信(xìn)号隔(gé)離器(qì)的原理與(yǔ)作用

1:系統産生(shēng)幹擾的原因

在工業(yè)生産過程中實(shí)現監(jiān)視和控(kòng)制需要用到(dào)各種(zhǒng)自動(dòng)化儀表、控(kòng)制系統和執行機構,它們(men)之間(jiān)的信号傳輸既有微弱(ruò)到毫伏(fú)級、毫安級(jí)的小(xiǎo)信号(hào);有有(yǒu)幾十(shí)伏,甚至數千伏(fú)、數百安培的大(dà)信号;既有(yǒu)低頻(pín)直流(liú)信(xìn)号,也有(yǒu)高頻(pín)脈(mò)沖信号等等,構(gòu)成(chéng)系統(tǒng)後往往發(fā)現(xiàn)在(zài)儀表(biǎo)和設(shè)備之(zhī)間傳輸(shū)相(xiàng)互幹擾,造(zào)成(chéng)系(xì)統不(bú)穩(wěn)定甚至誤操作.出(chū)現這種情況除了(le)每(měi)個儀(yí)表、設備(bèi)本(běn)身的(de)性能(néng)原因如抗電磁(cí)幹(gàn)擾影響(xiǎng)外,還有一個十分重要的(de)原因(yīn)就是各種儀器(qì)設備根據要求(qiú)和目的都(dōu)需要(yào)接地,例如爲(wèi)了(le)安全(quán),機殼需要(yào)接大(dà)地;爲了使電路正常工作(zuò),系統(tǒng)要(yào)有(yǒu)公共(gòng)參考點;爲(wèi)了抑(yì)制幹擾加屏蔽(bì)罩,屏蔽罩也需(xū)要接地.但是由(yóu)于儀表和(hé)設備(bèi)之間(jiān)的參(cān)考點(diǎn)之間存在(zài)電勢差（也(yě)就是各設備的共地點不(bú)同）因而(ér)形(xíng)成“地(dì)環流”、“接(jiē)地環(huán)路(lù)”問題(tí)是(shì)在(zài)系統(tǒng)信号處(chù)理過程中必(bì)須要解決(jué)的(de)問題.如圖1所(suǒ)示,a爲(wèi)被測信(xìn)号的接地點,b爲測(cè)試系統的(de)接地(dì)點.這(zhè)樣(yàng)就形成(chéng)由a地(dì)經信(xìn)号線(xiàn)到測試系(xì)統,在通入(rù)b地,并由此(cǐ)地進入大地回到a點,就(jiù)形成地(dì)環(huán)流.地環(huán)流地(dì)測試信号形成幹擾,當環流很大時(shí),至使a,b兩點(diǎn)出現很高的共(gòng)摸噪聲電壓,并(bìng)通過分(fèn)布參數耦合到信(xìn)号線(xiàn),或直接(jiē)連接到(dào)電平信号線上,将産生很(hěn)大的(de)串模(mó)幹擾,甚至(zhì)損壞接(jiē)口(kǒu)電路(lù)及設備.因此,不(bú)可掉以輕心,必(bì)須嚴(yán)加防範!

2:自(zì)然幹擾

雷(léi)電是(shì)一種主要的自(zì)然幹擾(rǎo)源，雷電(diàn)産生(shēng)的幹擾可以傳輸到數千(qiān)公裏以(yǐ)外(wài)的地方。雷(léi)電幹(gàn)擾的(de)時域波形是疊加在一竄随機脈沖(chòng)背景(jǐng)上的(de)一個大尖峰脈沖。宇宙噪聲是(shì)電離(lí)輻射(shè)産生的，在(zài)一天中不(bú)斷變(biàn)化。太(tài)陽噪(zào)聲則随着太陽(yáng)活動情況(kuàng)劇烈(liè)變化(huà)。自然界噪聲主要會(huì)對通信造(zào)成幹(gàn)擾而(ér)雷電能量尖峰(fēng)脈沖可以對很多設備造(zào)成損壞，應(yīng)該加以避(bì)免或降低損壞(huài)程度，減少損(sǔn)失(shī)。

（3）:人爲幹擾

電磁(cí)幹擾(rǎo)産生的根(gēn)本原因是(shì)導體(tǐ)中有(yǒu)電壓(yā)或電(diàn)流的變化，即(jí)較(jiào)大的(de)dv/dt或di/dt.dv/dt或(huò)di/dt能夠(gòu)使導體(tǐ)産生電(diàn)磁波輻射。一方面，人們可(kě)以利(lì)用這一特點實現特定功(gōng)能，例如，無(wú)線通信、雷(léi)達或(huò)其他功能(néng)，另一方(fāng)面，電子(zǐ)設備在(zài)工作時(shí)，由于導體(tǐ)中的(de)dv/dt或di/dt會産生(shēng)伴随電磁(cí)輻(fú)射。無論(lùn)主(zhǔ)觀上出(chū)于什(shí)麽目的，客觀(guān)上(shàng)對電磁環(huán)境造(zào)成了(le)污(wū)染。還有(yǒu)工廠(chǎng)企業(yè)在生(shēng)産過程中會經(jīng)常有一些(xiē)大型的設(shè)備（電機、變(biàn)頻器(qì)等）頻繁開(kāi)關，它們也會造(zào)成(chéng)一些容性、感(gǎn)性的幹(gàn)擾，也将(jiāng)影響儀器(qì)儀表正常顯示或采(cǎi)集。凡是有(yǒu)電壓(yā)電流突變的場(chǎng)合，肯定(dìng)會(huì)有電磁幹(gàn)擾(rǎo)存在。數(shù)字脈電路就是一種(zhǒng)典型的幹(gàn)擾源。随着(zhe)電子(zǐ)技術(shù)的廣泛應用，電磁污染情(qíng)況會越(yuè)來越嚴(yán)重。

2：解決各(gè)種幹(gàn)擾的(de)方法

首先(xiān)幹擾的三(sān)要素是幹擾源(yuán)、敏感(gǎn)源和耦合(hé)路徑(jìng)，這三要素缺少(shǎo)一個，電磁兼容(róng)問題(tí)都不(bú)會(huì)存(cún)。因此要(yào)從(cóng)這三要素入手(shǒu)。找出(chū)方便(biàn)的解決辦法，一(yī)般幹擾源(yuán)和敏感源是(shì)沒(méi)辦法解決的，通(tōng)常是(shì)從耦合路(lù)徑想(xiǎng)辦法，也是(shì)常用的辦法。如(rú)加屏蔽(bì)、加(jiā)濾波(bō)等手段(duàn)。而(ér)處理(lǐ)地環(huán)流(liú)爲常見(jiàn)也爲麻煩，現在以此爲(wèi)探讨話(huà)題。

（1）*種方法(fǎ)：所(suǒ)有(yǒu)現場設備(bèi)不接(jiē)地，使所有過程(chéng)環路(lù)隻有一個(gè)接地點，不能形(xíng)成回路(lù)，這種方(fāng)法看似簡(jiǎn)單。但(dàn)實際(jì)應用中往(wǎng)往很難(nán)實現，因爲某些(xiē)設備要(yào)求必須接地才能保證(zhèng)測量精(jīng)度或人(rén)身(shēn)安全(quán)，某些(xiē)設備(bèi)可能(néng)因爲(wèi)長期遭到(dào)腐蝕和磨損後或氣候影(yǐng)響而形成(chéng)新的接地(dì)點。
（2）第二種(zhǒng)方法：使兩(liǎng)接地點的(de)電勢相(xiàng)同(tóng)（使(shǐ)v1=v2），但由于(yú)接地的電阻受地(dì)質條件及氣(qì)候(hòu)變化等(děng)衆多因素的影(yǐng)響，這(zhè)種方法其實在實際中也無法(fǎ)完(wán)做到。
（3）第三種方法：在各個(gè)過(guò)程環節中(zhōng)使用信(xìn)号(hào)隔離(lí)器，斷開過程環(huán)路，同時(shí) 又不影(yǐng)響過程(chéng)信号的正常傳(chuán)輸(shū)，從而*解決地環路的(de)問題在各(gè)個過(guò)程環路(lù)中使用信号隔離辦法可(kě)以用(yòng)dcs或(huò)plc等隔(gé)離卡件或者現(xiàn)場帶的隔(gé)離的(de)變送器（分設備可以做到），也可(kě)以用信号隔離(lí)器來(lái)實現。比較(jiào)起來，用(yòng)信(xìn)号隔(gé)離器有以下優點：

絕(jué)大部分情(qíng)況(kuàng)，采(cǎi)用信号隔(gé)離器+非隔(gé)離卡(kǎ)件比采(cǎi)用隔離(lí)卡件(jiàn)便宜
信号隔離器(qì)比隔離(lí)卡(kǎ)件在隔離能(néng)力、抗電(diàn)磁幹擾(rǎo)等方面性能更(gèng)加*
信号隔離器(qì)應用(yòng)靈(líng)活(huó)，而且(qiě)它還有信(xìn)号轉(zhuǎn)換和信号分配及接口轉(zhuǎn)換等(děng)功能，使用(yòng)起來更加方便
信号(hào)隔(gé)離器通(tōng)常有(yǒu)單通道、雙(shuāng)通道(dào)、通道間相(xiàng)互*獨立，構成系統的(de)配置、日常(cháng)維護(hù)更加方便