1.1 数字电压表的研究背景
数字仪表其实就是将连续的被测模拟量自动地变成断续的、运用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。这是一种比较现代化的仪表,它将计算机技术、电子技术、自动化技术以及精密电测量技术紧紧的地结合在—起,使之成为仪器仪表领域中一个独特的分支。数字仪表的种类有很多,其应用场合也各不相同,每个种类内部结构也相差很大。根据仪表的用途(即被测量的性质)分为:数字电压表、数字电阻表、数字电流表、数字功率表、数字Q(品质因数)表、数字电桥及电子计数器等 经过适当变换,还可制成多种测量非电量的仪表,例如数字温度表、数字转速表、数字位移表、数字钟、数字秤、数字测厚仪及数字高斯计等,当然还有许多其他数字式测量仪器和测量装置。
自1952年,美国NLS公司设计开发了四位数字电压表,至今三十多年过去了,中间经过了不断的改进和提高。将DVM的体积和功耗设计的是越来越小,且重量在不断的减轻,价格也不断的在下降,不仅可靠性增强,价格也适中,量程范围也逐渐扩大。回顾美国NLS设计开发DVM的发展过程,大体分为三个阶段:数字化阶段、高准确度阶段、智能化阶段。1972年,美国Intel公司首创微处理器,很快便研制出微处理器式数字电压表,实现了DVM数据处理自动化和可编程序。由于智能仪器发展十分迅速,因而微处理式DVM在智能仪表中占重要地位。
我国是从60年代初期设计开发数字电压表的,至今我国已经有50多个单位在研制生产数字仪表,已经出现了许多六位表和七位表,准确度甚至一度达到百万分之几,灵敏度已达到0.01uV。目前,数字电压表已广泛应用在国防、科研、学校、工矿企业、计量部门和各种物理量的非电量测量系统中。
1.2 数字电压表的发展现状
相比于数字电压表,传统的电压表在功能上比较单一、精度比较低,不足以满足时代的需求,而采用单片机设计的数字电压表精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还能与PC之间相互通信,传输数据。目前,由各种单片机,A/D转化器构成的数字电压表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,与此同时,由DVM扩展而成的各类通用及专用数字仪表仪器,也把电量及非电量测量技术提高到崭新的程度。文献综述
数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号,通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟数字电压表,数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。
最近十几年来,随着半导体技术、集成电路(IC)和微处理器技术的发展,数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步,从而促使了DVM和A/D变换器的日新月异,并不断出现新的类型。今后,总的趋势随简单电路代替复杂电路;高准确度代替低准确度;低成本代替高成本;同时也向着自动化、程控化和智能化相结合的方向发展。
如今数字电压表的种类很多,多功能的、简易的数不胜数。传统的数字电压表由于功能单一,设计简单,它们只能适用于现场做手工测量,而现在不仅需要电压表能完成远程测量还要对测量数据做进一步处理,这个是传统数字电压表所无法完成的工作。而现在设计的基于PC通信的数字电压表,不仅能完成数据的传递,还可以借助PC完成对所测的数据进行科学的处理。因此相对于传统电压表,数字电压表的优势就显现出来了,不仅在功能上还是在实际使用中都具有传统电压表无法比拟的特点,这自然而然的使得它的设计开发和应用具有良好的前景。