信号隔离器是什么，具体有何作用？

信号隔离器，也叫信号隔离开关，是一种在电气工程领域中用于隔离交流、直流、射频等信号的仪器仪表。它是由输入和输出部分组成的一种电路，在测量输入端或输出端同时安装有电压、电流等传感器。由于传感器是连接到电源上使用的元件，在对传感器的接线时要注意不要把所有线都接在同一个相线上。信号隔离器是把交流、直流、射频等信号通过开关连接起来的一种设备，它可以将这些信号单独隔离。所以在电气工程中使用的是这种设备。信号隔离器适用于各类交流电路中测量各种参数时进行分接。它由一个控制盒（又称“隔离模块”）和一块可编程控制器（PLC）组成，它具有一个或多个开关，可以用来连接不同的分接器件。

一、信号隔离器有哪些用途？

隔离输出端，一般是被测信号源（如交流电压、电流、机械振动、静电等）与被测信号源（电磁铁、交流发电机以及其他有干扰信号的设备等）的接口，在连接时要注意不要把两个接口分别接好，要分别接好一个或者多个。

一般情况下，我们用“隔离模块”来连接不同的接口。也可以“信号分离开关”（隔离元件）来实现隔离功能。比如，一台“信号隔离开关”可以连接一个传感器，也可以连接一个继电器触点和多个继电器触点。

一般情况下，我们都是用“隔离模块”来将两个通道中的信号和干扰进行隔离，从而达到更好的测量效果。因为现在许多设备在设计时都会考虑到电磁干扰问题，所以很多设备都是用到了“信号隔离器”来进行测量的。

1、隔离输出的作用

信号隔离器，顾名思义就是把被测信号源和测量输入端的信号进行隔离的。那么“隔离输出”到底是什么意思呢？

一般情况下，我们在测量一个电位器的时候，通常都是通过“隔离输出”来进行测量的。当测量一个电位器时，我们通常都是用“隔离输出”来对被测设备中的信号源进行隔离，从而避免信号被干扰，或者使测试结果误差过大。当然，有的时候可能会用到一些特殊要求的产品中也会用到“隔离输出”。比如：在测量电位器时，往往需要对其输入端进行“滤波”处理；而对于测电位器输入端的电流信号来说，一般情况下在测量一个电位器时不可能同时接两个电源。

2、“信号隔离器”的基本原理

信号隔离器，就是通过“信号分离开关”将被测的信号源和接收的信号源进行有效隔离，从而达到减小测量误差的目的。我们要把“隔离开关”接到被测设备上，就需要把“隔离开关”与“被测信号源”连接在一起。我们将“隔离开关”通过“电缆线盒”连接到“被测设备”上，就可以了。如果需要将“隔离模块（信号分离开关）”接在被测设备的输出端，就需要把两个通道中的信号和干扰进行隔离了。例如，一台传感器（可编程逻辑控制器）可以用一个电流互感器和一只电压互感器来实现输入信号和输出测量电路的连接。而一些机械传感器则可以通过一个机械机构，比如继电器等来实现不同电压端的输出，从而实现不同电流输出。

二、信号隔离器的工作原理

信号隔离器通常由一个控制盒（又称“隔离模块”）和一个 PLC组成，它的工作原理是将被测信号进行分接，然后通过 PLC进行控制。如果是被测的数字量信号，则需要输入电路把数字送到 PLC后进行转换，然后才能由计算机直接测量。这一过程就形成了一个多路数字输出回路，这些输出可以通过串口直接输入到监控系统中的计算机（或其它工业控制设备）中。

当信号隔离器接入到测量电路后，这些输入信号就可以被隔离开来，从而避免了由于人为因素对测量结果的影响。同时由于数字被控量使用 PLC来控制的，所以当现场仪表出现故障时能自动进行切换工作。当有较大干扰（如射频、电磁场）时系统也能自动切换工作状态。为了保证各种不同量程（如示波器）的测量精度要求，信号隔离器还能通过设置不同的量程来满足需要：有的隔离器还能设置不同的量程来满足需要；有的则只允许一个不同的频率。

1、分接信号

信号隔离器在分接信号时，需要将被测信号和输入信号进行分接。在数字量输入的场合，如果将被测电路和测量电路中的被测电路分别进行分接的话，那么数字量信号会因为被测电路中的干扰而导致测量结果偏差。如果分接了测量电路和控制盒所需要的数字量信号，那么就会使数据误差增大。

因此，为了保证所测数据的精度需要将输入电流、电压、阻抗等模拟量或数字量变送至数字化仪表进行测量；如果还将被测电压、电流等控制盒所需要的模拟量或数字量变送至数字化仪表进行测量那么就会导致仪表系统中的控制信号不能在数字量系统之间传递，导致无法直接测量到被测参数。所以在对被测信号分接之前，还需要对被测信号进行必要的分接。通常情况下，分接之前首先需要对被测电参数进行分接：

（1）将被测量点和监控控制点之间的直流电变换成交流电；

（2）将被测量点和监控控制点之间直流电变换成交流电；

（3）将交流电位变换成标准直流电位；

（4）在标准直流电位下用“V”形符号表示，如果在此符号下无法通过分接得到理想电流，则可以在此符号下用一个电压V进行表示。

2、量程设置

通过设置量程，可以对隔离器的输出信号进行隔离或放大。通过测量隔离器输出的信号可以得到被测量值和频率。如图2所示，当将数字量输入信号转换为模拟量输入时，被测数据的大小由测量系统所允许的最大范围决定；当将数字量输出信号转换为模拟量输出时，被测数据的大小则由测量系统所允许的最小范围决定。为了保证对不同被控量程测量精度要求，信号隔离器通常采用分接方式将输入数字量信号分接到隔离模块中，这样就可以在保证被测数据不会受到干扰的前提下实现高精度测量。但是由于分接方式只能允许一个频率，所以在不同量程下隔离器输出会存在一定程度上的误差；而且当测量范围很大时，当分接方式不能有效地起到隔离作用时（例如示波器）往往无法将被测信号进行有效地放大，从而降低了测量精度。

三、常用的信号隔离器参数及选择要点

（1）隔离电压：可选择的电压范围一般为1~2V，但有时也有选择到3V的。通常选择时，可根据被测系统要求的输出阻抗，选择额定值。

（2）隔离电流：一般情况下，输入电流应大于分接电阻的3倍；但在某些场合，信号隔离器输出电流要小于或等于该输入电压。

（3）频率：信号隔离器与测量设备（如分接开关等）之间的频率必须符合仪器仪表的标准要求，一般采用A/D转换。

（4）隔离电压：通常采用A/D转换为数字模拟量。