信号隔离器的抗干扰技术和应用

信号隔离器的抗干扰技术和应用

发布时间: 2012-6-11 19:43 发布者: 1770309616

关键词：EMC , 工业通信 , 工业网络 , 信号隔离

出产过程监督和控制中要用到多种自动化仪表、面临越来越恶劣的环境，为解决干扰，仪表接的隔离端子必需达到两个基本要求：第一是解决各种设备、仪表"地"之间的差，即信号参考点电位差；第二是电磁兼容。

一电气隔离和电磁兼容--隔离端子抗干扰的基本要求

1. 电气隔离的两个原则

不同设备仪表的、带有不同共模的信号输进到DCS、PLC等控制系统，如果不加处理而直接联可能泛起因信号具有"共模不同"的干扰。所谓"共模不同"主要指信号间的参考点电位差。隔离子的输进/输出电气隔离特性使它按捺共模信号的能力很强，它可将带有共模的信号经由隔离成为不含共模的信号。所以只要在每路外部信号和控制系统的采集板之间插进隔离端子就能解个标题题目。

还有一种情况，要求一个信号既能向显示仪表输送信号，又能传送给变频器之类的设备。这时了输进和输出隔离之外，要求2个输出之间相互隔离以消除设备互扰。此时可使用隔离式信号器，如图1的WS15242。

综上所述，解决参考点电位差类型的干扰要遵循两个原则。第一：外部设备信号与中央处理系(例如PLC、DCS)之间要进行电气隔离。

第二：外部信号(对系统的接口而言，不管是接收来的信号仍是向外发出的信号)之间要相互电隔离。系统安装遵循了这两个原则，就能完全克服因为参考点电位差引进的干扰。

大多数隔离端子都要外加工作电源，一般为DC 24V或AC 220V。这个电源在为输进、输出部电时必需确保在电气上与输进/输出两个部门隔离。这种输进/输出/外加工作电源之间相互隔离的称为全隔离端子。从理论上讲，这种供电方式无论隔离端子数量多少，均可用一台电源供电。这样连接符合上述两个原则。

2. 电磁兼容

根据国际电工委员会(IEC)定义，电磁兼容(EMC)是电子设备的一种功能。电子设备在电磁环境中能完成其功能，而不产生不能容忍的干扰。

按EMC尺度，要求隔离端子达到：在电磁干扰环境中能正常工作，无机能降低或故障，保证精确度、不乱性等参数变化在划定范围内。同时隔离端子作为电磁骚扰源而产生的电磁强度也要控制在划定范围内，减弱它对环境的电磁污染。

国际电工委员会(IEC)在1997年和1999年发布了关于工业环境中的抗扰度试验、工业环境中的发射尺度作为电磁兼容通用尺度。我国也发布了与它等同的文件：GB/T17799.2-2003和GB17799.4- 2001。欧盟CE也有同样尺度，规范进进欧盟市场的产品。这些文件也是隔离端子应该达到的尺度。

形成电磁干扰后果必需具备3个基本要素，即电磁骚扰源、耦合通道、敏感设备。EMC设计的任务就是减弱骚扰源能量、堵截耦合通道、提高设备对电磁干扰的抵挡能力。隔离端子的EMC也要从设计做起。因为它属于处理信号的仪表，功率小，对外发射能量也低。在设计上只要稍加注意减弱产品对环境的电磁污染，"工业环境中的发射尺度"要求比较等闲达到。它的设计重点在提高对电磁骚扰的

抵挡能力。图2给出两种隔离端子在射频调幅电磁场试验中输出信号的变化情况，用以说明电磁兼容

的重要性。

二应用选择

1. 依据接口选择产品

工业过程控制中最常见的信号是4～20mA、0～10V，压力、温度、流量等物理量要转换成4～20mA、0～10V信号送计算机处理。将这些物理量转换为4～20mA、0～10V信号的设备称为变送器。图3为隔

离温度变送器应用连线图。图中Pt100是以电阻变化体现温度变化的温度传感器，所以连接线的引线

电阻会引进误差。WS9050、WS2050这类变送器具有长线补偿功能，可消除引线电阻的误差并有线性化

功能，确保转换精确度。

WS2050这类二线制变送器，它的电源与输出共"地"，没有隔离。当多个Pt100经由多路WS2050

输送到PLC时，虽然输出共用一个24V电源，只要输出接到有共同参考点的模拟量输进板，这种连接

就符合本文上述指出的两个原则。需要注意的是：多路WS2050接到不同的PLC就要使用各自的24V

电源。

针对变送器的隔离还有另一种方式，传感器和变送器为一体而又必需放置在现场指定地点。此时

一般把隔离端子安顿在中央控制室机柜中，由机柜中的隔离端子为现场变送器配送电源。图4给出了

针对不同接口的两种产品连线图。使用哪一种要根据PLC接口情况决定。

现场调试也会泛起仪表和PLC接口不匹配，发送设备为四线制变送器输出4～20mA，而接收端4～20mA的接口为二线回路供电方式(图5中24V电源和RL方式)，若直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离端子将现场的4～20mA接收并隔离，在隔离端子内部输出部门安装一个专用电路用以匹配

和PLC的二线回路供电接口方式。见图5。这种隔离端子也可以处理0～10V，0～5A AC等输进

电压电流信号。

图3至图5表明选择隔离端子首先依据输进端口是接传感器仍是电压电流信号、或者是接二线制

变送器，其次输出是电压仍是电流，如果输出是4～20mA电流还要确定是图4的PLC两种接收方式的

哪一种。

一般4～20mA电流信号隔离器需要外接工作电源。这里推荐一种不用另外再加电源的隔离器WS1562。如图6。WS1562的最大特点是无需外接电源，接线简捷、功耗低、可靠机能高，多路连

接符合上述两个原则。

图7是WS1562在输出为20mA前提下，输出负载和输进端电压关系曲线。VIN表示输进端电压、RL表示输出负载电阻、VO表示输出负载电阻上的电压。

图8给出两种无源隔离器输出负载对线性度曲线，其中实线描绘的机能较好，输出负载电阻RL 从0～500Ω变化，线性度都在0.2%以内。

2. 主要参数选取

选择隔离端子除了要确定功能、注意适应前后端接口外，尚有精确度、功耗、噪音、尽缘强度、总线通信功能等良多参数需要使用者慎选

精确度长短常重要的参数。与它有关系的参数良多。时间漂移和温度漂移2个参数表明了

精确度的不乱程度，要求这2个参数值越小越好。

另一个对精确度产生影响的参数是噪音。因为隔离端子一般采用DC/DC产生隔离电源给产品内部电路供电，而输进信号也要先被调制成脉冲再经由隔离带(光耦或变压器)然后解调到输出。以CPU为核心的隔离端子也存在脉冲信号。这些工作脉冲的频率多在20kHz～500kHz范围，它的边缘陡峭、谐波丰硕，对信号的污染很难消除。如果噪音幅度高，数据采集器收集到信号的误差就大，所以噪音的峰值和能量越小越好。

功耗是指隔离端子工作时消耗的电能，它和产品的内部热量温度有关。图9给出两种具有不同功耗的隔离端子按2种排列方式：独立放置、10只一排紧密排列前提下，内部温度和环境温度(产品仿单上称为：工作温度)的关系曲线。

图9中D曲线表明当产品本身消耗功率较大、处于紧密排列、环境温度较高时，产品内部温度就高。长时间的高温环境将使产品内部集成电路参数蜕变、电阻阻值变化、电容漏电增大等，导致产品机能下降、可靠性降低、甚至失效。

隔离端子设计日趋小型化，其目的就是少占空间，允许密集安装。密集安装就存在散热标题题目，进一步讲，必需降低产品工作电流，降低产品内部温度，这是提高产品可靠性的措施之一。

隔离端子采用导轨安装，连接采用端子接线，合用安装在机柜中，它的接线拆换利便。

浅谈铁路通信信号一体化技术 赵永旺

浅谈铁路通信信号一体化技术赵永旺 发表时间：2019-07-24T15:51:34.720Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：赵永旺 [导读] 摘要：随着计算机及网络技术的快速进步，推动了信号系统的发展，在发展的过程中，通信系统、信号系统以及信息化系统之间逐渐的实现了融合及组合，向着数字化、智能化的方向发展，而这也是铁路通信信号系统发展的趋势。 赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇查布嘎电务工区内蒙古赤峰市 025550 摘要：随着计算机及网络技术的快速进步，推动了信号系统的发展，在发展的过程中，通信系统、信号系统以及信息化系统之间逐渐的实现了融合及组合，向着数字化、智能化的方向发展，而这也是铁路通信信号系统发展的趋势。在本文中，介绍了当前通信信号设备的现状，接着阐述了通信信号一体化系统结构及关键技术。 关键词：铁路通信信号；一体化技术；发展 一、通信信号设备现状 （一）机车信号与超速防护（ATP） 第一，轨道电路制式多。在当前的铁路通信系统中，通信的制式比较多，而且所采用的轨道电路制式也比较多，这种状态导致在传输信号时十分的混乱。第二，站内轨道电路电码化困难。站内电码化是一个过程，需要逐步的进行完善，不过在最初进行设计时，存在着许多的问题，比如兼容性差、协调性弱等。第三，站内干扰严重，站内轨道电路在工作时，经常会受到同频干扰、外界干扰等不同的干扰，从而导致电路经常问题。 （二）调度集中 目前，我国的铁路行业进行调度时，采用的方式为集中调度，这是一种传统的调度方式，效果并不理想，而且随着铁路现代化、信息化的发展，集中调度的方式已经不能满足铁路快速发展的需求。 （三）无线列调 第一，技术落后，在进行通信时利用模拟单信道，通信质量比较差，而且受到的干扰非常的严重；第二，能力饱和，我国现有的无线列调能力已经达到了饱和，因而无线列调就没有能力再进行列车控制、移动通信等业务；第三，效率低下，在专用系统中，各个部门在工作时，都是独立开展的，缺乏有效地沟通及联系性。 二、现代铁路信号 1949年后，60年来，随着我国铁路事业翻天覆地的变化，中国铁路信号也已经从零发展成为世界铁路信号的强国。今天的现代铁路信号系统，已经成为计算机、现代通信和控制技术在铁路运输生产过程中的具体应用，铁路信号的功能也从传统的保障铁路运输安全的“眼睛”，扩展为保证行车安全、实现集中统一指挥、提高运输效率、改善劳动条件和提升运营管理水平。现代信号技术已成为实现列车有效控制、提高铁路区间通过能力和编组能力、向运输组织人员提供实时信息的必备手段，是铁路的“中枢神经”，是铁路列车提速与发展高速铁路的关键技术之一。 三、通信信号一体化的优势及其系统结构 3.1通信信号一体化的优势 与传统的轨道电路传送信号相比，通信信号一体化具有五大优势：第一，传输可靠性高，传统的轨道电路在传输信号时，传输者只管发送，接受者是否接到信号无法得知，而实现了一体化之后，有效的实现了双向通信，从而保证了信号传输的可靠性；第二，运输效率高，通信信号一体化采用的通信方式为无线通信，这样一来，在传送信号时，实现了移动自动闭塞，使运输效率得到了有效的提高，武县城在设备系统接收信息具有较高的实时性与准确性；第三，传输信息量大，传统的轨道电路在传输信号时，载体是铁轨，这种方式虽能传输的信息量比较小，随着列车速度与目的的不断增加，列车控制信号不断增加，而实现通信信号一体化之后，由于是无线通信，所能传输的信息量大增；第四，降低工程投资和生存期成本，信息传输的方式发生了改变之后，所需要进行的工程投资也相对减少，信息传输不再依赖轨道电路，设备主要集中在室内与机车上，从而实现了投资的降低与故障面的减少；第五，具体有通用性和灵活性，在系统中，只需要保持原有的设备就可以实现双向运行，这样有效的保证了系统的性能和安全，由于系统中采用的是通用组件，所有未来相互独立的子系统升级或者换代时不会对列产的控制产生影响。 3.2通信信号一体化的系统结构及关键技术 从广义上来说，信号系统主要包含四层，从高到低的顺序分别为：第一层，局（部）调度中心，该层的主要作用是进行宏观决策；第二层为分局（局）调度中心，在该层中，包含着许多的结构，主要有调度集中、电力调度、机车调度、车辆调度、设备维修中心；第三层为安全控制设备，主要的作用就是保证安全，车站联锁、道口安全控制等都设置在该层；第四层为最低层，现场的信号机、机车信号等都归属于该层。 四、我国铁路通信、信号系统的发展方向 随着我国高速铁路的跨越式发展，铁路通信信号作为高铁核心技术的重要组成部分，也迎来了高速发展的黄金时期。目前，我国铁路通信信号技术已经迈上了新的台阶，尤其是通过引进吸收国外先进技术、我国已研发出了CTCS、TDCS、等一大批有自主核心技术的铁路通信、信号控制系统，在利用计算机、控制技术方面取得了长足的进步。中国高速铁路的发展需求决定了铁路通信信号的发展方向，不仅对行车安全保障有了更高的标准，还要求通信信号技术能够实现高速铁路站间接发车作业和区间运行的自动化，提高通过速度与列车密度，大大增强高铁运营效率。 4.1铁路通信的发展方向 （1）大力发展GSM-R技术 目前我国铁路对GSM-R技术应用的还不够充分，如有的线路利用GSM-R技术参与列车运行控制，而有的线路仅将其作为一种进行数据传输的移动通信手段。今后我国应重点围绕客运专线建设，做好对GSM-R移动通信核心网的整体布局规划并加大沿线无线网络的建设，全面推进高速铁路无线通信设备的技术进步。 （2）建设综合视频监控技术平台 为满足安全监控需要，需要建设综合视频监控技术平台，主要应用在几点：对铁路重点线路设备的监控；对客运车站重点区域的监

信号隔离安全栅与信号隔离器的区别

信号隔离安全栅与信号隔离器的区别 一、定义 1、信号隔离器（isolator ）：一般指弱电系统中的信号隔离器，既保护下级信号系统不受上级系统影响和干扰。 2、信号隔离安全栅（safety barrier）：接在本质安全电路和非本质安全电路之 间。将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。安全栅是一种统称，分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅，隔离式安全栅简称隔离栅。 金湖英普瑞电子设备有限公司主营产品有：隔离安全栅，信号隔离器，信号隔离配电器，直流信号隔离器,开关量信号安全栅，电流变送器。同时代理日本横河EJA变送器，横河AXF 电磁流量计，横河DY涡街流量计，罗斯蒙特3051系列变送器,罗斯蒙特248系列温度变送器，罗斯蒙特475手操器。 二、工作原理 1、信号隔离器工作原理：首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。 2、齐纳式安全栅的工作原理 安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。 齐纳管Z用于限制电压。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。 电阻R用于限制电流。当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。 保险丝F的作用是防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限压失效。当超过安全限压值的电压加在回路上时，齐纳管导通，如果没有保险丝，流经齐纳管的电流将无限上升，最终烧断齐纳管，使回路失去限压。 为确保回路限压安全，保险丝的熔断速度要比齐纳管可能被烧断的速度快十倍。 采用图一所示的三冗余齐纳管的安全栅基本限能电路结构，能够确保安全栅在正常工作、一个故障点和两个故障点时均能将安全栅的输出能量限制在安全参数规定的范围之内，从而满足ia级本质安全电路的要求。 3、隔离式信号隔离安全栅的工作原理 与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，基本功能电路如图二所示。回路限能单元为安全栅的核心

铁路电力远动系统抗干扰技术

探讨铁路电力远动系统及抗干扰技术中图分类号：tm712 文献标识码： a 文章编号： 摘要：铁路电力系统肩负着为铁路信号设备可靠供电的艰巨任务，是铁路行车安全的基础。铁路电力远动系统在新建及改造铁路上比较常用的，本文对铁路电力远动系统进行了阐述分析。介绍了我国铁路电力远动系统的组成及特点，分析了铁路电力远动系统的主要干扰因素及远动系统的抗干扰措施。 关键词：铁路电力，远动系统，供电，干扰分析 abstract: the railway power system has the responsibility to railway signal equipment reliable power supply of the task, it is the foundation of the railway traffic safety. railway power far in the new and dynamic system transformation railway are frequently used in this paper, dynamic system of railway power far described analysis. introduced in railway power far dynamic system composition and characteristics, analyzed the railway power far move system’’s main interference factors of the system and far move anti-jamming measures. keywords: railway power, far dynamic system, power supply, interference analysis 1. 铁路电力运动系统简介 铁路电力远动系统是保障铁路行车重要措施。铁路电力远动系统

铁路信号技术及其发展应用

铁路信号技术及其发展应用 当前，对于铁路信号技术人们有不同的理解。有人仅将铁路信号技术解读为为了保证铁路运输过程的安全和设备；有人则将铁路信息技术解读为向行车人标示下达行车条件的命令；还有些人则把铁路信号技术解读为铁路信号就是铁路上一系列如连锁、闭塞设备、信号显示等设备的总称。 从十八世纪二十年代开始，世界上的第一列列车在英国开始运行，当时选择的方法是人工持信号旗骑马在前方引导列车前进的方式。之后一百多年里，铁路技术发生了翻天覆地的变化。中国铁路于十九世纪初期初次在大连---长春线路间开始装设壁板信号机。十九世纪二十年代，色灯信号机第一次投入使用。后来在中华人民共和国成立后，铁路信号技术终于开始了飞速发展。五十年代，在京广线的衡阳车站装设了中国自己设计、自己制造、自己施工的进路继电式集中连锁，此后在全国的铁路线上相继装设了半自动闭塞、自动闭塞、车站电气集中联锁和调度监督等设备，并建成机械化和半机械化驼峰调车场。此外，在北京的地下铁道上还成功地装设了行车自动指挥和列车自动控制系统。 在这一百多年，形成了今天的现代铁路信息系统。它是计算机、现代通信和控制技术三方面在铁路运输过程中的具体应用，在铁路运输的生产过程中，隶属信息与控制学科范畴。它为铁路列车提供了基本的安全保障，这些措施都是建立在以人为主体的基础上的安全保障体系。 一、铁路信息技术的发展历史 在党的十六大胜利闭幕之后，铁道部提出了铁路建设跨越式展规划，即要建设一个发达完善的现代化铁路网，以去适应国民经济发展背景下的总体要求。通过铁路运输的实践，即便是铁路路线、列车、桥梁等设备完好的情况下，也会发生列车冲突和颠覆之类的重大事故。

信号隔离器的工作原理及功能是什么

信号隔离器的工作原理及功能是什么？ 1.工作原理： 首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。 2.功能： 一：保护下级的控制回路。 二：消弱环境噪声对测试电路的影响。 三：抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。 DIN系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。 信号隔离器的主要类型有哪些？ 1.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。 2.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。 3.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，可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火，限流、降压双重限制信号及电源回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额范围内。 信号隔离器安装维护应注意哪些事项？ 由于生产厂家不同，对隔离器的生产工艺、接线定义也不都相同，但使用场合基本相同，所以对产品的防护要求及维护基本相同。 1． 使用前应详细阅读说明书。 2． 作为信号隔离使用时，应将输入端串入环路电路中，输出端接取样回路。 3． 作为隔离配电使用时，应将输入端串入电源电路中，输出端接变送器。 4． 若不正常工作应先检查接线是否正确，注意电源有无及极性反正。 为什么有时PLC接收到的现场信号误差大且稳定性差？ 造成这种现象的原因很多，不同仪表信号参考点之间的电位差是重要因素。由于这个“电位差”造成仪表信号之间产生干扰电流，致使PLC误差大且稳定性差。所以不同设备、仪表的信号有一个共同的参考点是最佳状况。隔离器使输入/输出电气上完全隔离，在PLC模拟接口板形成共同的参考点，达到理想状况问题就解决了。 设计隔离端子的原则是什么？ 需要为每台隔离器都配电源吗？设计要遵循两个原则。第一：外部设备与中央处理系统（例如PLC、DCS）之间要进行电气隔离。第二：外部设备信号（无论是向中央处理系统发送信号的外部设备到还是接收信号的外部设备）之间要实现相互电气隔离。例如要把PLC输出的一路

信号处理及抗干扰技术习题

第10章信号处理及抗干扰技术习题答案 1. 对传感器输出的微弱电压信号进行放大时，为什么要采用测量放大器？ 答：因为测量放大器不但具有很高的放大倍数，而且具有十分稳定的输出特性，符合传感器微弱信号放大的要求。 2. 在模拟量自动检测系统中常用的线性化处理方法有哪些？ 答：线性化方法主要有在模拟量自动检测系统中可采用三种方法：①缩小测量范围，取近似值。②采用非均匀的指示刻度。③增加非线性校正环节。 3. 说明检测系统中非线性校正环节(线性化器)的作用。 答：检测系统中非线性校正环节(线性化器)的作用是是利用它本身的非线性补偿传感器的非线性，从而使整台仪表的输出u0和输入x之间具有线性关系。。 4. 如何得到非线性校正环节的曲线？ 答：一般主要是利用非线性元件或利用某种元件的非线性区域，例如将二极管或三极管置于运算放大器的反馈回路中构成的对数运算放大器就能对输入信号进行对数运算，构成非线性函数运算放大器，它可以用于射线测厚仪的非线性校正电路中。目前最常用的是利用二极管组成非线性电阻网络，配合运算放大器产生折线形式的输入-输出特性曲线。由于折线可以分段逼近任意曲线，从而就可以得非线性校正环节（线性化器）所需要的特性曲线。 5．检测装置中常见的干扰有几种?采取何种措施予以防止? 答：检测装置中常见的干扰有外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声有自然界噪声源(如电离层的电磁现象产生的噪声)和人为噪声源(如电气设备、电台干扰等)；内部噪声又名固有噪声，它是由检测装置的各种元件内部产生的，如热噪声、散粒噪声等。采用的抑制技术主要有屏蔽技术、接地技术、浮置技术、平衡电路、滤波技术和光电隔离技术等。 6．屏蔽有几种型式?各起什么作用? 答：屏蔽主要有静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁屏蔽和驱动屏蔽四种。静电屏蔽能防止静电场的影响，电磁屏蔽能削弱高频电磁场的影响，低频磁屏蔽主要是为了抗低频磁场的干扰，驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。 7．接地有几种型式?各起什么作用? 答：接地有信号地、电源地和保护地三种。信号地主要将信号的零电位接地，电源地是电源的零电位，保护地则是系统的零电平。 8．脉冲电路中的噪声抑制有哪几种方法?请扼要表达它的抑制原理? 答：脉冲电路中的噪声抑制有积分电路、脉冲干扰隔离门和相关量法三种。积分电路的抑制原理是由于脉冲宽度大的信号输出大，而脉冲宽度小的噪声脉冲输出也小，所以能将噪声干扰滤除掉；脉冲干扰隔离门的抑制原理是用硅二极管的正向压降对幅度较小的干扰脉冲加以

安全栅与隔离器的区别

安全栅与隔离器的区别 安全栅与隔离器的区别 隔离器 用于对现场仪表的各类信号调整、隔离，并转换成计算机、DCS、PLC等能接受的标准信号或用户指定的特殊信号。用于从电气上隔离远动设备和运行设备的一种器件，如继电器等。 安全栅 本质安全型防爆仪器仪表的关联设备，在正常情况下不影响测量系统的功能。它设置在安全场所的一侧，当本安防爆系统发生故障时，能将窜入危险场所的能量（电能）限制在安全值以，从而保证现场生产安全。 作为工业现场与控制室仪表之间的信号隔离变送器设备，信号隔离器和安全栅一直发挥着重要的作用，是工业控制系统中重要的组成部分。随着技术的进步，无论是现场的一次仪表，还是控制系统，都发生了变化，信号隔离器和安全栅也需要进一步发展适应更高的要求。飞创仪表总结多年来的实践经验，对产品进行了改进，对隔离器和安全栅的性能进行了提升，以满足市场的需求。新型的隔离器和安全栅在性能和技术指标上都较过去有了更大的进步。 一、模块化的设计保证对市场的快速响应 隔离器和安全栅一般由输入信号处理单元、隔离单元、输出信号处理单元、电源等4部份构成。根据信号的流向在输入或输出单元增加本质安全设计，从而构成隔离器和安全栅。 虽然实际应用中的隔离器和安全栅基本上都是由上述四个单元构成，但输入、输出的类型和数量的不同，组成了种类繁多的型号，为了满足市场的需求，越来越多的型号使得企业的生产负担加重，数量少品种多使得交货周期越来越长，也使得调试检验的成本增加。这些情况已经严重的阻碍了产品的市场推广。针对这种情况，宇通公司通过仔细的分析，采用模块化的设计方法，将隔离器和安全栅划分为七种功能模块，从而比较好的解决了上述问题。模块化的设计方法极大

信号隔离器原理及应用

信号隔离器原理及应用 在工业生产过程中，生成过程的监视和控制中要用到各种各样的仪器仪表，会产生各种各样的信号：既有微弱的毫伏级的小信号，又有数十伏的大信号，甚至还有高达数千伏和数百安培的强信号；既有直流低频信号，也有高频或脉冲尖峰信号；而这些信号都要经过互相传递和输送的过程，因此如何保证这些信号，特别是模拟信号在传输过程中不失真将成为系统调试中必须解决的问题。 具体地说，只有当控制装置和分布在现场的传感器和执行器之间的模拟信号传输无故障并且不失真时，才能保证过程控制安全可靠。尤其是小功率的模拟信号在干扰大的工业环境中传输时受各种外部干扰信号的影响，它们需要一条可靠的传输通道。日常工作经验表明，受设备要求的制约，必须谨慎小心的处理和传输模拟信号。而现场和控制层之间以模拟信号形式传输的测量和控制参数，在传输工程中常处于较恶劣的工业环境中，很可能会造成这些信号的失真。 z造成模拟信号失真的原因 1.接地环路问题：如下图所示，当过程环路中有两处或两处以上接地电阻不相等时，就会产生接地环路，过 程信号就会失真。 要使信号完整而不失真地传输，理想化的情况是所有设备、仪表中的信号都有一个共同的参考点，也就是有一个共同的“地”。只有这样，所有的设备、仪表的信号参考点之间电位差才能为“零”。很显然，不同设备的接地电阻很难保证都相等，接地电阻也会随着传输距离的增加而升高，有时甚至产生高达200V的电位差。 2.测量回路相互连接问题：如下图所示，在这些回路中，参考点要将因为接通多个信号回路而升高。 设备一 设备二 设备三 设备四 U 如上图，在这种相互连接的测量回路中，由于线间电阻的不断增加，必然会引起参考电压的不断升高。

第五章 信号的变换

第五章 中间转换电路 一． 是非题 1.电桥是一个调幅装置，其输出是调幅波。（ ） 2.电桥是乘法器，其输出是调幅波。（ ） 3.直流电桥的平衡条件是R1R3＝R2R4。其电桥灵敏度是供桥电源的函数。（ ） 4.交流电桥达到平衡时条件必须满足4321z z z z =，4321φφφφ+=+。（ ） 5.交流电桥可测静态应变，也可测动态应变。（ ） 6.调幅波是将载波与调制波相乘而获得。（ ） 7.调幅波是频率不变而幅值发生变化的已调波。（ ） 8.调频波是频率不变，幅值也不变的已调波。（ ） 9.调相波是其频率、幅值与其相位都发生变化的已调波。（ ） 10.同步解调指的是解调时所乘的信号与调制时的载波具有相同频率和相位。（ ） 11.调幅过程就是频率搬移“过程”。（ ） 12.电压放大器的连接电缆长度发生变化时，仪器的灵敏度不发生变化。（ ） 13.电荷放大器的作用是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输及放大传感器的微弱信号。（ ） 14.缓变信号经高频调制后才可利用交流放大器。（ ） 15.压电式传感器利用电荷放大器或电压放大器，其测量效果相同。（ ） 16.RC 低通滤波器是一阶系统。（ ） 17.滤波器的带宽表示它的频率分辨力，通频越窄则分辨力越低。（ ） 18.RC 带通滤波器可以看成是低通滤波器和高通滤波器串联组成。（ ） 19.在高频段，恒带宽滤波器比恒带宽比滤波器的频率分辨力高。 20.A／D 转换器作用将数字信号转换成模似信号。（ ） 二． 选择题： 1.直流电桥中，由于接法不同，输出电压灵敏度也不同，_________接法可获得最高灵敏度。 Ａ．全桥 Ｂ．半桥单臂 Ｃ．半桥双臂 2.在动态测量中，电桥的输出量通常利用______。 Ａ．电流量 Ｂ．电感量 Ｃ．电阻量 Ｄ．电压量 3.若提高电桥灵敏度，可采取______。 Ａ．增加应变片的初始电阻值 Ｂ．半桥双臂各串联一片电阻应变 Ｃ．适当提高电桥的电源电压 Ｄ．半桥双臂各串联一片电阻应变片 4.直流电桥同一桥臂增加应变片数，则电桥灵敏度____。 Ａ．增大 Ｂ．不变 Ｃ．减少 Ｄ．变化不定 5.欲保证极矩变化型差动电容传感器工作，传感器两个电容应当连成____电路。 Ａ．电桥 Ｂ．串联 Ｃ．并联 6.由两个电容构成的差动电容传感器与两个电感接成电桥电路。其电桥供压____。 Ａ．交流 Ｂ．直流 Ｃ．交直流 7.调制可看成是调制信号与载波信号____。 Ａ．相加 Ｂ．相乘 Ｃ．相减 Ｄ．相除 8.幅值调制装置实质上是____。 Ａ．加法器 Ｂ．除法器 Ｃ．减法器 Ｄ．乘法器 9.幅值解调过程中，相敏检波器的作用____。

数字隔离器工作原理及应用实例

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/5812990530.html, 数字隔离器工作原理及应用实例 作者：徐华 来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第22期 摘要：讨论了隔离技术的发展，分析了数字隔离器的工作原理，给出了数字隔离器的应用实例。 关键词：隔离；数字隔离器；高频通道；低频通道；传感器；接口 中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)22-772-02 The Working Principle and Applications of the Digital Isolator XU Hua (Xiamen Kerun Electronic Technology Co.Ltd, Xiamen 361006, China) Abstract: Discuss the development of isolation technology, analysis the working principle of the digital isolator, and also give the applications of digital isolators. Key words: isolation; digital isolators; high-frequency channel; low-frequency channel; sensor; interface 1 引言 进行隔离是防止电流在两个通讯点之间流动的一种方法。一般在两种情况下采用隔离：第一种情况是，在有可能存在损坏设备或危害人员的潜在的电流浪涌时。第二种情况是必须避免存在不同地电位和分裂的接地回路的互连。两种情形都是采用隔离来避免电流流过，而允许两点之间有数据或功率传送。隔离应用涉及高电压、高速/高精度通信、或者长距离通信。普通的例子如工业I/O系统、传感器接口、电源/调节杆，发动机控制/驱动系统以及仪器仪表。 2 早期的隔离技术 早期的设计除使用变压器之外，还使用各种模拟隔离放大器，将工厂地面的传感器电路与控制室内的信号处理系统进行隔离。在通道数量有限及信号带宽小的应用中，目前仍在采用这些放大器。隔离放大器虽然具有高可靠性和高精度，但受限于信号带宽50kHz。其老旧的技 术要求最小±4V的电源，不支持目前的3V及以下的低电压应用。此外，其制造过程涉及输入和输出部分单独制作，异常电路匹配的激光微调，以及在两部分间安装隔离电容，使这些器件相当昂贵。 3 多通道隔离

欧洲铁路信号系统概况

欧洲铁路信号系统概况 欧洲是世界上铁路最发达的地区之—。欧洲国家多，国土面积小，各国内部的铁路网很密集。近几年来，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级或者技术改造的同时，在欧盟(EU)委员会和国际铁路联盟(UIC)的推动下，欧洲7大铁路信号公司，如法国的Alstom(阿尔斯通)公司、瑞典的Adtranz公司、德国的Siemens(西门子)公司、法国的Alcatel(阿尔卡特)公司、意大利的Ansaldo(安萨尔多)公司(含法国CSEE公司)、英国WestingHouse(西屋)公司，以及Invensys公司，联合起来为信号系统的互联和兼容问题制定信号标准，并制造了相关的产品： 在较大范围内开发并应用新型计算机辅助铁路运输管理系统； 在进路控制方面，随着区域计算机联锁技术逐步取代陈旧技术，自动化系统得到广泛应用； 在列车防护和控制系统方面，研制了基于通信的列车控制系统(CBTC)； 为了欧洲铁路信号系统的互联和兼容问题，制定了统一的、开放性信号系统标准，从而实现欧洲各国铁路互通运营。 本章根据搜集到的有关欧洲铁路信号系统的论文、报道和技术资料，对它们进行了归纳整理，从列车运行控制系统、欧洲统一先进的列车运行控制系统(即ETCS)、联锁系统、行车指挥系统、高速铁路，以及磁悬浮铁路等方面介绍欧洲铁路信号系统的现状和发展，有关法国、英国和德国的铁路信号系统的详细情况在另外章节专门介绍。 第一节列车运行控制系统 一、种类繁多的列控系统 欧洲有7大铁路信号公司（Alstom、Adtranz、Siemens、Invensys、Alcatel、Ansaldo、WestingHouse，它们都是UNIFE的成员），它们研制生产的列车运行控制系统（ATP/A TC）有十余种，如德国的LZB系列和FZB系列、法国的TVM系列等。这些运行控制系统有的适用于中速铁路，有的适用于高速铁路。在欧洲铁路网上，各个国家的铁路部门使用各自不同的信号制式管理列车的运营。 二、基于通信的列车运行控制系统 近年来，几乎所有欧洲国家铁路都在建立列车运行管理和保证行车安全系统方面寻求新的经济有效的技术方案，其中包括地区性线路。德国铁路和Adtranz公司共同研究制定了无线通信管理列车运行（FFB）地区性线路运营规划，在建立的列车运行管理系统中，几乎全部通过无线通信系统来实现通信服务联系，完全不用地面信号和监督线路空闲的线路设备，保证在任何线路上的列车运行安全。基于通信的列车控制系统（CBTC）按欧洲统一的安全标准设计，系统符合欧洲PrEN50129和PrEN50128标准设计的一体化安全要求（SIL4，安全完善度等级4）。 三、列车控制系统向标准化、统一化发展 目前，欧洲由于种类繁多的铁路信号帛式互不兼容，影响了欧洲铁路跨国运输的效率。在欧盟（EU）和国际铁路联盟UIC的支持下，欧洲铁路制定了统一的列车运行管理系统ERTMS（欧洲铁路运输管理系统），包括欧洲列车运行控制系统ETCS（欧洲列车控制系统）、列车与地面的双向无线通信系统GSM-R和欧洲运输管理系统ETMS。

信号隔离器应用场合及使用原理

信号隔离器应用场合及使用原理 2008/3/6/09:04 1．信号隔离器的作用 （1）地环流干扰 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，他们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号；又有几十伏，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传输相互干扰，造成系统不稳定甚至误操作，出现这种情况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响，还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安全，机壳需要接大地；为了使电路正常工作，系统需要有公共参考点；为了抑制干扰加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差（也就是各设备的共地点不同）因而形成“地环流”、“接地环流”问题是在系统处理信号过程中必须解决的问题。 （2）自然干扰 雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪音则随着太阳活动情况的剧烈变化。自然界噪声主要会对通讯产生干扰，而雷电能量尖蜂脉冲可以对很多设备造成损坏，应该加以避免或降低损坏程度，减少损失。 （3）人为干扰 电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定功能，例如，无限通信、雷达或其他功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备（电机、变频器）频繁开关，他们也会造成一些容性、感性的干扰，也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合，肯定会有电磁干扰存在。数字脉冲电路就是一种典型的干扰源，随着电子技术的广泛应用,电磁污染情况会越来越严重. 2.解决各种干扰的方法 首先干扰的三要素是干扰源、敏感源和耦合路径，这三要素缺少一个，电磁兼容问题都不会存在。因此要从这三要素入手。找出最方便的解决方法，一般干扰源和敏感源是没办法解决的，通常是从耦合路径想办法，也是最常用的方法。如加屏蔽、加滤波等手段。而处理环流最常见也最为麻烦，现在以此为探讨话题。 （1）第一种方法；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。

信号隔离器的原理以及分类

信号隔离器的原理以及常见分类 浅谈关于隔离器的一些常见以及常用的知识： 首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。 功能： 一：保护下级的控制回路。 二：消弱环境噪声对测试电路的影响。 三：抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。 KLG系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。 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，可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火，限流、降压双重限制信号及电源回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额范围内。 由于生产厂家不同，对隔离器的生产工艺、接线定义也不都相同，但使用场合基本相同，所以对产品的防护要求及维护基本相同。 1．使用前应详细阅读说明书。 2．作为信号隔离使用时，应将输入端串入环路电路中，输出端接取样回路。 3．作为隔离配电使用时，应将输入端并入电源电路中，输出端接变送器。 4．若不正常工作应先检查接线是否正确，注意电源有无及极性反正。 在平常的生产过程中你是否经常使用隔离器呢？你能区别有源与无源隔离器的特点么？你能做出好的决定：在哪里是使用有源的？在哪里使用无源的？现在就给大家讲解一下关于信号隔离器的问题。在工业现场，在距离较远的电气设备、仪表、PLC控制系统、DCS 系统之间进行信号传输时，往往存在干扰，造成系统不稳定甚至误操作。除系统内、外部干扰影响外，还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备的接地处理问题。一般情况下，设备外壳需要接大地，电路系统也要有公共参考地。但是，由于各仪表设备的参考点之间存在电势差，因而形成接地环路，由于地线环流会带来共模及差模噪声及干扰，常常造成系统不能正常工作。一个理想的解决方案是，对设备进行电气隔离，这样，原本相互联接的地线网络

信号隔离模块(信号隔离器)

DATA-8205 信号隔离模块主要用于对工业设备的RS232/RS485通信接口的隔离保护，通过模块内部电路的电气隔离，可有效避免地线回路电压、浪涌、感应雷击、静电、热插拔、电磁干扰等因素造成的设备损坏。 设备特点： ◆工业级电磁隔离，能够提供高达2500Vrms的隔离电压。 ◆完整的保护方案能使RS-232/RS-485设备安装于任何复杂的工业环境而免除静电、雷击、电磁和浪涌对设备的干扰或损坏。 ◆用户可自主设定隔离串口类型。 ◆全透明通信，无须调试、即插即用。 ◆通信波特率自适应。 ◆体积小巧，安装方便。 产品型号DATA-8205 符合标准EIA/TIA RS-232C、RS-485国际标准 工作方式自定义串口类型 波特率300bps ~ 57600bps自适应 信号隔离2500V 电源隔离非隔离 传输介质双绞线或屏蔽线 工作电源9 ~ 30VDC宽压输入 响应时间≤ 10nm 安装方式DIN导轨安装（35mm） 适用环境即插即用 工作环境-40℃到 85℃，相对湿度为5%到95% 外壳材质工程塑料 外型尺寸100x25.4x74mm

DATA-8301 信号隔离模块是工业级电流信号隔离分配器，采用磁隔离技术保证隔离器的隔离功能:输入、输出、电源之间全隔离，能够屏蔽现场各种干扰信号和有害信号，同时保证输出信号不衰减，提供高精度信号。采集现场各类一次传感器或其他仪表输出的直流信号后，经隔离、抗干扰处理后输出，使得检测和控制回路信号的安全性和抗干扰能力大大增强，提高系统可靠性。 设备特点： ◆采用高精度采集芯片，精度高。 ◆兼容性强，可接入各种4~20mA输出的变送器及仪表。 ◆具备两路电流输入、两路隔离电流输出，可为变送器和仪表提供DC 12V/24V供电电源。 ◆体积小巧，标准DIN35导轨安装，节省空间、安装简便。 产品型号DATA-8301 工作电压：10V～30V DC 负载能力：0~250Ω 消耗功率：≤2W 工作精度：±0.2% 隔离耐压：1500VDC 绝缘电阻：>100MΩ 响应时间：200μS 电磁兼容：IEC61000-4-4：1995 环境温度：-30℃~ 85℃ 环境湿度: <90% 无结露

国内铁路信号技术发展及趋势

国内铁路信号技术发展及趋势 铁路运输与其他各种现代化运输方式相比较，具有受自然条件影响小、运输能力大，能够负担大量客货运输的显著特点。迫于运输市场愈演愈烈的竞争，各国铁路部门都在积极采取铁路新科技来提升铁路的运输能力。而在实现高速、重载运输的同时，要保证列车的行车的安全，就不能不提到铁路信号。铁路信号设备是保证列车行车安全的重要基础设备，其技术水平发展直接影响到了行车安全水平和铁路运输效率。 1.铁路信号的定义 铁路信号是用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向铁路行车人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的指示和命令等信息。铁路信号是铁路运输系统中，保证铁路行车安全、提高区间和车站通过能力以及编解能力的手动控制及远程控制的技术和设备的总称；是在行车、调车工作中，用于向行车人员指示行车条件而规定的符号；是显示、联锁、闭塞设备的总称。 2.铁路信号作用及发展历程 铁路信号的最主要的功能就是保证铁路行车安全。 随着列车运行速度的不断提升，从最初的人持信号旗、骑马前行、引导列车前进；到逐渐发展的球形固定信号装置、电报信号、连锁机、轨道接触器、自动停车装置；到后来出现的车内信号、调度集中控制、行车指挥自动化等设备。 每一次铁路速度的提升就会要求一种新型铁路信号的出现；每次铁路信号的革新，就会给铁路运输带来一次质的飞跃。随着铁路信號技术的发展和铁路信号的广泛应用，铁路信号的发展也成为提高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效益的一种现代化技术手段。 3.铁路信号的组成

3.1信号控制设备 信号控制设备是指信号联锁系统，是保障铁路运输安全的核心，是铁路信号中最重要的组成部分。信号控制设备通过信号传输设备接收和发送不同的信息，经由联锁关系来控制信号设备及各种信号的显示。 3.2信号显示设备 信号显示设备指接收来自于信号控制设备的信息，通过信号机，机车信号，控制台、显示器，音响等设备，采用声、光等信息，来实时反应列车和相关信号设备状态的铁路信号设备。 3.3信号传输设备 指服务于信号控制系统与信号显示系统之间，进行各种信息互通的传输设备及媒介。 3.4信号防干扰措施及设备 指为防止信号被其他因素干扰而产生错误的信号显示而设立的防干扰设备及措施。 4.国内铁路信号技术及发展趋势 4.1信号控制设备的技术发展 信号控制设备中的核心是联锁系统。 国内联锁系统发展主要历经了早期的继电器联锁，90年代时期的计算机联锁加安全型继电器执行形式的控制系统，以及目前在广泛推广的计算机联锁系统。 计算机联锁除了自身的联锁系统管理之外，还可以向旅客服务系统、列车运行监督系统以及列车指挥系统等提供信息，加快铁路运输管理的一体化的实现。随着计算机技术的迅速发展，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术日趋成熟，我国的计算机联锁也逐步开始由计算机联锁加安全型继电器控制型向全电子计算机联锁转变。 全电子计算联锁系统是基于未来铁路及城市轨道交通联锁设备集成度高、安装速度快、维护方便的使用需求而研制；具有模块化程

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理 光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。 光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。自由空间型光隔离器相对简单，装配时偏振片和旋光片均倾斜一定角度（比如4°）以减少表面反射光，搭建测试架构时注意测试的可重复性，其他不赘述。下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。 最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入PMD，因此相应出现PMD 补偿型Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽获得更高隔离度。 下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。 1) Displacer 型光隔离器 Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。正向光从准直器1入射在Displacer1 上，被分成o光和e光传输，经过半波片和法拉第旋光片后，逆时针旋转45 +45 =90 ，发生o光与e光的转换，经Displacer2合成一束耦合进入准直器2；反向光从准直器2 入射在Displacer2 上，被分成o光和e光传输，经过法拉第旋光片和半波片后，逆时针旋转45 -45 =0 ，未发生o光和e光的转换，经Displacer1 后两束光均偏离准直器 1 而被隔离。 Displacer 型光隔离器的缺点是，为了满足隔离度要求，反向光路中的两束光需偏移较大距离，可参考图2（a），而双折射特性较好的钒酸钇Displacer 晶体，其长度与偏移量

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究 发表时间：2019-06-21T16:03:58.057Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：刘磊 [导读] 作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。 中铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉市 430074 摘要：作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。另一方面，高速铁路采用的综合接地方式、共用的接地钢轨使得电磁骚扰传输耦合途径错综复杂，这些均对高速铁路信号系统的抗电磁干扰提出了较高挑战，由此可了解本文研究具备的较高现实意义。 关键词：高速铁路；信号系统；抗电磁干扰技术；研究 1高速铁路信号系统抗电磁干扰技术措施 1.1基本抑制措施 高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术措施一般由三个方面入手，以高速铁路车载信号系统为例，具体的抑制措施如下：①骚扰源：高速铁路的电磁噪声在1.88~2.6GHz频段基本不会对设备的孔缝、信号端口、电源线端口造成影响，设备的天线端口也不会受到影响，因此仅需要考虑实际工程中的具体设备以采用针对性措施。②耦合途径：需考虑电缆的合理布线和接地，并保证不同类别的电缆间隔敷设，不同类别电缆之间的最小距离应遵循（表1）规定，同时保证电缆间互为直角；如出现不同类别间电缆最小距离无法满足情况，需设法将电缆隔开，一般采用连接整体屏蔽、金属电缆槽、金属板、金属管的方式，在信号电缆和电力电缆共存情况下，还需要重点关注电路馈线与回流电缆的敷设距离，保证二者尽可能拉近，将在接近导电的机车结构处安装电缆能够有效抑制电缆的发射场，一般情况下电缆屏蔽层需接地，且需要关注机箱屏蔽，机箱孔缝尺寸需满足最小波长要求，必要时可通过安装金属密闭塾片、导电性填料进行改善，接地线应短而宽并与接地面实现可靠搭接，电缆合理的接地和布线可有效提升其抗电磁干扰能力。③敏感设备：信号设备的电磁兼容性也需要得到重视，由于高速铁路车载信号系统本身属于敏感设备，该设备本身的防护措施必须得到重视，这种重视需体现在设计层面。具体来说，通信系统在设计阶段应选择适当的接收电平，电磁兼容设计需使用，浪涌防护器件设置电压限幅环节，瞬变电压抑制器、压敏电阻、硅雪崩二极管、放电管均属于常用的浪涌防护器件，此种措施下冲击电流可得到较好抑制（如雷电、变电所过流保护开关瞬时开闭引发的相关现象）。 表1 不同类别电缆之间的最小距离 同样以车载信号系统为例，其处理流程可概括为：“故障现象分析→现场实际测试→干扰耦合途径验证→敏感设备分析→抗干扰措施实施→验证试验”，通过列举可能导致故障现象的因素、选择针对性较强的仪器设备、围绕典型干扰传输耦合途径开展分析、建立被干扰信号系统电磁抗扰度模型，即可完成高质量的电磁干扰故障处理，最终合理应用抗干扰措施并验证其有效性，即可有效解决电磁干扰导致的故障问题。为取得优秀的高速铁路信号系统抗电磁干扰效果，一般需同时应用屏蔽、接地、滤波技术，但如果三种技术存在应用不当情况，则很容易引起更为严重的电磁干扰问题，因此必须保证抗干扰措施应用的针对性、定制性，并从整个系统角度思考问题，避免解决问题的过程引入新的电磁干扰耦合，结合故障实际和相关经验属于其中关键，这些必须得到相关业内人士的重点关注。 2实例分析 2.1故障现象分析 为提升研究的实践价值，本文选择了某高速列车作为研究对象，在通过某一位置时，该高速列车出现了ATP（车载自动列车防护系统）和多次报人机交互单元DMI出现通信超时故障，结合故障现象开展分析，技术人员初步确定了电磁骚扰源及其耦合途径，具体判断如下：①由于DMI临近的弱电设备未出现类似故障（通信超时故障报警时），因此可初步判断空间的辐射电磁场骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。②与DMI共用电源的弱电设备未出现类似故障，因此来自电源线的传导电压/电流骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。③ATP与DMI间的Profibus总线平行于220V交流输电线平行走线，且长度为23m，电压骚扰信号进入Profibus总线因此获得可行性较高的方式，即线间的容性耦合方式，ATP与DMI之间的数据传输也很容易出现误码故障，因此可初步判断信号线的传导电压骚扰为干扰源。 2.2敏感设备分析 图1为车载ATP系统基本结构图，结合该图不难发现，主机柜内的设备主要有JRU单元、BTM单元、DC/DC电源、车载电台、ATP核心运算单元，主机柜外则安装有天线、速度传感器、DMI单元等设备，ATP与DMI间的数据传输采用Profibus总线，设备的连接采用菊花链结构，在ATP核心运算单元支持下，总线可实现间隔性的DMI状态查询，必要时需上报DMI通信超时故障，如出现多次无法收到响应数据包的