显示仪表

Display Instrument

接受传感器、变送器等检测元件的输出信号，将测量值显示出来以供观察。

模拟式：指针或记录笔的偏转角或位移量来显示参数的连续变化。易于反映被测参数的变化趋势。 数字式：直接数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值。 图像式：屏幕显示。

一、模拟式显示仪表~~（逐渐被淘汰）~~

自动平衡式显示仪表：在标尺上看分度号来区分电阻还是电偶，进一步区分是电子电位差计还是电子自动平衡电桥。精度等级也在标尺上看，一般精度等级较高

1. 电子电位差计

输入电压信号，不平衡电桥。可以测量电势来和 热电偶温度计 配套使用来测量温度 使用电压补偿原理，测量微电势，标准电压和被测电压相等时，无电流流过。

热电偶输入未知的被测电压 $U_x$，不平衡电桥输出相反电压使得检流计流过电流为零。 （如果热电偶不慎短路，则只有参比端温度产生的电势，也即显示参比端温度）

2. 电子自动平衡电桥

输入电阻信号，平衡电桥。可以测量电阻来和热电阻温度计配套使用测量温度 热电阻 $R_t$ 最小时，指针指向量程起点；最大时，指针指向量程终点。 热电阻采用三线制接法，每根导线电阻 2.5 $\Omega$

二、数字式显示仪表

直接用数字量显示被测定的物理量

graph LR 
信号变换-->前置放大-->非线性校正--> 模数转换-->标度变换
非线性校正--> VI转换 & 调节电路 & 光柱电平驱动

信号变换：将工艺变量经过检测变送后的信号转换为相应的电压值或电流值 前置放大：将输入信号放大为伏级 标度变换：使仪表能以工程量值显示被测参数大小

模数转换

逐位逼近型：二分法

双积分型模数转换：

• 采样积分：在固定时间内对输入电压积分。$K_1$ 接通，$K_2,K_3$ 断开

V_{A}= - \dfrac{1}{RC} \int _{0}^{t_{1}} V_{i}\, dt \quad \bar{V}_{i}= \dfrac{1}{t_{1}} \int _{0}^{t_{1}} V_{i}\, dt\quad V_{A}= - \dfrac{1}{RC} \bar{V}_{i}t_{1} \end{align}$$ - 比较测量：输入电压平均值和计数器显示数字量成正比，实现电压-数字量转换 $K_{2}$ 接通，$K_{1},K_{3}$ 断开；当 $V_{o}$ 为零时，$K_{3}$ 接通，$K_{1},K_{2}$ 断开 $$\begin{align} - \dfrac{1}{RC} \bar{V}_{i}t_{1} + -\dfrac{1}{RC} \int _{t_{1}}^{t_{1}+t_{2}} (- V_{S})\, dt=0\quad \Rightarrow \quad \bar{V}_{i}=\dfrac{t_{2}}{t_{1}}V_{S} \end{align}$$ 时钟脉冲固定频率为 $f$，$t_{2}$ 时间内计数器计数为 $N=f\cdot t_{2}$ **输入电压的平均值** $\bar{V}_{i}$ 和**计数器显示数字量** $N$ 成正比，实现**电压-数字量转换**。