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多通道隔離示波器在浮動(dòng)測(cè)量中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2012-10-18 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1、引言

許多行業(yè)的技術(shù)人員和工程師在工作中常常需要對(duì)兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)進(jìn)行,即測(cè)量各點(diǎn)之間沒(méi)有參考地電位的多端信號(hào),這種測(cè)量通常也稱(chēng)為差分測(cè)量,被測(cè)量信號(hào)也稱(chēng)為。

為達(dá)到差分測(cè)量的目的,現(xiàn)有技術(shù)有隔離變壓器、差分探頭和隔離通道等。這幾種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較可見(jiàn)表一。

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從上表看,傳統(tǒng)方法一般采用使接地系統(tǒng)無(wú)效的技術(shù);后端隔離方法,一般采用隔離變壓器的技術(shù),人為地將信號(hào)公共線(xiàn)與地電位斷開(kāi);但這種技術(shù)會(huì)有一定的危險(xiǎn),因?yàn)樗粌H升高了示波器上存在的電壓,增加了操作人員被電擊的可能性,而且還累積了示波器電源變壓器絕緣體上的應(yīng)力,雖不會(huì)立即引發(fā)故障,但可能在將來(lái)引發(fā)電擊或火災(zāi)等危險(xiǎn)。(見(jiàn)圖1)

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圖1 采用斷開(kāi)地線(xiàn)的方法進(jìn)行對(duì)人和設(shè)備很危險(xiǎn)

差分或隔離探頭提供了一種安全可靠的使接地示波器可以進(jìn)行的方式。兩種探頭的接觸體都不需要接地,并且探頭系統(tǒng)作為一個(gè)整體與示波器的機(jī)殼接地端隔離。但是,它們對(duì)測(cè)量設(shè)備的成本和復(fù)雜性提出了新的要求;可能需要獨(dú)立的電源,并且其增益和偏差特征必須作為因數(shù)計(jì)入每次測(cè)量;配有差分探頭的示波器側(cè)重于性能和安全(帶寬、隔離),犧牲了外形構(gòu)造的優(yōu)勢(shì),如可移動(dòng)性和成本。
近五年來(lái),針對(duì)后端隔離變壓器和前端差分探頭技術(shù)的缺陷,一種新的浮動(dòng)測(cè)量技術(shù)即中端隔離技術(shù)(IsolatedChannel技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生,使安全、經(jīng)濟(jì)、方便地進(jìn)行浮動(dòng)測(cè)量成為可能。

2、的工作原理

是一種具有2個(gè)或4個(gè)隔離通道的可現(xiàn)場(chǎng)使用的實(shí)驗(yàn)室示波器。它的四個(gè)隔離通道輸入體系結(jié)構(gòu)給“正”輸入和負(fù)基準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)提供了真實(shí)且完整的通道間的安全電氣隔離。

這種多通道隔離技術(shù)不同于傳統(tǒng)的隔離技術(shù),而是在測(cè)量系統(tǒng)的的中端,即示波器內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。(見(jiàn)圖2 )

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圖2 傳統(tǒng)示波器與多通道的原理比較

多通道隔離示波器本質(zhì)是一高集成多功能的實(shí)驗(yàn)室數(shù)字存儲(chǔ)示波器,基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)示波器一致,但在隔離上從儀器本身隔離出發(fā),主要反映在兩個(gè)方面:(1)通道間采用了完全電氣隔離技術(shù),(2)輸入端地線(xiàn)與市網(wǎng)地線(xiàn)高阻抗隔離,同時(shí)在傳統(tǒng)示波器多功能的基礎(chǔ)上又增加了電池供電和功率分析等功能,并將與外部聯(lián)接的接口RS232,打印機(jī)并口和CF卡驅(qū)動(dòng)器等集于一身。

3、多通道隔離示波器的應(yīng)用

多通道隔離技術(shù)發(fā)展已基本成熟,以美國(guó)泰克公司最近推出的TPS2000系列示波器為最具有代表性;其特有的多通道隔離的技術(shù),自推出后得到了廣大科研人員和工程技術(shù)人員的關(guān)注,短短時(shí)間內(nèi)就在醫(yī)療設(shè)備維修、工業(yè)電源設(shè)計(jì)、電機(jī)功率分析等需要浮動(dòng)測(cè)量的領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)來(lái)。

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