信號(hào)隔離器是什么，具體有何作用？

信號(hào)隔離器，也叫信號(hào)隔離開關(guān)，是一種在電氣工程領(lǐng)域中用于隔離交流、直流、射頻等信號(hào)的儀器儀表。它是由輸入和輸出部分組成的一種電路，在測量輸入端或輸出端同時(shí)安裝有電壓、電流等傳感器。由于傳感器是連接到電源上使用的元件，在對(duì)傳感器的接線時(shí)要注意不要把所有線都接在同一個(gè)相線上。信號(hào)隔離器是把交流、直流、射頻等信號(hào)通過開關(guān)連接起來的一種設(shè)備，它可以將這些信號(hào)單獨(dú)隔離。所以在電氣工程中使用的是這種設(shè)備。信號(hào)隔離器適用于各類交流電路中測量各種參數(shù)時(shí)進(jìn)行分接。它由一個(gè)控制盒（又稱“隔離模塊”）和一塊可編程控制器（PLC）組成，它具有一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，可以用來連接不同的分接器件。

一、信號(hào)隔離器有哪些用途？

隔離輸出端，一般是被測信號(hào)源（如交流電壓、電流、機(jī)械振動(dòng)、靜電等）與被測信號(hào)源（電磁鐵、交流發(fā)電機(jī)以及其他有干擾信號(hào)的設(shè)備等）的接口，在連接時(shí)要注意不要把兩個(gè)接口分別接好，要分別接好一個(gè)或者多個(gè)。

一般情況下，我們用“隔離模塊”來連接不同的接口。也可以“信號(hào)分離開關(guān)”（隔離元件）來實(shí)現(xiàn)隔離功能。比如，一臺(tái)“信號(hào)隔離開關(guān)”可以連接一個(gè)傳感器，也可以連接一個(gè)繼電器觸點(diǎn)和多個(gè)繼電器觸點(diǎn)。

一般情況下，我們都是用“隔離模塊”來將兩個(gè)通道中的信號(hào)和干擾進(jìn)行隔離，從而達(dá)到更好的測量效果。因?yàn)楝F(xiàn)在許多設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)考慮到電磁干擾問題，所以很多設(shè)備都是用到了“信號(hào)隔離器”來進(jìn)行測量的。

1、隔離輸出的作用

信號(hào)隔離器，顧名思義就是把被測信號(hào)源和測量輸入端的信號(hào)進(jìn)行隔離的。那么“隔離輸出”到底是什么意思呢？

一般情況下，我們?cè)跍y量一個(gè)電位器的時(shí)候，通常都是通過“隔離輸出”來進(jìn)行測量的。當(dāng)測量一個(gè)電位器時(shí)，我們通常都是用“隔離輸出”來對(duì)被測設(shè)備中的信號(hào)源進(jìn)行隔離，從而避免信號(hào)被干擾，或者使測試結(jié)果誤差過大。當(dāng)然，有的時(shí)候可能會(huì)用到一些特殊要求的產(chǎn)品中也會(huì)用到“隔離輸出”。比如：在測量電位器時(shí)，往往需要對(duì)其輸入端進(jìn)行“濾波”處理；而對(duì)于測電位器輸入端的電流信號(hào)來說，一般情況下在測量一個(gè)電位器時(shí)不可能同時(shí)接兩個(gè)電源。

2、“信號(hào)隔離器”的基本原理

信號(hào)隔離器，就是通過“信號(hào)分離開關(guān)”將被測的信號(hào)源和接收的信號(hào)源進(jìn)行有效隔離，從而達(dá)到減小測量誤差的目的。我們要把“隔離開關(guān)”接到被測設(shè)備上，就需要把“隔離開關(guān)”與“被測信號(hào)源”連接在一起。我們將“隔離開關(guān)”通過“電纜線盒”連接到“被測設(shè)備”上，就可以了。如果需要將“隔離模塊（信號(hào)分離開關(guān)）”接在被測設(shè)備的輸出端，就需要把兩個(gè)通道中的信號(hào)和干擾進(jìn)行隔離了。例如，一臺(tái)傳感器（可編程邏輯控制器）可以用一個(gè)電流互感器和一只電壓互感器來實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)和輸出測量電路的連接。而一些機(jī)械傳感器則可以通過一個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)，比如繼電器等來實(shí)現(xiàn)不同電壓端的輸出，從而實(shí)現(xiàn)不同電流輸出。

二、信號(hào)隔離器的工作原理

信號(hào)隔離器通常由一個(gè)控制盒（又稱“隔離模塊”）和一個(gè) PLC組成，它的工作原理是將被測信號(hào)進(jìn)行分接，然后通過 PLC進(jìn)行控制。如果是被測的數(shù)字量信號(hào)，則需要輸入電路把數(shù)字送到 PLC后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后才能由計(jì)算機(jī)直接測量。這一過程就形成了一個(gè)多路數(shù)字輸出回路，這些輸出可以通過串口直接輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)（或其它工業(yè)控制設(shè)備）中。

當(dāng)信號(hào)隔離器接入到測量電路后，這些輸入信號(hào)就可以被隔離開來，從而避免了由于人為因素對(duì)測量結(jié)果的影響。同時(shí)由于數(shù)字被控量使用 PLC來控制的，所以當(dāng)現(xiàn)場儀表出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行切換工作。當(dāng)有較大干擾（如射頻、電磁場）時(shí)系統(tǒng)也能自動(dòng)切換工作狀態(tài)。為了保證各種不同量程（如示波器）的測量精度要求，信號(hào)隔離器還能通過設(shè)置不同的量程來滿足需要：有的隔離器還能設(shè)置不同的量程來滿足需要；有的則只允許一個(gè)不同的頻率。

1、分接信號(hào)

信號(hào)隔離器在分接信號(hào)時(shí)，需要將被測信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行分接。在數(shù)字量輸入的場合，如果將被測電路和測量電路中的被測電路分別進(jìn)行分接的話，那么數(shù)字量信號(hào)會(huì)因?yàn)楸粶y電路中的干擾而導(dǎo)致測量結(jié)果偏差。如果分接了測量電路和控制盒所需要的數(shù)字量信號(hào)，那么就會(huì)使數(shù)據(jù)誤差增大。

因此，為了保證所測數(shù)據(jù)的精度需要將輸入電流、電壓、阻抗等模擬量或數(shù)字量變送至數(shù)字化儀表進(jìn)行測量；如果還將被測電壓、電流等控制盒所需要的模擬量或數(shù)字量變送至數(shù)字化儀表進(jìn)行測量那么就會(huì)導(dǎo)致儀表系統(tǒng)中的控制信號(hào)不能在數(shù)字量系統(tǒng)之間傳遞，導(dǎo)致無法直接測量到被測參數(shù)。所以在對(duì)被測信號(hào)分接之前，還需要對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行必要的分接。通常情況下，分接之前首先需要對(duì)被測電參數(shù)進(jìn)行分接：

（1）將被測量點(diǎn)和監(jiān)控控制點(diǎn)之間的直流電變換成交流電；

（2）將被測量點(diǎn)和監(jiān)控控制點(diǎn)之間直流電變換成交流電；

（3）將交流電位變換成標(biāo)準(zhǔn)直流電位；

（4）在標(biāo)準(zhǔn)直流電位下用“V”形符號(hào)表示，如果在此符號(hào)下無法通過分接得到理想電流，則可以在此符號(hào)下用一個(gè)電壓V進(jìn)行表示。

2、量程設(shè)置

通過設(shè)置量程，可以對(duì)隔離器的輸出信號(hào)進(jìn)行隔離或放大。通過測量隔離器輸出的信號(hào)可以得到被測量值和頻率。如圖2所示，當(dāng)將數(shù)字量輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量輸入時(shí)，被測數(shù)據(jù)的大小由測量系統(tǒng)所允許的最大范圍決定；當(dāng)將數(shù)字量輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量輸出時(shí)，被測數(shù)據(jù)的大小則由測量系統(tǒng)所允許的最小范圍決定。為了保證對(duì)不同被控量程測量精度要求，信號(hào)隔離器通常采用分接方式將輸入數(shù)字量信號(hào)分接到隔離模塊中，這樣就可以在保證被測數(shù)據(jù)不會(huì)受到干擾的前提下實(shí)現(xiàn)高精度測量。但是由于分接方式只能允許一個(gè)頻率，所以在不同量程下隔離器輸出會(huì)存在一定程度上的誤差；而且當(dāng)測量范圍很大時(shí)，當(dāng)分接方式不能有效地起到隔離作用時(shí)（例如示波器）往往無法將被測信號(hào)進(jìn)行有效地放大，從而降低了測量精度。

三、常用的信號(hào)隔離器參數(shù)及選擇要點(diǎn)

（1）隔離電壓：可選擇的電壓范圍一般為1~2V，但有時(shí)也有選擇到3V的。通常選擇時(shí)，可根據(jù)被測系統(tǒng)要求的輸出阻抗，選擇額定值。

（2）隔離電流：一般情況下，輸入電流應(yīng)大于分接電阻的3倍；但在某些場合，信號(hào)隔離器輸出電流要小于或等于該輸入電壓。

（3）頻率：信號(hào)隔離器與測量設(shè)備（如分接開關(guān)等）之間的頻率必須符合儀器儀表的標(biāo)準(zhǔn)要求，一般采用A/D轉(zhuǎn)換。

（4）隔離電壓：通常采用A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字模擬量。