中心議題：

• 工業現場測試中的問題及解決方案

解決方案：

• 電隔離解決接地環路問題
• 使用加強的隔離信號調理
• 信號調理係統中采用有效的噪聲抑製措施

在工業現場測試中
，我們經常會遇到以下五種問題：

1. 接地環路

"接地環路"對工程師和技術人員來說是非常棘手的問題，由此造成的故障很難查找，非常浪費時間。可能會出現的故障現象有：

• 盡管傳感器沒有發生變化，但儀表的讀數卻在緩慢漂移
  ；
• 接通其他設備時，儀表的讀數發生漂移；
• 檢定裝置接在儀器電纜的末端和直接接在儀器的輸入端，兩種測量結果不同；
• 有50Hz/60Hz的正弦波疊加在直流輸入信號上；
• 有一些難於解釋的測量設備故障問題。

上述這些問題都可能是由"接地環路"造成的。表麵上看來是等電位的一些"地"
、"公共點"和"參考點",實際上都有電位差。當他們構成通路時，由於有電位差就會有電流流過通路，這就是"接地環路"。上述問題都可以通過"隔離"來解決。

有(you)時(shi)候(hou)兩(liang)台(tai)設(she)備(bei)各(ge)自(zi)單(dan)獨(du)接(jie)地(di)就(jiu)會(hui)造(zao)成(cheng)接(jie)地(di)點(dian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)
，從(cong)而(er)引(yin)起(qi)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)信(xin)號(hao)線(xian)路(lu)。為(wei)什(shen)麼(me)兩(liang)台(tai)設(she)備(bei)都(dou)接(jie)地(di)了(le)，還(hai)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)種(zhong)問(wen)題(ti)呢(ne)
？這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)與(yu)傳(chuan)輸(shu)電(dian)能(neng)和(he)信(xin)號(hao)的(de)銅(tong)線(xian)相(xiang)比(bi)，大(da)地(di)和(he)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)實(shi)際(ji)上(shang)都(dou)是(shi)電(dian)的(de)不(bu)良(liang)導(dao)體(ti)，阻(zu)擋(dang)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)的(de)內(nei)部(bu)阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)會(hui)隨(sui)著(zhe)季(ji)節(jie)和(he)天(tian)氣(qi)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)，並(bing)使(shi)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)這(zhe)兩(liang)台(tai)設(she)備(bei)的(de)任(ren)何(he)導(dao)線(xian)。許(xu)多(duo)工(gong)廠(chang)和(he)車(che)間(jian)廠(chang)房(fang)的(de)電(dian)位(wei)高(gao)達(da)幾(ji)十(shi)甚(shen)至(zhi)幾(ji)百(bai)伏(fu)，采(cai)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)信(xin)號(hao)調(tiao)理(li)措(cuo)施(shi) -"電隔離"jiukeyixiaochujiedihuanlu，zheyangzaijierulingmindeceshixitongzhiqianjiuyouxiaofangzhileqianzaideguoyasunhuai，congerbaohuleshebei。geliqitigongleyigewanzhengdefukongshuruheshuchuduankou，congxianchangshurudaoshuchuyijicongxianchangshurudaodianyuanzhijiandoumeiyoudiantonglu，yincijiubuhuiyoudianliutonglu，congerbuhuicunzaijiedihuanlu。

怎樣才能提供一條通路使信號從輸入傳遞到輸出
，卻不構成電流通路？可以采用"磁隔離"的方法，通過變壓器產生的信號
，輸入與輸出信號之間不再是通過電路連接而是通過磁路連接，因此可以消除電通路。采用變壓器對低電平信號進行準確、可靠的隔離，使用調製器和解調器來傳輸變壓器隔離介質兩端的信號，並且隔離電壓有效值高達4000Vrms。

有些時候我們會在高達幾百伏的地電位情況下測量熱電偶或其他傳感器的小信號，這種地電位叫做"共模電壓"。一個高品質的信號調理器能夠抑製由"共模電壓"引起的誤差，同時仍準確地放大信號，這種能力叫做"共模抑製（CMR）"。5B信號調理模塊具有足夠的共模抑製能力以減小共模電壓的影響。

2. 錯誤接線和過壓

想(xiang)想(xiang)看(kan)，在(zai)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)將(jiang)一(yi)根(gen)電(dian)纜(lan)從(cong)一(yi)塊(kuai)靈(ling)敏(min)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)卡(ka)連(lian)接(jie)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)機(ji)櫃(gui)或(huo)廠(chang)房(fang)的(de)其(qi)他(ta)地(di)方(fang)時(shi)，會(hui)是(shi)什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)？輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)接(jie)線(xian)端(duan)子(zi)混(hun)在(zai)幾(ji)百(bai)個(ge)接(jie)線(xian)端(duan)子(zi)中(zhong)
，這(zhe)些(xie)接(jie)線(xian)端(duan)子(zi)連(lian)接(jie)著(zhe)各(ge)種(zhong)大(da)小(xiao)和(he)性(xing)質(zhi)不(bu)同(tong)的(de)信(xin)號(hao)：直流信號、交流信號、毫伏級信號、熱電偶、直流電源、交流電源、接近開關、繼電器電路等。不難想象，即便是一位訓練有素的技術員或電工也有可能接錯線。當係統需要修改時，需要及時修改接線圖；有時電源發生故障，也會把過高的電壓無意加到係統上。怎樣才能保護測量係統呢？

答案是：在zai每mei個ge模mo擬ni信xin號hao的de引yin腳jiao上shang都dou使shi用yong加jia強qiang的de隔ge離li信xin號hao調tiao理li。這zhe個ge並bing不bu昂ang貴gui的de保bao險xian措cuo施shi可ke以yi防fang止zhi每mei個ge輸shu入ru和he輸shu出chu信xin號hao線xian由you於yu錯cuo接jie或huo過guo壓ya而er引yin起qi的de問wen題ti。例li如ru，當dang輸shu入ru電dian路lu用yong來lai測ce量liang毫hao伏fu級ji的de熱re電dian偶ou信xin號hao時shi，使shi用yongSCM5B係列的信號調理器可以提供240V的交流保護。也就是說

，你可以在測量熱電偶的輸入線兩端並聯240V的交流電壓，而不會對設備造成任何損害。在係統端使用信號調理器和現場I/O連接，可以保護係統所有的測量與數據采集設備。
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3. 分辨率降低

分辨率是指模數轉換（ADC）係統可以檢測和響應的最小變化。有兩種方法可以提高分辨率以測量更微小的變化："采用更高分辨率的ADC"或"縮小測量範圍".例如
，如果你知道多數時間被測溫度值是在100℃左右，那麼你可以定製一個測量範圍更準確的熱電偶信號調理器，采用一個溫度測量範圍為50~150℃的信號調理器
，會比測量範圍為0~1200℃時的分辨率大大提高。

4. 多路信號具備各自不同的特性

在傳統測量方法中，需要把4路
、8路或16路輸入信號都接到相同類型的信號接口。例如
，如果需要測量2路J型熱電偶、1路0~10V的信號、4路4~20mA的信號和2路鉑熱電阻（RTD），需要為每個通道買一個變送器，再把它們接到4~20mA的公共輸入板上。現在可以采用5B信號調理方案，即為各通道配置相應的信號調理模塊，這些模塊集中安插在一塊載板上。這些載板提供了與輸入、輸出和現場設備連接的所有接線端子

，可以提供以下輸出：0~5V,0~10V,4~20mA,RS-232/485等。同一個載板上可以混合安裝各種不同類型的調理模塊
，使用方便，可以熱插拔。

5. 電磁幹擾

在現代化的工廠和車間裏會有各種各樣的幹擾源：發動機
、電動機、熒光燈、無線電設備、發電機等。每種幹擾源都會輻射出能被線路、電dian路lu板ban和he測ce量liang模mo塊kuai接jie受shou的de電dian磁ci噪zao聲sheng。即ji使shi采cai取qu最zui好hao的de屏ping蔽bi和he接jie地di措cuo施shi，這zhe些xie幹gan擾rao也ye會hui在zai信xin號hao測ce量liang中zhong以yi噪zao聲sheng的de形xing式shi表biao現xian出chu來lai。怎zen樣yang消xiao除chu這zhe些xie幹gan擾rao呢ne？隻zhi要yao在zai信xin號hao調tiao理li係xi統tong中zhong采cai用yong有you效xiao的de噪zao聲sheng抑yi製zhi措cuo施shi就jiu能neng消xiao除chu這zhe些xie幹gan擾rao。

選xuan用yong共gong模mo抑yi製zhi和he常chang模mo抑yi製zhi能neng力li強qiang的de信xin號hao調tiao理li係xi統tong可ke以yi濾lv除chu低di頻pin噪zao聲sheng。在zai公gong共gong端duan測ce量liang正zheng輸shu入ru或huo負fu輸shu入ru信xin號hao時shi
，正zheng輸shu入ru端duan和he負fu輸shu入ru端duan都dou有you共gong模mo噪zao聲sheng。正zheng輸shu入ru和he負fu輸shu入ru共gong模mo噪zao聲sheng之zhi差cha為wei常chang模mo噪zao聲sheng。在zai信xin號hao調tiao理li子zi係xi統tong中zhong
，典dian型xing的de共gong模mo抑yi製zhi指zhi標biao為wei160dB,這個對數比例關係意味著相對於信號來說共模電壓噪聲對測量結果的影響以108:1衰減。

在射頻波段中的超高頻噪聲由於整流的緣故會引起直流偏移，這就要求必須采用其他方法來消除噪聲
，包括采用特別的布線設計和使用RFI濾波器（如鐵氧體）。需要根據歐共體CE標誌要求公布的關於電磁敏感性EN認ren證zheng要yao求qiu進jin行xing性xing能neng測ce試shi。很hen重zhong要yao的de典dian型xing應ying用yong是shi在zai輸shu入ru線xian路lu和he信xin號hao調tiao理li子zi係xi統tong幾ji英ying尺chi之zhi內nei使shi用yong收shou發fa兩liang用yong無wu線xian電dian設she備bei的de情qing況kuang，所suo采cai用yong的de信xin號hao調tiao理li必bi須xu具ju備bei無wu線xian信xin號hao發fa射she時shi抑yi製zhi測ce量liang誤wu差cha的de能neng力li。合he理li的de線xian路lu板ban布bu線xian和he采cai用yong信xin號hao調tiao理li措cuo施shi將jiang確que保bao在zai噪zao聲sheng環huan境jing中zhong達da到dao最zui高gao精jing度du。

特別提示：
1. 避免在電磁噪聲源（如斷路器、變壓器
、電動機
、可控矽整流器驅動器

、焊接機
、熒光燈控製器或繼電器）附近安裝敏感測量儀器或布置傳送低電平信號的線路。
2. 使用10~12絞/英尺的雙絞線來減少磁噪聲幹擾。
3. 使用屏蔽電纜並將其屏蔽層連接到輸入端的電路公共端。
4. 不能將攜帶信號的線路與輸電線、繼電器引線及其它高壓或大電流電纜穿在同一根護套中。
5. 在幹擾很嚴重的環境中

，要將信號調理電路和測量設備放在接地並且封閉的屏蔽室中。