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信号调理的原理及使用

nicebaby  发表于 2008/10/29 19:07:10      780 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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现代集成电路 (IC) 技术和在微处理器集成电路方面取得的进展使分配遍及整个装置的过程控制功能变得现实且有很好的性价比。这个体系结构是通过将过程控制功能分成多个分部来完成的,这些分部或是由中央系统计算机来管理或是独立运行。 

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  考虑到这里,那你为什么应在控制和数据采集系统中使用信号调理模块(Signal Conditioning Module, SCMs)呢?

  ■ 使传感器的输出信号标准化。所有传感器都在相同的电压(电流)条件下传送信息;这使布线简单化,使所有模拟-数字转换器 (ADC) 的接收前端标准化,并在有电磁干扰的情况下传送传感器信息信号。
  ■ 有了标准化的信号水平和刻度系数,就可加入或升级传感器-信号调理模块组合,从而便于系统的扩展或使用新的传感器技术,而对系统控制软件的影响最小。
  ■ 可直接在传感器所在处为传感器信息建立共用刻度和线性化。
  ■ 从远端传感器和与其相连的调理模块到接收设备的通路上通常要横跨许多地线节点,从而使它有可能受到不希望有的由接地环路引起的电压的影响。信号调理模块能提供三重隔离(信号、源自现场的激励和源自计算机的电源),从而去除那些由接地环路引起的破坏。
  ■ 为了减少系统的平均修复时间。因为使用各自独立的传感器信号调理模块允许通过更换信号调理模块来修复现场故障。
  ■ 对那些基于微处理器的控制器中作为模拟前端输入的ADC(模拟数字转换器)卡,大多数可获得噪声过滤。然而,用一个带有先进的高质量多极过滤器的信号调理模块能提供更好的抗噪声性和过滤功能。
  ■ 带有归一化的隔离信号水平的信号调理模块提供了一个简单的、与本质安全障碍的接口,这在危险环境中是需要的。
  ■ 那些用4~20 mA电流回路来传输模拟现场数据的信号调理模块可为系统工程师提供更多优点。如一个单独的电流回路信号调理模块能将现场监测器、自主控制器和主控计算机全部连接在同一现场回路中。
  ■ 带有输入隔离和多极过滤的高级信号调理模块能提供以下保护:在60赫兹下超过85分贝的正常模式抑制;在50~60赫兹下超过160分贝的共用模式抑制;连续的1500Vrms(均方根电压值)共用模式电压;在反相极性下240Vrms连续的差分输入过载;ANSI/IEEE C37.90.1-1989 瞬态保护。

  如何使用它们?
  信号调理模块有许多标准组件类型,为系统工程师提供了若干条能实现以上所列益处的途径。信号调理模块取自标准的5B和7B组件,其中每一个都可插入现场可安装的“主板”。该主板可通过下述两种方式与控制设备相连接:直接经由多路模拟线路或是经由一光学上隔离的串行RS-232 链。现场传感器布线用典型的仪器现场接线端子直接与模块式主板相连。最通用的信号调理模块组合方式之一或许是DINrail系统,它允许以单个独立模块方式安装,用可移动的现场布线连接可达到瞬时模块更换和用模拟、串行或高速总线技术来选择输出模式的目的。

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