用于可靠工業(yè)測量的隔離技術(shù)及不同方式的實(shí)現

　　在理想的隔離放大器中，模擬輸出信號應該與模擬輸入信號一致。圖7中標有“隔離”的部分采用了上文討論的技術(shù)（光電、電容、電感耦合），使信號通過(guò)隔離阻障。模塊化電路已為信號提供了隔離電路。對于光電方式，需要將信號數字化或轉換為不同的光強度。對于電容及電感方式，需要將信號轉換為不同的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。解調電路讀取隔離電路的輸出，并將其轉換回原始模擬信號。

　　由于模擬隔離位于信號數字化之前，對于已有的無(wú)隔離數據采集設備，采用外部信號調理是最佳方案。此時(shí)，由數據采集設備來(lái)完成模數轉換，而由外部電路提供隔離。結合數據采集設備與外部信號調理，測量系統供應商能開(kāi)發(fā)出多用途的數據采集設備及傳感器專(zhuān)用信號調理。圖8中采用隔離放大器設計靈活的信號調理，實(shí)現模擬隔離。將隔離置于模擬前端的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠保護ADC及其它模擬電路免受電壓尖峰影響。

　　圖8.隔離放大器用于靈活的信號調理硬件

　　市面上有多款使用通用數據采集設備與外部信號調理的測量產(chǎn)品，如NI M系列的幾款非隔離型通用多用途數據采集設備，可提供高性能的模擬I/O及數字I/O。對于需要隔離的應用，您可以選用帶外部信號調理的M系列設備，如美國國家儀器公司的SCXI或SCC模塊。這些信號調理平臺提供隔離及專(zhuān)用信號調理功能，可直接與負載單元、應力規、pH傳感器等工業(yè)傳感器連接。

　　數字隔離

　　ADC是模擬輸入數據采集設備的關(guān)鍵器件之一。為了獲得最佳的性能，ADC的輸入信號應盡量與原始模擬信號一致。模擬隔離可能在信號傳輸到ADC的過(guò)程中引入增益、非線(xiàn)性、及偏移等誤差。ADC離信號源越近，性能就越好。由于模擬隔離器件價(jià)格昂貴且調整時(shí)間長(cháng)，在過(guò)去，盡管數字隔離性能更好，但是為了保護昂貴的ADC，不得不選擇模擬隔離。隨著(zhù)ADC價(jià)格不斷降低，測量設備的供應商正從對ADC的保護轉而追求數字隔離器以實(shí)現更好的性能及更低的成本，如圖9所示。

　　圖9. 16位模數轉換器價(jià)格不斷降低

　　圖片來(lái)源：美國國家儀器公司和ADC主要供應商