用于可靠工業(yè)測(cè)量的隔離技術(shù)及不同方式的實(shí)現(xiàn)

　　概覽

　　電壓、電流、溫度、壓力、應(yīng)力及流量等測(cè)量是工業(yè)及過(guò)程控制應(yīng)用中的重要組成部分。此類(lèi)應(yīng)用環(huán)境常會(huì)涉及危險(xiǎn)級(jí)電壓、瞬態(tài)信號(hào)、共模電壓及不穩(wěn)定地電位，可能會(huì)損壞測(cè)量系統(tǒng)，降低測(cè)量精度。為了克服以上缺陷，工業(yè)應(yīng)用中的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)加入電氣隔離。本白皮書(shū)集中討論模擬測(cè)量中的隔離，解答隔離應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題，還將涉及不同隔離方式的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

　　理解隔離

電氣意義上的隔離是將暴露于危險(xiǎn)電壓1的傳感器信號(hào)與測(cè)試系統(tǒng)的低壓背板隔開(kāi)。隔離能夠提供許多優(yōu)勢(shì)，包括：

　　保護(hù)昂貴設(shè)備、用戶及數(shù)據(jù)不受瞬態(tài)電壓的危及。

　　改善噪聲抑制能力

　　消除接地環(huán)路

　　提高共模電壓抑制

　　隔離型測(cè)量系統(tǒng)為模擬前端和系統(tǒng)底板提供分離的接地面，將傳感器的測(cè)量與系統(tǒng)的其它部分隔離開(kāi)。隔離前端的接地是懸空的引腳，可工作于大地接地以外的電壓。圖1為模擬電壓測(cè)量設(shè)備。傳感器地與測(cè)試系統(tǒng)地之間的任何共模電壓都能被抑制，從而避免了接地環(huán)路的引起和噪聲對(duì)傳感器線路造成影響。

　　圖1. 組隔離的模擬輸入電路

　　1危險(xiǎn)電壓為大于30 Vrms, 42.4 Vpk,或60 VDC的電壓。

　　對(duì)隔離的需求

以下的測(cè)量系統(tǒng)需要考慮隔離：

　　與危險(xiǎn)電壓鄰接

　　可能產(chǎn)生瞬態(tài)電壓的工業(yè)環(huán)境

　　存在共模電壓或不穩(wěn)定地電位的環(huán)境

　　電氣噪聲環(huán)境，如存在工業(yè)電機(jī)

　　瞬態(tài)敏感的應(yīng)用，必須避免在測(cè)量系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓尖峰

　　工業(yè)測(cè)量、過(guò)程控制、及自動(dòng)化測(cè)試是存在共模電壓、高瞬態(tài)電壓、及電氣噪聲的典型應(yīng)用。具有隔離的測(cè)量設(shè)備能夠在嚴(yán)酷環(huán)境下提供可靠的測(cè)量。針對(duì)與患者直接接觸的醫(yī)療設(shè)備，隔離能夠有效避免設(shè)備中瞬態(tài)功率的傳輸。

　　根據(jù)用戶對(duì)電壓及數(shù)據(jù)率的要求，隔離測(cè)量可以有多種選擇。用戶可選擇用于筆記本、桌面PC、工業(yè)PC、PXI、平板PC、及CompactPCI的插入式板，它具有內(nèi)置隔離或外置信號(hào)調(diào)理。用戶也可通過(guò)可編程自動(dòng)控制器(PACs)及USB測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離測(cè)量。

　　圖2.隔離型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)