デジタル測定器：長所と短所、動作原理
デジタル測定は、人類の歴史を通じてさまざまな物理量を測定する最も革新的な方法の 1 つです。一般に、デジタル技術の出現以来、この種のデバイスの重要性が私たちの存在全体の将来を大きく決定していると言えます。
すべての測定機器はアナログとデジタルに分けられます。
デジタルメーターは応答速度が速く、精度も高いクラスです。これらは、広範囲の電気量および非電気量を測定するために使用されます。
デジタル アナログ デバイスとは異なり、測定データは保存されず、デジタル マイクロプロセッサ デバイスと互換性がありません。このため、それを使用して行われたすべての測定を記録する必要がありますが、これは面倒で時間がかかる可能性があります。
デジタル メーターの主な欠点は、一定時間後に外部電源またはバッテリーの充電が必要になることです。また、デジタル デバイスの精度、速度、効率により、アナログ デバイスよりも高価になります。
デジタル測定装置 — 測定された入力アナログ値 X が既知の (サンプル) 値 N の離散値と経験的に自動的に比較され、測定結果がデジタル形式で得られる装置 (アナログ信号、ディスクリート信号、デジタル信号はどう違うのでしょうか?).
デジタル電圧計のブロック図
デジタル測定器で比較演算を行う場合、連続測定量の値のレベルと時間を量子化します。測定結果 (測定値と等価な数値) は、デジタル コード化操作を実行した後に形成され、選択されたコード (表示用の 10 進数、またはさらなる処理用の 2 進数) で表示されます。
デジタル露出計
デジタル測定装置の比較演算は、特別な比較装置によって実行されます。通常、このようなデバイスでの最終測定結果は、アナログ値 X とサンプル値 N の異なる離散値（X の既知の部分と N の比較）を比較するための個別の操作の結果を保存し、特定の処理を行った後に得られます。同じ値でも実行できます)。
X に相当する数値は、知覚に便利な形式 (デジタル表示) で、また必要に応じて電子コンピュータ (コンピュータ) または自動制御システムへの入力に便利な形式で、出力デバイスによって測定装置に表示されます。 (デジタルコントローラー、プログラマブルロジックコントローラー、インテリジェントリレー、周波数変換器)。2 番目のケースでは、デバイスはデジタル センサーと呼ばれることがほとんどです。
デジタルノノメーター
一般に、デジタル測定デバイスには、アナログデジタルコンバータ、基準値 N または N の事前定義された値のセットを生成するユニット、コンパレータ、ロジックデバイス、および出力デバイスが含まれています。
自動デジタル測定装置には、機能ユニットの動作を制御する装置が必要であり、必要な機能ブロックに加えて、連続値 X から中間連続値への変換器などの追加のコンバータが含まれる場合があります。
このようなコンバーターは、中間の X を元の X よりも簡単に測定できる測定機器に使用されます。 X の電気量への変換は、さまざまな非電気量を測定するときによく使用され、電気量は等価な時間間隔などで表されることがよくあります。
以下も参照してください。
デジタル温度計の例を使用して、アナログ信号からデジタル形式への変換がどのように行われるか
アナログ - デジタル コンバーター (ADC) 入力アナログ信号を受け入れ、それに応じて出力デジタル信号を受け入れるデバイスであり、コンピュータやその他のデジタルデバイスでの作業に適しています。通常、物理信号は最初にアナログ (元の信号と同様) に変換され、次にアナログ信号がデジタルに変換されます。
デジタルメーターは、さまざまな自動測定方法と測定回路を使用します。個別の n は、主に比較方法の特異性を決定します。
X と N は、バランスおよびマッチング方法によって比較できます。最初の方法では、N の値の変更は、N の X の値の等価性（離散誤差を伴う）、またはそれらによって生じる効果が保証されるまで制御されます。 2 番目の方法によれば、N のすべての値が X と同時に比較され、X の値はそれに一致する値 (離散誤差あり) n によって決定されます。
マッチング方法では、通常、複数のコンパレータが同時に使用されます。または、X は、一致する N 値を読み取る共通のデバイスで動作する機能を備えています。
トレース、スイープ、およびビット単位のバランシング方法と、カウント トレースまたは読み取りトレース マッチング方法、定期的なカウント、または比較結果の定期的なカウントが区別されます。
デジタルマルチメータ
歴史上最初のデジタル測定器は空間コーディング システムでした。
これらのデバイス（センサー）では、測定スキームに従って、測定値はアナログコンバーターの助けを借りて直線運動または回転角度に変換されます。
さらに、アナログ - デジタル コンバーターでは、結果として生じる変位または回転角度が特殊なコード マスクを使用してエンコードされ、特殊なコード ディスク、ドラム、定規、プレート、ブラウン管などに適用されます。
マスクは、導電性と非導電性、透明と不透明、磁性と非磁性の領域などの形式で、数字 N コードのシンボル (0 または 1) を作成します。これらの領域から、特別なリーダーが入力されたコードを削除します。
曖昧性エラーを除去する最も一般的な方法は、特殊な巡回コードの使用に基づいており、隣接する数値は 1 ビットのみ異なります。読み取りエラーは量子化ステップを超えることはできません。これは、巡回コードで各数値が 1 ずつ変更されるときに、1 文字だけが変更されるという事実によって実現されます (たとえば、グレイ コードが使用されます)。
デジタルエンコーダ
エンコーダの実装に応じて、空間エンコード トランスデューサは、接触型、磁気型、誘導型、容量型、および光電型トランスデューサに分類できます (—を参照) エンコーダの動作と仕組み).
デジタルメーターの例: