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隔離技術(shù)工業(yè)測量中六大隔離技術(shù)的研究和分析


時間:2018-04-18 編輯:黃傾城
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電壓、電流、溫度、壓力、應(yīng)變和流速的測試是工業(yè)控制與過程控制應(yīng)用不可或缺的一部分。通常,這些應(yīng)用所處的環(huán)境具有危險的電壓、瞬態(tài)信號、共模電壓和地電位波動,這會使測量系統(tǒng)受損并破壞測量的精度。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn),專為工業(yè)應(yīng)用所設(shè)計的測量系統(tǒng)采用了電氣隔離技術(shù)。本白皮書聚焦于用于模擬測量的隔離技術(shù),解答了常見的隔離問題,并涵蓋了關(guān)于不同的隔離實現(xiàn)技術(shù)的技術(shù)內(nèi)容。

理解隔離技術(shù)

電氣隔離使可能會暴露在危險電壓下的傳感器信號與測量系統(tǒng)的低壓背板相分離。隔離提供了許多優(yōu)勢,其中包括:

保護昂貴設(shè)備、用戶生命以及數(shù)據(jù)免遭瞬態(tài)電壓威脅 改善抗干擾度 去除接地回路現(xiàn)象 提高共模電壓抑制能力

經(jīng)隔離處理的測量系統(tǒng)為模擬前端和系統(tǒng)背板分別提供接地面,以使傳感器測量與系統(tǒng)其他部分相分離。該隔離前端的接地連接是一個可以工作于與大地不同電勢的浮動管腳。圖1展示了一個模擬電壓測量設(shè)備。存在于傳感器地和測量系統(tǒng)地之間的任何共模電壓都會受到抑制。這樣可以防止接地環(huán)路的形成,并剔除傳感器線路上的任何噪聲。


1 通道隔離的模擬輸入電路

隔離的必要性

涉及以下任一種情形的測量系統(tǒng)都有必要考慮使用隔離技術(shù):

緊鄰危險電壓 可能存在瞬態(tài)電壓的工業(yè)環(huán)境 存在共模電壓或接地電勢波動的環(huán)境 電氣噪聲環(huán)境,如存在工業(yè)馬達的環(huán)境必須防止電壓尖脈沖傳輸通過測量系統(tǒng)的對瞬態(tài)電壓敏感的應(yīng)用

共模電壓、瞬態(tài)高電壓和電氣噪聲較為常見的應(yīng)用在工業(yè)控制、過程控制和汽車測試等。帶有隔離功能的測量設(shè)備可以在這些惡劣的環(huán)境下提供可靠的測量。對于與病人直接接觸的醫(yī)療設(shè)備,隔離有助于防止電源線路的瞬態(tài)電流傳輸通過該設(shè)備。

根據(jù)您對電壓和數(shù)據(jù)的要求,您可從數(shù)種隔離測量的方法中進行選擇。您可以采用面向便攜機、臺式機PC、工業(yè)PCPXI、平板PCCompactPCI的插入式板卡,并可以選擇內(nèi)置隔離或外部信號調(diào)理。您還可以利用面向USB的可編程自動化控制器(PAC)和測量系統(tǒng)進行隔離測量。


2 具有隔離功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

隔離的實現(xiàn)方法

隔離技術(shù)要求信號在被傳輸通過隔離層時不能存在任何的直接電氣接觸。發(fā)光二極管(LED)、電容和電感是三種支持非直接接觸式電氣信號傳輸?shù)某R娍捎媒M件。這些設(shè)備所依據(jù)的原理是三種最常見的隔離技術(shù)的核心——光耦合、電容耦合和感應(yīng)耦合。

光學(xué)隔離技術(shù)

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