数字测量设备：优点和缺点，工作原理

数字测量是人类历史上测量各种物理量的最具革命性的方法之一。可以说，总的来说，自数字技术出现以来，这类设备的重要性在很大程度上决定了我们整个生存的未来。

所有测量设备分为模拟和数字。

数字仪表具有高响应速度和高精度。它们用于测量范围广泛的电量和非电量。

与数字模拟设备不同，它们不存储测量数据并且与数字微处理器设备不兼容。出于这个原因，有必要记录用它进行的每一次测量，这可能是乏味且耗时的。

数字仪表的主要缺点是它们在一定时间后需要外部电源或电池充电。此外，数字设备的准确性、速度和效率使它们比模拟设备更昂贵。

数字测量设备——测量输入模拟值 X 自动与已知（样本）值 N 的离散值进行经验比较，测量结果以数字形式给出的设备（模拟信号、离散信号和数字信号有何不同？).

数字电压表的框图

在数字测量仪器中进行比较运算时，连续测量量值的电平和时间被量化。测量结果（测量值的数值等价物）在执行数字编码操作后形成，并以选定的代码（十进制显示或二进制进一步处理）呈现。

数字测光表

数字测量设备中的比较操作由特殊的比较设备执行。通常，此类设备中测量的最终结果是在将模拟值 X 与样本值 N 的不同离散值进行比较（X 的已知分数与 N 的比较）的单独操作的结果进行存储和某些处理后获得的同样的值也可以做）。

X的数值当量通过输出装置以便于感知的形式（数字显示），必要时以便于输入电子计算机（计算机）或自动控制系统的形式呈现给测量装置（数字控制器、可编程逻辑控制器、智能继电器、变频器）。在第二种情况下，这些设备通常称为数字传感器。

数显计

通常，数字测量设备包含模数转换器、用于生成参考值 N 或一组 N 的预定义值的单元、比较器、逻辑设备和输出设备。

自动数字测量设备必须有一个设备来控制其功能单元的操作。除了必要的功能块之外，该设备可能包含额外的，例如，连续值 X 到中间连续值的转换器。

这种转换器用于测量仪器，其中中间 X 比原始 X 更容易测量。在测量各种非电量时，常采用X到电量的换算，而电量则常以等效时间间隔表示，等等。

也可以看看：

模数转换器 (ADC) 是接受输入模拟信号并相应地输出数字信号的设备，适用于与计算机和其他数字设备一起工作，即通常先将物理信号转换为模拟信号（类似于原始信号），然后再将模拟信号转换为数字信号。

数字仪表使用多种自动测量方法和测量电路。单独的 n 主要确定比较方法的特异性。

X和N可以通过平衡和匹配的方法进行比较。在第一种方法中，控制N的值的变化，直到保证N中X的值相等（有离散误差）或者它们产生的效果。根据第二种方法，N的所有值同时与X进行比较，X的值由与其匹配的值（具有离散误差）n决定。

在匹配方法中，通常同时使用几个比较器，或者X有能力作用于一个普通的设备读取与其匹配的N值。

区分跟踪、扫描和按位平衡方法，以及计数跟踪或读取跟踪匹配方法、周期性计数或比较结果的周期性计数。

数字万用表

历史上第一台数字测量仪器是空间编码系统。

在这些设备（传感器）中，根据测量方案，测量值借助模拟转换器转换为线性运动或旋转角度。

此外，在模数转换器中，产生的位移或旋转角度使用特殊的代码掩码进行编码，应用于特殊的代码盘、鼓、尺、板、阴极射线管等。

掩膜以导电和非导电、透明和不透明、磁性和非磁性区域等形式创建数字 N 代码的符号（0 或 1）。从这些区域，特殊阅读器删除输入的代码。

最常见的消除歧义错误的方法是基于使用特殊的循环码，其中相邻的数字只有一位不同，即读取误差不能超过量化步长。这是因为当循环码中每个数字改变一个时，只改变一个字符（例如，使用格雷码）。

数字编码器

根据编码器的实现方式，空间编码换能器可分为接触式、磁式、电感式、电容式和光电式换能器（见—— 编码器的工作原理和工作原理).

数字仪表示例：