信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，生成過程的監(jiān)視和控制中要用到各種各樣的儀器儀表,，會產(chǎn)生各種各樣的信號：既有微弱的毫伏級的小信號，又有數(shù)十伏的大信號,，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏和數(shù)百安培的強(qiáng)信號,；既有直流低頻信號,，也有高頻或脈沖尖峰信號；而這些信號都要經(jīng)過互相傳遞和輸送的過程,，因此如何保證這些信號,，特別是模擬信號在傳輸過程中不失真將成為系統(tǒng)調(diào)試中必須解決的問題。

1,、接地環(huán)路問題：如下圖所示,，當(dāng)過程環(huán)路中有兩處或兩處以上接地電阻不相等時(shí)，就會產(chǎn)生接地環(huán)路,，過程信號就會失真,。

要使信號完整而不失真地傳輸，理想化的情況是所有設(shè)備,、儀表中的信號都有一個(gè)共同的參考點(diǎn),，也就是有一個(gè)共同的“地”。只有這樣,，所有的設(shè)備,、儀表的信號參考點(diǎn)之間電位差才能為“零”。很顯然,，不同設(shè)備的接地電阻很難保證都相等,，接地電阻也會隨著傳輸距離的增加而升高，有時(shí)甚至產(chǎn)生高達(dá)200V的電位差,。
2,、測量回路相互連接問題：如下圖所示，在這些回路中,，參考點(diǎn)要將因?yàn)榻油ǘ鄠€(gè)信號回路而升高,。

如上圖，在這種相互連接的測量回路中,，由于線間電阻的不斷增加,，必然會引起參考電壓的不斷升高。

3,、電磁干擾問題：這是比較常見的干擾,，特別是在長距離或者干擾較大的工業(yè)環(huán)境中，很難避免感性和容性干擾在測量回路中相互參雜的情況,。

解決這些問題的方案主要有三種：

*種方案是現(xiàn)場儀表不接地,，使過程環(huán)路中只有一個(gè)接地點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中,，這種方案往往難以實(shí)現(xiàn),，因?yàn)槟承┰O(shè)備必須接地才能保證測量精度或確保人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。

第二種方案是使兩接地點(diǎn)的電勢相同,，但由于接地點(diǎn)的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響,，這種方案通常是很難實(shí)現(xiàn)的。

第三種方案是在過程環(huán)路中使用信號隔離器,。信號隔離器采用隔離技術(shù),，斷開過程環(huán)路中的直接電路（直流通路）但又不影響過程信號的正常傳輸，從而*解決了上述問題,。如下圖：

當(dāng)然,，我們也可以用DCS的隔離卡鍵或帶隔離能力的變送器實(shí)現(xiàn)信號隔離，但它們價(jià)格昂貴,，而且他們的隔離強(qiáng)度,、抗無限射頻/電磁干擾（RFI/EMI）指標(biāo)及應(yīng)用靈活性比信號隔離器差，更不可能像信號隔離器那樣還可解決信號轉(zhuǎn)換及信號分配等問題,。

l 信號隔離器原理

目前,，信號隔離器從隔離方式上主要分為：變壓器隔離方式，光電隔離方式和變壓器與光電聯(lián)合隔離方式等幾種,。

信號隔離器至今已有40多年的歷史,，早期的信號隔離器（如美國MOORE，日本M-SYSTEM等）都是采用變壓器隔離方式,，它的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定,，壽命長（比如：日本M-SYSTEM公司的M2系列隔離變換器標(biāo)稱的使用壽命長達(dá)70年?。?，帶負(fù)載能力強(qiáng)，隔離強(qiáng)度高,，但電路復(fù)雜,，制作工藝要求更高。蘇州迅鵬儀器儀表有限公司供稿

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,，近些年來逐漸出現(xiàn)了利用光耦合器（optical coupler）生產(chǎn)的光電式隔離器,，它的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng),，而且線路簡單,，成本低廉，但相對于變壓器隔離方式壽命略短,。在一些現(xiàn)場干擾較大,，工藝要求較高場合出現(xiàn)了變壓器與光電聯(lián)合方式的信號隔離器，它的隔離能力,、抗無限射頻和電磁干擾能力更強(qiáng),。比如日本M-SYSTEM公司生產(chǎn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)R5系列的模擬量采集模塊就應(yīng)用了變壓器和光電聯(lián)合隔離方式。

信號隔離器的原理圖如下：

圖中可以看出，隔離器實(shí)現(xiàn)了輸入對輸出對電源對地的四端三重隔離電路設(shè)計(jì),，因此無需系統(tǒng)接地線路,，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工帶來極大方便。也正是由于這種信號線路無需共地的設(shè)計(jì),，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng),，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。另外,，這種隔離器產(chǎn)品除具備*的濾波能力外,，還有更強(qiáng)的信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶,、熱電阻,、頻率等各種信號。
l 隔離器主要技術(shù)指標(biāo)：

1,、隔離強(qiáng)度：也叫隔離能力,、耐壓強(qiáng)度或測試耐壓，這是衡量信號隔離器的主要參數(shù)之一,。單位：伏特@1分鐘,。它指的是輸入與輸出，輸入與電源,，輸出與電源之間的耐壓能力,。它的數(shù)值越大說明耐壓能力越好，隔離能力越強(qiáng),，濾波性能越高,。一般的，這種耐壓測試是通過一次性樣品的耐壓檢驗(yàn)來確定的,。在該測試過程中,，將持續(xù)若干分鐘地分別在輸入與輸出、輸入與電源,、輸出與電源之間加載50Hz的工頻電壓,，以便得出器件同另一個(gè)電勢面之間不會發(fā)生擊穿的電壓數(shù)值。

    目前,，市場上的信號隔離器的隔離強(qiáng)度分為2000V@1分鐘,，1500V@1分鐘，1000V@1分鐘,，500V@1分鐘等幾個(gè)級別,。比如：日本M-SYSTEM和美國ACI的信號隔離器隔離強(qiáng)度為2000V@1分鐘；其他國外品牌能做到1500V@1分鐘,；迅鵬信號隔離器能做到1000V@1分鐘,，甚至1500V@1分鐘的隔離強(qiáng)度,。

2、精度：這是衡量一個(gè)信號隔離變送器質(zhì)量的標(biāo)尺,。業(yè)內(nèi)一般能做到量程的±0.2%,。溫度系數(shù)：表示隔離器等儀表在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，精度的變化情況,。 大多情況下用百分?jǐn)?shù)表示（也有用單位250ppm/K表示的）,，如：M-SYSTEM溫度系數(shù)為±0.015%/℃（相當(dāng)于150ppm/K），蘇州迅鵬信號隔離器溫度漂移常數(shù)是±150PPM/℃,。www.surpon.com

3,、響應(yīng)時(shí)間：表征信號隔離器的反應(yīng)速度。

4,、絕緣電阻：內(nèi)部電源與外殼之間隔離直流作用的數(shù)值化表征,。

5、負(fù)載電阻：反映了信號隔離器的帶載能力,。（蘇州迅鵬儀器儀表有限公司供稿）