用于可靠工業測量的隔離技術及不同方式的實現

　　在理想的隔離放大器中，模擬輸出信號應該與模擬輸入信號一致。圖7中標有“隔離”的部分采用了上文討論的技術（光電、電容、電感耦合），使信號通過隔離阻障。模塊化電路已為信號提供了隔離電路。對于光電方式，需要將信號數字化或轉換為不同的光強度。對于電容及電感方式，需要將信號轉換為不同的電場或磁場。解調電路讀取隔離電路的輸出，并將其轉換回原始模擬信號。

　　由于模擬隔離位于信號數字化之前，對于已有的無隔離數據采集設備，采用外部信號調理是最佳方案。此時，由數據采集設備來完成模數轉換，而由外部電路提供隔離。結合數據采集設備與外部信號調理，測量系統供應商能開發出多用途的數據采集設備及傳感器專用信號調理。圖8中采用隔離放大器設計靈活的信號調理，實現模擬隔離。將隔離置于模擬前端的另一個優點是能夠保護ADC及其它模擬電路免受電壓尖峰影響。

　　圖8.隔離放大器用于靈活的信號調理硬件

　　市面上有多款使用通用數據采集設備與外部信號調理的測量產品，如NI M系列的幾款非隔離型通用多用途數據采集設備，可提供高性能的模擬I/O及數字I/O。對于需要隔離的應用，您可以選用帶外部信號調理的M系列設備，如美國國家儀器公司的SCXI或SCC模塊。這些信號調理平臺提供隔離及專用信號調理功能，可直接與負載單元、應力規、pH傳感器等工業傳感器連接。

　　數字隔離

　　ADC是模擬輸入數據采集設備的關鍵器件之一。為了獲得最佳的性能，ADC的輸入信號應盡量與原始模擬信號一致。模擬隔離可能在信號傳輸到ADC的過程中引入增益、非線性、及偏移等誤差。ADC離信號源越近，性能就越好。由于模擬隔離器件價格昂貴且調整時間長，在過去，盡管數字隔離性能更好，但是為了保護昂貴的ADC，不得不選擇模擬隔離。隨著ADC價格不斷降低，測量設備的供應商正從對ADC的保護轉而追求數字隔離器以實現更好的性能及更低的成本，如圖9所示。

　　圖9. 16位模數轉換器價格不斷降低

　　圖片來源：美國國家儀器公司和ADC主要供應商