主要有以下几个方面:工业自动化仪表的检测参数通常是温度、压力、流量、液位等。这些物理量是随时间连续变化的非电量。非电量通过各种变送器或A/D、D/A转换成统一的标准电信号，各种传感器输出的电信号往往与被测参数呈现非线性特性，而模数转换器一般是线性的。因此，在以数字形式显示测量参数时，需要考虑非线性校正，以确保测量精度。
工业仪器与实验室仪器不同的一个重要方面是，它们要考虑生产现场的各种恶劣条件，具有很强的抗各种干扰的能力。因此，在设计和制造这种数字仪器时，有必要调查数字仪表使用现场的环境条件，并制定相应的抗干扰措施，以确保数字仪表具有良好的环境适应性。
需要考虑标度变换，使仪器显示值的单位与被测的原始物理量相统一。随着现代生产的自动化程度越来越高，要求仪器能够连续测量多种参数，自动报警(超限、故障)，自动打印记录。同时，为了实现对生产过程的控制和管理，往往将仪器的测量值送到计算机中进行计算和存储，从而按照给定的规则控制参数。因此，要求数字仪表具有数字输出和数据通信功能。
数字仪表信号采样和量化
数字仪表模拟信号:幅度和时间连续。离散模拟信号:连续振幅，离散时间。数字信号:幅度和时间是离散的。采样:以固定间隔将模拟信号采样为离散模拟信号的过程。量化:用一组代码(二进制)将离散模拟信号的幅度转换成数字信号的过程。
根据采样定理，为了使采样后的输出信号U * (t)准确再现原始输入模拟信号UI (t)，对于一个有限频率的模拟信号，采样周期TS需要满足以下要求:
数字仪表取样和保留
在模拟信号被采样之后，获得一系列采样脉冲。采样脉冲宽度τ通常很短。在下一个采样脉冲到来之前，所获得的采样脉冲幅度应暂时保持以供转换。因此，采样电路之后需要有一个保持电路。
数字仪表量化和编码
Uo在tg期间保持不变，此时电路对Uo进行量化和编码。量化:将采样保持信号Uo按规定要求分成小量化单位S的整数倍。编码:量化值用二进制码表示，即ADC的输出。由于数字仪表位数有限，一个K位二进制码只能表示2k个值，所以只能逼近某个量化级别值。有两种量化方法:不进则退，进则退。
数字仪表模拟信号:幅度和时间连续。离散模拟信号:连续振幅，离散时间。数字信号:幅度和时间是离散的。采样:以固定间隔将模拟信号采样为离散模拟信号的过程。量化:用一组代码(二进制)将离散模拟信号的幅度转换成数字信号的过程。
根据采样定理，为了使采样后的输出信号U * (t)准确再现原始输入模拟信号UI (t)，对于一个有限频率的模拟信号，采样周期TS必须满足以下要求:
数字仪表取样和保留
在模拟信号被采样之后，获得一系列采样脉冲。采样脉冲宽度τ通常很短。在下一个采样脉冲到来之前，所获得的采样脉冲幅度应暂时保持以供转换。因此，采样电路之后必须有一个保持电路。
数字仪表量化和编码
Uo在tg期间保持不变，此时电路对Uo进行量化和编码。量化:将采样保持信号Uo按规定要求分成最小量化单位S的整数倍。编码:量化值用二进制码表示，即ADC的输出。由于数字仪表位数有限，一个K位二进制码只能表示2k个值，所以只能逼近某个量化级别值。有两种量化方法:不进则退，进则退。
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