數字測量設備：優點和缺點，工作原理

數字測量是人類歷史上測量各種物理量的最具革命性的方法之一。可以說，總的來說，自數字技術出現以來，這類設備的重要性在很大程度上決定了我們整個生存的未來。

所有測量設備分為模擬和數字。

數字儀表具有高響應速度和高精度。它們用於測量範圍廣泛的電量和非電量。

與數字模擬設備不同，它們不存儲測量數據並且與數字微處理器設備不兼容。出於這個原因，有必要記錄用它進行的每一次測量，這可能是乏味且耗時的。

數字儀表的主要缺點是它們在一定時間後需要外部電源或電池充電。此外，數字設備的準確性、速度和效率使它們比模擬設備更昂貴。

數字測量設備——測量輸入模擬值 X 自動與已知（樣本）值 N 的離散值進行經驗比較並以數字形式給出測量結果的設備（模擬信號、離散信號和數字信號有何不同？).

數字電壓表的框圖

在數字測量儀器中進行比較運算時，連續測量量值的電平和時間被量化。測量結果（測量值的數值等價物）在執行數字編碼操作後形成，並以選定的代碼（十進制顯示或二進制進一步處理）呈現。

數字測光錶

數字測量設備中的比較操作由特殊的比較設備執行。通常，此類設備中測量的最終結果是在將模擬值 X 與樣本值 N 的不同離散值進行比較（X 的已知分數與 N 的比較）的單獨操作的結果進行存儲和某些處理後獲得的同樣的值也可以做）。

X的數值等值通過輸出裝置以便於感知的形式（數字顯示），必要時以便於輸入電子計算機（計算機）或自動控制系統的形式呈現給測量裝置（數字控制器、可編程邏輯控制器、智能繼電器、變頻器）。在第二種情況下，這些設備通常稱為數字傳感器。

數顯計

通常，數字測量設備包含模數轉換器、用於生成參考值 N 或一組 N 的預定義值的單元、比較器、邏輯設備和輸出設備。

自動數字測量設備必須有一個設備來控制其功能單元的操作。除了必要的功能塊之外，該設備可能包含額外的，例如，連續值 X 到中間連續值的轉換器。

這種轉換器用於測量儀器，其中中間 X 比原始 X 更容易測量。測量各種非電量時，常採用X到電量的換算，而電量則常以等效時間間隔表示，等等。

也可以看看：

模數轉換器 (ADC) 是接受輸入模擬信號並相應地輸出數字信號的設備，適用於與計算機和其他數字設備一起工作，即通常先將物理信號轉換為模擬信號（類似於原始信號），然後再將模擬信號轉換為數字信號。

數字儀表使用多種自動測量方法和測量電路。單獨的 n 主要決定比較方法的特異性。

X和N可以通過平衡和匹配的方法進行比較。在第一種方法中，控制N的值的變化，直到保證N中X的值相等（有離散誤差）或者它們產生的效果。根據第二種方法，N的所有值同時與X進行比較，X的值由與其匹配的值（具有離散誤差）n決定。

在匹配方法中，通常同時使用幾個比較器，或者X有能力作用於一個普通的設備讀取與其匹配的N值。

區分跟踪、掃描和按位平衡方法，以及計數跟踪或讀取跟踪匹配方法、週期性計數或比較結果的周期性計數。

數字萬用表

歷史上第一台數字測量儀器是空間編碼系統。

在這些設備（傳感器）中，根據測量方案，測量值借助模擬轉換器轉換為線性運動或旋轉角度。

此外，在模數轉換器中，產生的位移或旋轉角度使用特殊的代碼掩碼進行編碼，應用於特殊的代碼盤、鼓、尺、板、陰極射線管等。

掩膜以導電和非導電、透明和不透明、磁性和非磁性區域等形式創建數字 N 代碼的符號（0 或 1）。從這些區域，特殊閱讀器刪除輸入的代碼。

最常見的消除歧義錯誤的方法是基於使用特殊的循環碼，其中相鄰的數字只有一位不同，即讀取誤差不能超過量化步長。這是因為當循環碼中每個數字改變一個時，只改變一個字符（例如，使用格雷碼）。

數字編碼器

根據編碼器的實現方式，空間編碼換能器可分為接觸式、磁式、電感式、電容式和光電式換能器（見—— 編碼器的工作原理和工作方式).

數字儀表示例：