用于可靠工業(yè)測量的隔離技術(shù)及不同方式的實(shí)現

　　概覽

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

　　理解隔離

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

　　保護昂貴設備、用戶(hù)及數據不受瞬態(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

　　隔離型測量系統為模擬前端和系統底板提供分離的接地面，將傳感器的測量與系統的其它部分隔離開(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為模擬電壓測量設備。傳感器地與測試系統地之間的任何共模電壓都能被抑制，從而避免了接地環(huán)路的引起和噪聲對傳感器線(xiàn)路造成影響。

　　圖1. 組隔離的模擬輸入電路

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

　　對隔離的需求

以下的測量系統需要考慮隔離：

　　與危險電壓鄰接

　　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定地電位的環(huán)境

　　電氣噪聲環(huán)境，如存在工業(yè)電機

　　瞬態(tài)敏感的應用，必須避免在測量系統中出現電壓尖峰

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

　　根據用戶(hù)對電壓及數據率的要求，隔離測量可以有多種選擇。用戶(hù)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，它具有內置隔離或外置信號調理。用戶(hù)也可通過(guò)可編程自動(dòng)控制器(PACs)及USB測量系統來(lái)實(shí)現隔離測量。

　　圖2.隔離型數據采集系統