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隔离技术工业测量中六大隔离技术的研究和分析


时间:2018-04-18 编辑:黄倾城
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电压、电流、温度、压力、应变和流速的测试是工业控制与过程控制应用不可或缺的一部分。通常,这些应用所处的环境具有危险的电压、瞬态信号、共模电压和地电位波动,这会使测量系统受损并破坏测量的精度。为应对这些挑战,专为工业应用所设计的测量系统采用了电气隔离技术。本白皮书聚焦于用于模拟测量的隔离技术,解答了常见的隔离问题,并涵盖了关于不同的隔离实现技术的技术内容。

理解隔离技术

电气隔离使可能会暴露在危险电压下的传感器信号与测量系统的低压背板相分离。隔离提供了许多优势,其中包括:

保护昂贵设备、用户生命以及数据免遭瞬态电压威胁 改善抗干扰度 去除接地回路现象 提高共模电压抑制能力

经隔离处理的测量系统为模拟前端和系统背板分别提供接地面,以使传感器测量与系统其他部分相分离。该隔离前端的接地连接是一个可以工作于与大地不同电势的浮动管脚。图1展示了一个模拟电压测量设备。存在于传感器地和测量系统地之间的任何共模电压都会受到抑制。这样可以防止接地环路的形成,并剔除传感器线路上的任何噪声。


1 通道隔离的模拟输入电路

隔离的必要性

涉及以下任一种情形的测量系统都有必要考虑使用隔离技术:

紧邻危险电压 可能存在瞬态电压的工业环境 存在共模电压或接地电势波动的环境 电气噪声环境,如存在工业马达的环境必须防止电压尖脉冲传输通过测量系统的对瞬态电压敏感的应用

共模电压、瞬态高电压和电气噪声较为常见的应用在工业控制、过程控制和汽车测试等。带有隔离功能的测量设备可以在这些恶劣的环境下提供可靠的测量。对于与病人直接接触的医疗设备,隔离有助于防止电源线路的瞬态电流传输通过该设备。

根据您对电压和数据的要求,您可从数种隔离测量的方法中进行选择。您可以采用面向便携机、台式机PC、工业PCPXI、平板PCCompactPCI的插入式板卡,并可以选择内置隔离或外部信号调理。您还可以利用面向USB的可编程自动化控制器(PAC)和测量系统进行隔离测量。


2 具有隔离功能的数据采集系统

隔离的实现方法

隔离技术要求信号在被传输通过隔离层时不能存在任何的直接电气接触。发光二极管(LED)、电容和电感是三种支持非直接接触式电气信号传输的常见可用组件。这些设备所依据的原理是三种最常见的隔离技术的核心——光耦合、电容耦合和感应耦合。

光学隔离技术

关键词:工业测量 仪器仪表 测量系统    浏览量:5049

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