用于可靠工業(yè)測(cè)量的隔離技術(shù)

　　模擬隔離技術(shù)

　　隔離放大器一般用于在數(shù)據(jù)采集設(shè)備的模擬前端中提供隔離功能。圖6a中的“隔離放大器”表示一個(gè)隔離放大器，在大多數(shù)電路中，它是模擬電路的前件之一。來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)被傳遞至隔離放大器，該放大器提供隔離功能并將信號(hào)傳遞至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。圖7表示了一個(gè)隔離放大器。

　　圖7 隔離放大器

　　在一個(gè)理想的隔離放大器中，其模擬輸出信號(hào)與模擬輸入信號(hào)完全相同。圖7中標(biāo)記為“隔離”的部分采用了之前章節(jié)中討論的 技術(shù)(光耦合、電容耦合或感應(yīng)耦合)之一，以跨過(guò)隔離層傳遞信號(hào)。調(diào)制器電路為隔離電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于光學(xué)耦合方法，您需要對(duì)該信號(hào)作量化處理， 或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為變化的光強(qiáng)。對(duì)于電容耦合方法和感應(yīng)耦合方法，您需要將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。然后，解調(diào)器電路讀入隔離電路的輸出，并將其轉(zhuǎn)化回最 初的模擬信號(hào)。

　　由于您在信號(hào)被量化處理之前進(jìn)行了模擬隔離，因此設(shè)計(jì)配合現(xiàn)有的非隔離數(shù)據(jù)采集設(shè)備需要使用的外部信號(hào)調(diào)理電路時(shí)，可以 作為最佳方案。在這種情況下，該數(shù)據(jù)采集設(shè)備執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而外部的電路提供隔離功能。利用該數(shù)據(jù)采集設(shè)備和外部信號(hào)調(diào)理電路的組合，測(cè)量系統(tǒng)的供應(yīng)商就 可以開(kāi)發(fā)通用數(shù)據(jù)采集設(shè)備和面向特定傳感器的信號(hào)調(diào)理方式。圖8展示了采用隔離放大器的靈活信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)的模擬隔離功能。在模擬前端實(shí)現(xiàn)隔離功能的另 一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于保護(hù)ADC和其他模擬電路免遭電壓尖峰的威脅。

　　圖8 在靈活的信號(hào)調(diào)理硬件中使用隔離放大器

　　對(duì)于采用通用數(shù)據(jù)采集設(shè)備和外部信號(hào)調(diào)理硬件的測(cè)量產(chǎn)品，市場(chǎng)上有數(shù)種配置可供選擇。例如，NI M系列包含多款提供高性能模擬I/O和數(shù)字I/O的非隔離式通用多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備。對(duì)于需要隔離功能的應(yīng)用，您可以使用M系列設(shè)備及配套的外部信號(hào)調(diào)理 電路，如NI公司的SCXI模塊或SCC模塊。這些信號(hào)調(diào)理平臺(tái)提供了您為了實(shí)現(xiàn)與載荷測(cè)量計(jì)、應(yīng)變計(jì)以及pH傳感器等工業(yè)傳感器直接連接所需的隔離功能 和專用信號(hào)調(diào)理功能。