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测量接地信号
发布时间:2012-12-20   点击次数:2343

测量接地信号最好采用差分或NRSE测量系统。如果采用RSE测量系统,将会给测量
结果带来较大的误差。图 7.24 展示了用一个RSE 测量系统去测量一个接地信号源的弊端。
在本例中,测量电压是测量信号电压和电位差之和,其中电位差是信号地和测量地之间的
电位差,这个电位差来自于接地回路电阻,可能会造成数据错误。一个接地回路通常会在
测量数据中引入频率为电源频率的交流和偏置直流干扰。一种避免接地回路形成的办法就
是在测量信号前使用隔离方法,测量隔离之后的信号。
如果信号电压很高并且信号源和数据采集卡之间的连接阻抗很小,也可以采用RSE 系
统,因为此时接地回路电压相对于信号电压来说很小,信号源电压的测量值受接地回路的影响可以忽略。
可以用差分、RSE、NRSE方式测量浮动信号。在差分测量系统中,应该保证相对于测
量地的信号的共模电压在测量系统设备允许的范围之内。如果采用差分或NRSE测量系统,
放大器输入偏置电流会导致浮动信号电压偏离数据采集卡的有效范围。为了稳住信号电压,
需要在每个测量端与测量地之间连接偏置电阻,这样就为放大器输入到放大器的地提供了
一个直流通路。这些偏置电阻的阻值应该足够大,这样使得信号源可以相对于测量地浮动。
对低阻抗信号源来说,10~100 kW的电阻比较合适。
如果输入信号是直流,就只需要用一个电阻将(-)端与测量系统的地连接起来。然而如
果信号源的阻抗相对较高,从免除干扰的角度而言,这种连接方式会导致系统不平衡。在
信号源的阻抗足够高的时候,应该选取两个等值电阻,一个连接信号高电平(+)到地,一个
连接信号低电平(-)到地。如果输入信号是交流,就需要两个偏置电阻,以达到放大器的直流偏置通路的要求。
总的来说,不论测接地信号还是浮动信号,差分测量系统都是很好的选择,因为它不
但避免了接地回路干扰,还避免了环境干扰。相反的,RSE 系统却允许两种干扰的存在。
在所有输入信号都满足以下指标时,可以采用RSE测量方式:输入信号是高电平(一般要超
过 1 V);连线比较短(一般小于 5 m)并且环境干扰很小或屏蔽良好;所有输入信号都与信号
源共地。当有一项不满足要求时,就要考虑使用差分测量方式。
另外,需要明确信号源的阻抗。电池、RTD、应变片、热电偶等信号源的阻抗很小,
可以将这些信号源直接连接到数据采集卡上或信号调理硬件上。直接将高阻抗的信号源接
到插入式板卡上会导致出错。为了更好的测量,输入信号源的阻抗与插入式数据采集卡的阻抗应该相匹配。