信号隔离器的原理与作用

1:系统产生干扰的原因

（1）地环流干扰

    在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构,它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号;有有几十伏,甚至数千伏、数百安培的大信号;既有低频直流信号,也有高频脉冲信号等等,构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰,造成系统不稳定甚至误操作.出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响外,还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安全,机壳需要接大地;为了使电路正常工作,系统要有公共参考点;为了抑制干扰加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差（也就是各设备的共地点不同）因而形成“地环流”、“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须要解决的问题.如图1所示,A为被测信号的接地点,B为测试系统的接地点.这样就形成由A地经信号线到测试系统,在通入B地,并由此地进入大地回到A点,就形成地环流.地环流地测试信号形成干扰,当环流很大时,至使A,B两点出现很高的共摸噪声电压,并通过分布参数耦合到信号线,或直接连接到电平信号线上,将产生很大的串模干扰,甚至损坏接口电路及设备.因此,不可掉以轻心,必须严加防范!

（2）：自然干扰

    雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一窜随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪声是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪声则随着太阳活动情况剧烈变化。自然界噪声主要会对通信造成干扰 而雷电能量尖峰脉冲可以对很多设备造成损坏，应该加以避免或降低损坏程度，减少损失。

（3）：人为干扰

    电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定功能，例如，无线通信、雷达或其他功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备（电机、变频器等）频繁开关，它们也会造成一些容性、感性的干扰，也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合，肯定会有电磁干扰存在。数字脉电路就是一种典型的干扰源。随着电子技术的广泛应用，电磁污染情况会越来越严重。

2：解决各种干扰的方法

    首先干扰的三要素是干扰源、敏感源和耦合路径，这三要素缺少一个，电磁兼容问题都不会存。因此要从这三要素入手。找出zui方便的解决办法，一般干扰源和敏感源是没办法解决的，通常是从耦合路径想办法，也是zui常用的办法。如加屏蔽、加滤波等手段。而处理地环流zui为常见也zui为麻烦，现在以此为探讨话题。

（1）*种方法：所有现场设备不接地，使所有过程环路只有一个接地点，不能形成回路，这种方法看似简单。但实际应用中往往很难实现，因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或人身安全，某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。

（2）第二种方法：使两接地点的电势相同（如图1所示，使V1=V2），但由于接地的电阻受地质条件及气候变化等众多因素的影响，这种方法其实在实际中也无法完做到。

（3）第三种方法：在各个过程环节中使用信号隔离器，断开过程环路，同时 又不影 响过程信号的正常传输，从而*解决地环路的问题（如图2所示）

3：采用信号隔离器的*性

    在各个过程环路中使用信号隔离办法可以用DCS或PLC等隔离卡件或者现场带的隔离的变送器（分设备可以做到），也可以用信号隔离器来实现。比较起来，用信号隔离器有以下优点：

·绝大部分情况，采用信号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜
·信号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加*
·信号隔离器应用灵活，而且它还有信号转换和信号分配及接口转换等功能，使用起来更加方便
·信号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互*独立，构成系统的配置、日常维护更加方便