用于可靠工業(yè)測量的隔離技術(shù)及不同方式的實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)現(xiàn)隔離的方法

隔離要求信號通過隔離阻障傳輸，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。此類器件的基本原理即是最常見的三種隔離技術(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(shè)備實(shí)現(xiàn)隔離阻障，通過光來傳輸信號。光電探測設(shè)備接受LED發(fā)出的光信號，再將其轉(zhuǎn)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噪聲。而缺點(diǎn)則是傳輸速度受限于LED的轉(zhuǎn)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?yàn)殡娙莞綦x不像光電隔離需要LED轉(zhuǎn)換，所以能支持更快的數(shù)據(jù)傳輸率。但由于電容耦合利用電勢來傳輸數(shù)據(jù)，因此容易受到外部電場的干擾。

　　電感耦合隔離

　　19世紀(jì)早期，丹麥物理學(xué)家Hans Oersted發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流通過線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場。之后又發(fā)現(xiàn)，能在靠近產(chǎn)生變化磁場線圈的另一個(gè)線圈上獲得感應(yīng)電流。另一個(gè)線圈上感應(yīng)的電壓及電流大小取決于第一個(gè)線圈上的交變電流。該現(xiàn)象被稱為互感，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圈。絕緣層隔離了物理信號的傳輸。一端線圈上的變化電流會(huì)在絕緣阻障另一端的線圈上感應(yīng)類似的電流，信號就通過這種方式傳播。電感隔離提供與電容技術(shù)類似的高速傳輸。但由于電感耦合傳輸信號要涉及磁場，所以容易受到外部磁場干擾。