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隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強(qiáng)度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選。總之，適用、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則。
DCS接收到的現(xiàn)場二線制壓力變送器號不穩(wěn)定，怎么解決？
二線制變送器在工業(yè)自動化領(lǐng)域中使用頻度較高，與其他工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備相同，二線制變送器也存在受干擾及抗干擾的問題。依據(jù)DCS模擬板接口模式（電流型或環(huán)路供電型）選用功能不同的隔離配電器，原則上要求它既能給變送器提供隔離電源、保證每個變送器有一個獨立電源，又能將變送器號隔離輸送到DCS。
PLC模擬板接口是二線回路供電方式的，而且需要對號進(jìn)行隔離，應(yīng)該怎樣選用產(chǎn)品呢？
二線回路供電方式是一種常見模擬接口。與這個接口相適合的產(chǎn)品稱為二線制回路隔離系列產(chǎn)品。這種隔離變送器內(nèi)部的隔離器件均采用變壓器方式，一方面?zhèn)鬟f了號，另一方面也將供電端的電能傳送到輸入部份，使輸入部分的各種電路能正常工作。該系列中有處理Pt100、Cu50、熱偶等溫度傳感器的二線制溫度隔離式變送器，也有處理電壓、電流號的日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德國weidmuller公司的產(chǎn)品。
有幾種常用二線制配電器？請舉例。
常用的二線制隔離配電器有兩個系列品種可以選擇。兩個系列產(chǎn)品的共同點是均能通過外部供電電源經(jīng)隔離后給兩線制變送器提供一個獨立的隔離電源；區(qū)別有二點，需要一個單獨電源供電，這個電源與輸入/輸出都隔離。MHM-05系列無須單獨電源供電，它只有輸入/輸出端，不需要電源供電。輸出的4～20mA面對接口是電阻負(fù)載。選擇無源隔離器產(chǎn)品的為現(xiàn)場變送器配電所配PLC、DCS模擬量輸入端模式給現(xiàn)場安裝會帶來很大的方便.。
3 討論
3·1 基于探測器的相對測溫靈敏度的考慮
待測溫度每變化1 K時,號電平的變化量(本文即P1或P2的變化量)稱為系統(tǒng)的溫度靈敏度S[8,9]。即
不失一般性,同時也為簡單起見,以反射鏡不起作用時的情況(P1)為例進(jìn)行討論。此時探測器輸出的電號的強(qiáng)度V(T)可寫成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲線如圖3所示。由圖3可以導(dǎo)出,在λT=2 898μm·K附近,系統(tǒng)正好工作在Sr~λT曲線的峰值區(qū)域。這就是說,對PIN硅光電二極管而言,只要待測溫度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探測器的輸出號就處于靈敏區(qū)域。亦即,只要被測溫度有小的變動,就能引起Sr較大的變化。顯見,采用PIN硅光電二極管作光接收器件,肯定能滿足測溫范圍的高溫段對測溫靈敏度的要求。
3·2 基于探測器的溫度分辨率的考慮
據(jù)式(1),在極窄的波段內(nèi),當(dāng)待測溫度改變ΔT時,容易導(dǎo)出系統(tǒng)接收到的輻射能的變化時,才能引起探測器的響應(yīng)。式中,VS/VN為噪比,在推算系統(tǒng)的溫度分辨率時,取VS/VN=1;Δf為后續(xù)的選頻放大器的帶寬。將式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考慮極限情況,可以導(dǎo)出
上式中的ΔT即為探頭的溫度分辨率。
下面進(jìn)行定量分析。對于實際的測量環(huán)境,取大氣的衰減系數(shù)τ0=0·85,光學(xué)系統(tǒng)對光的總透過率τλ=0·50,調(diào)制盤的調(diào)制系數(shù)η=0·80、PIN光電二極管的探測率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、靈敏元面積A=5 mm×5 mm[10],選頻放大器的帶寬Δf=10Hz,光學(xué)系統(tǒng)的焦距f′=15 cm,通光口徑D=10 cm。為分析上的方便,同時也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入計算。在不同的待測溫度下,由式(17)作出的探測器的溫度分辨率隨波長的變化曲線,如圖4所示。
由圖4顯見:(1)探測器的溫度分辨率隨系統(tǒng)工作波長的增加而變高。例如,對于T=773 K而言,λ=0·60μm時,系統(tǒng)的溫度分辨力ΔT=1·662 K,顯然不符合要求。但當(dāng)λ=0·80μm時,ΔT=0·004 K,顯然符合要求;(2)當(dāng)待測溫度足夠高時,例如待測溫度T=923 K,λ≥0·70μm的波長都能滿足要求。
3·3 基于抑制光路中選擇性吸收氣體吸收影響的考慮
按3·1節(jié)要求,系統(tǒng)的工作波長越短,則測量的上限溫度就越高;而按3·2節(jié)要求,系統(tǒng)的工作波長越長,則測量較低的高溫時其溫度分辨率就越高,因此二者之間必然有一個折衷。一般情況下,進(jìn)入光路中的粉塵、水蒸汽以及其它一些選擇性吸收氣體如二氧化碳等,都會成為外界干擾而影響到儀器的測溫精度。圖5給出了在0·6~3·0μm內(nèi)海平面300 m長度的路徑上大氣的透射光譜曲線[11]。結(jié)合圖5,考慮到前面得出的結(jié)論和PIN硅光電二極管的小可探測光功率及后面關(guān)于測溫精度的分析與討論,本文取系統(tǒng)的工作波長λ1=0·8μm。
順便提及,λ1=0·8μm既符合本儀器的測溫下限T=600 K處的PIN硅光電二極管的小可探測光功率要求,又滿足采用16位A/D轉(zhuǎn)換器件時的二次儀表測溫靈敏度的要求。進(jìn)一步的研究還表明,它還能使發(fā)射率的測量精度達(dá)到優(yōu)。
3·4 基于系統(tǒng)抗反射輻射能力的考慮與波長帶寬的優(yōu)化選擇
探測器接收到的來自待測目標(biāo)方向的紅外輻射,由待測表面自身的輻射和待測表面對周圍環(huán)境輻射的反射這兩部分組成。為討論上的方便,將待測表面的溫度記為T0。其輻射出射度可寫成
使用前面給出的參數(shù)值,利用式(1)及式(21),在T0=900 K、Ts=800 K的情況下作出的測溫不確定度隨波長帶寬的變化曲線,如圖6所示。
由圖6顯見,當(dāng)Δλ≤20 nm時,Ts=800 K的背景輻射對測溫精度幾乎不產(chǎn)生什么影響(由背景輻射帶來的測溫不確定度僅為0·01%)。但當(dāng)Δλ>20nm時,影響漸增。研究還表明,在更高溫度的背景輻射下,產(chǎn)生可觀測影響的波長帶寬的起點值變小,且隨著波長帶寬的增加,這種影響變得更明顯。結(jié)合本節(jié)的分析結(jié)果和探測器件的小可探測光功率要求,本文選擇Δλ=20 nm作為系統(tǒng)的波長帶寬。
3·5 測量精度
ελ的標(biāo)準(zhǔn)差極大地影響系統(tǒng)的測溫標(biāo)準(zhǔn)差。由誤差傳遞公式[10],容易導(dǎo)出ελ的標(biāo)準(zhǔn)差
顯見,波長越短,系統(tǒng)的測溫標(biāo)準(zhǔn)差就越小,這是本儀器采用近紅外波長作為工作波長的重要原因之一。使用3·2節(jié)中給出的技術(shù)參數(shù),以45#鋼作為測量對象,并取γ1=0·75、β=0·60。在測量距離約1 m的情況下,所得P1、P2的相對測量不確定度的典型值為|ΔP1/P1|≈|ΔP2/P2|≈0·5%。由式(19)、式(20)容易算出σελ≈1·7×10-2;對900 K的待測表面而言,計算可得σT≈1·19 K;σTT≈1·32%,這是比較的。
4 結(jié) 論
本文在研究探頭的溫度分辨率和儀器的相對溫度靈敏度的基礎(chǔ)上,結(jié)合光路中選擇性吸收氣體吸收影響的抑制以及考慮探測器的小可探測光功率,研究了儀器工作波長與波長帶寬的選取。得出實際測溫系統(tǒng)的波長及波長帶寬分別為λ1=0·8μm、Δλ=20 nm時,系統(tǒng)的測溫精度優(yōu)于0·3%,其測溫靈敏度也滿足實際需要,實驗結(jié)果見表1。
直流號隔離器 [1] 首先將變送器或儀表的號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原號，同時對隔離后號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的號、電源、地之間獨立。
中文名 直流號隔離器 外文名 Dc signal isolator 類 別 隔離器 功 能 號、電源、地之間獨立 中介設(shè)備 光感或磁感器 領(lǐng) 域 工程技術(shù) 學(xué) 科 電力工程
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