信号隔离器作用原理

系统产生干扰的原因

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、微安级的小信号，又有几十伏，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信号传输互相干扰，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因素就是由于仪表和设备之间的信号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。

解决“接地环路”的方法

根据理论和实践分析，有三种解决方案：

一种方案：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，但在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确保人身安全，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。

第二种方案：使两接地点的电势相同，但由于接地点的电阻受地质条件及气候变化等众多因素的影响，这种方案其实在实际中无法完全做到。

第三种方案：在各个过程环路中使用信号隔离方法，断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而解决接地环路问题。

信号隔离器的分类

信号隔离器分有源信号隔离器和无源信号隔离器。

有源信号隔离器由***的电源供电，以确保隔离器出色工作，模块在输入侧需要有源信号，在输出侧它们则提供经过过滤和放大的信号，根据应用情况输入/输出与电源之间相互隔离。有源信号隔离器包括三端隔离、输入端隔离与输出端隔离。

三端隔离

三端隔离只需要一个电源，这个电源与测量电路隔离，采用这种技术隔离的模块，它们所有连接在输入端、输出端或者电源上的组件皆不会互相干扰，三端之间也相应地互相电隔离。

输入端隔离

采用这种隔离技术的模块应该保护输出侧连接的电子设备(例如控制器的输入卡)不受现场的各种干扰。所以，输入端和等电位的输出端和电源部分是电隔离的。

输出端隔离

采用这种隔离技术的模块应该保护输入侧连接的电子设备(例如控制器的输出卡)不受现场的各种干扰。所以，输出端和等电位的输入端和电源部分是电隔离的。

无源信号隔离器提供了一种附加和实质性的便利，它无需额外的电源供电，模块的的工作电源是通过输入或输出回路提供，其内部电路消耗的电流很小，不影响信号的正确传输。根据信号隔离器的供电方式分输入侧供电、输出侧供电、无源馈电等。

输入侧供电

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输入回路(例如电磁流量计或控制系统输出卡)获取所需的能量用于信号传输和电隔离，输出侧提供经过处理的电流信号用于控制或调节。

输出侧供电

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输出回路获取所需的能量用于信号传输和电隔离。

无源馈电隔离器

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输出回路获取所需的能量用于信号传输和电隔离，无源馈电隔离器把这种从输出回路获得的能量另外还供给一个连接在输入侧的无源检测探头(例如压力变送器)，检测探头借助于提供的能量发出一个有源信号，通过无源馈电隔离器电隔离并且从输出侧输出。

信号隔离器的主要类型有哪些？

隔离器：  

     工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，安全的送给二次仪表或plc\dcs使用。  

配电器：

      工业现场一般需要采用两线制传输方式，既要为变送器等一次仪表提供24V配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。  

安全栅：

      一些特殊的工业现场（如燃气公司和化工厂）不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花防爆的性能，很可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火，限流、双重限制信号及电源回路，把进入***场所的能量限制在安全定额范围内。