用于可靠工業(yè)測量的隔離技術(shù)及不同方式的實(shí)現

　　實(shí)現隔離的方法

隔離要求信號通過(guò)隔離阻障傳輸，不能有直接電氣連接。常用的非接觸式信號傳輸器件有發(fā)光二極管(LED)、電容、電感等。此類(lèi)器件的基本原理即是最常見(jiàn)的三種隔離技術(shù)：光電、電容、及電感耦合。

　　光電隔離

　　LED能在通電時(shí)發(fā)光。光電隔離利用LED與光電探測設備實(shí)現隔離阻障，通過(guò)光來(lái)傳輸信號。光電探測設備接受LED發(fā)出的光信號，再將其轉換成原始電信號。

　　圖3. 光電隔離

　　光電隔離是最常用的隔離方法。使用光電隔離的優(yōu)勢是能夠避免電氣與磁場(chǎng)噪聲。而缺點(diǎn)則是傳輸速度受限于LED的轉換速度、高功率散射及LED磨損。

　　電容隔離

　　電容隔離是基于電荷聚集于電容板而產(chǎn)生的電勢變化。該變化從隔離阻障中測量得到，它與測量信號大小成比例。

　　圖4. 電容隔離

　　電容隔離的優(yōu)點(diǎn)是能夠抑制電磁干擾。因為電容隔離不像光電隔離需要LED轉換，所以能支持更快的數據傳輸率。但由于電容耦合利用電勢來(lái)傳輸數據，因此容易受到外部電場(chǎng)的干擾。

　　電感耦合隔離

　　19世紀早期，丹麥物理學(xué)家Hans Oersted發(fā)現當電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)。之后又發(fā)現，能在靠近產(chǎn)生變化磁場(chǎng)線(xiàn)圈的另一個(gè)線(xiàn)圈上獲得感應電流。另一個(gè)線(xiàn)圈上感應的電壓及電流大小取決于第一個(gè)線(xiàn)圈上的交變電流。該現象被稱(chēng)為互感，它就是電感耦合的基本原理。

　　圖5. 電感耦合

　　電感耦合使用一對具有絕緣層的線(xiàn)圈。絕緣層隔離了物理信號的傳輸。一端線(xiàn)圈上的變化電流會(huì )在絕緣阻障另一端的線(xiàn)圈上感應類(lèi)似的電流，信號就通過(guò)這種方式傳播。電感隔離提供與電容技術(shù)類(lèi)似的高速傳輸。但由于電感耦合傳輸信號要涉及磁場(chǎng)，所以容易受到外部磁場(chǎng)干擾。