用于可靠工业测量的隔离技术及不同方式的实现
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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