用于可靠工业测量的隔离技术及不同方式的实现

2010-04-14 20:48:34来源: NI公司

  概览

  电压、电流、温度、压力、应力及流量等测量是工业及过程控制应用中的重要组成部分。此类应用环境常会涉及危险级电压、瞬态信号、共模电压及不稳定地电位,可能会损坏测量系统,降低测量精度。为了克服以上缺陷,工业应用中的测量系统设计会加入电气隔离。本白皮书集中讨论模拟测量中的隔离,解答隔离应用中的常见问题,还将涉及不同隔离方式的技术实现。

  理解隔离

      电气意义上的隔离是将暴露于危险电压1的传感器信号与测试系统的低压背板隔开。隔离能够提供许多优势,包括:

  保护昂贵设备、用户及数据不受瞬态电压的危及。

  改善噪声抑制能力

  消除接地环路

  提高共模电压抑制

  隔离型测量系统为模拟前端和系统底板提供分离的接地面,将传感器的测量与系统的其它部分隔离开。隔离前端的接地是悬空的引脚,可工作于大地接地以外的电压。图1为模拟电压测量设备。传感器地与测试系统地之间的任何共模电压都能被抑制,从而避免了接地环路的引起和噪声对传感器线路造成影响。

  图1. 组隔离的模拟输入电路

  1危险电压为大于30 Vrms, 42.4 Vpk,或60 VDC的电压。

  对隔离的需求

      以下的测量系统需要考虑隔离:

  与危险电压邻接

  可能产生瞬态电压的工业环境

  存在共模电压或不稳定地电位的环境

  电气噪声环境,如存在工业电机

  瞬态敏感的应用,必须避免在测量系统中出现电压尖峰

  工业测量、过程控制、及自动化测试是存在共模电压、高瞬态电压、及电气噪声的典型应用。具有隔离的测量设备能够在严酷环境下提供可靠的测量。针对与患者直接接触的医疗设备,隔离能够有效避免设备中瞬态功率的传输。

  根据用户对电压及数据率的要求,隔离测量可以有多种选择。用户可选择用于笔记本、桌面PC、工业PC、PXI、平板PC、及CompactPCI的插入式板,它具有内置隔离或外置信号调理。用户也可通过可编程自动控制器(PACs)及USB测量系统来实现隔离测量。

  图2.隔离型数据采集系统

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关键字:工业测量  电气隔离  NI

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/0414/article_1158.html
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