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3 讨论
3·1 基于探测器的相对测温灵敏度的考虑
待测温度每变化1 K时,号电平的变化量(本文即P1或P2的变化量)称为系统的温度灵敏度S[8,9]。即
不失一般性,同时也为简单起见,以反射镜不起作用时的情况(P1)为例进行讨论。此时探测器输出的电号的强度V(T)可写成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲线如图3所示。由图3可以导出,在λT=2 898μm·K附近,系统正好工作在Sr~λT曲线的峰值区域。这就是说,对PIN硅光电二极管而言,只要待测温度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探测器的输出号就处于灵敏区域。亦即,只要被测温度有小的变动,就能引起Sr较大的变化。显见,采用PIN硅光电二极管作光接收器件,肯定能满足测温范围的高温段对测温灵敏度的要求。
3·2 基于探测器的温度分辨率的考虑
据式(1),在极窄的波段内,当待测温度改变ΔT时,容易导出系统接收到的辐射能的变化时,才能引起探测器的响应。式中,VS/VN为噪比,在推算系统的温度分辨率时,取VS/VN=1;Δf为后续的选频放大器的带宽。将式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考虑极限情况,可以导出
上式中的ΔT即为探头的温度分辨率。
下面进行定量分析。对于实际的测量环境,取大气的衰减系数τ0=0·85,光学系统对光的总透过率τλ=0·50,调制盘的调制系数η=0·80、PIN光电二极管的探测率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、灵敏元面积A=5 mm×5 mm[10],选频放大器的带宽Δf=10Hz,光学系统的焦距f′=15 cm,通光口径D=10 cm。为分析上的方便,同时也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入计算。在不同的待测温度下,由式(17)作出的探测器的温度分辨率随波长的变化曲线,如图4所示。
由图4显见:(1)探测器的温度分辨率随系统工作波长的增加而变高。例如,对于T=773 K而言,λ=0·60μm时,系统的温度分辨力ΔT=1·662 K,显然不符合要求。但当λ=0·80μm时,ΔT=0·004 K,显然符合要求;(2)当待测温度足够高时,例如待测温度T=923 K,λ≥0·70μm的波长都能满足要求。
3·3 基于抑制光路中选择性吸收气体吸收影响的考虑
目前隔离技术主要有磁隔离和光隔离两大类。从技术难度来看，磁隔离比光隔离技术复杂、难度更高。但是，采用磁隔离技术，产品设计可以根据产品技术指标的要求选用合适的产品设计方案，在产品的线性、精度、功耗等技术指标上可以根据产品的要求灵活设计实现要求。而对于光隔离的产品，在产品的线性、精度、功耗等方面只能依赖元器件厂家所提供光隔离元器件的技术指标。产品设计人员为达到一些技术指标可以使用的手段很少，也不可能超过厂家提供的元器件技术指标。另外，光隔离的功耗较大，导致产品的总功耗大、发热量大，产品的精度、功耗、稳定性与磁隔离产品相比都有较大的差距。光隔离元器件也不能应用于无源隔离。总的来讲，磁隔离比光隔离更具有先进性。
选型方法
隔离器的选型应该根据现场仪表、控制系统或二次仪表的接口进行，目前自动化行业输入/输出号的标准为：4～20mADC或者1～5VDC，当然也有一些特殊的输入/输出号。
按照仪器仪表的接口分为：号隔离类；一入多出隔离类；配电类；一入多出配电类；温度隔离变送类；无源隔离类；二线制隔离类；二线制配电类；二线制温度隔离变送类等类型。
用户可以根据据现场仪表、控制系统或二次仪表的接口自由的选用。
技术指标
在隔离器选型时除了要确定隔离器的功能、适应前后端接口外，还有精度、输出纹波、温度漂移、功耗、响应时间等许多参数需要用户谨慎选择。
精度
隔离器的精度是非常重要的参数，精度的高低直接关系到隔离器能否正常使用。隔离器的精度体现了隔离器的设计、制造水平。我们公司的生产的隔离器除小号、小量程等特殊输入号的隔离变送器精度为±0.2%以外，其余的精度均为±0.1%。用户在选用时应该选用精度高的产品。
输出纹波
对隔离器精度产生影响的参数还有输出纹波。输出纹波的产生是由于隔离器使用DC/DC电路对隔离器的工作电源进行隔离给隔离器内部电路供电，输入号也要先使用DC/DC电路调制成交流号然后经过隔离部分电路进行号隔离，隔离后的号经解调后再转换成直流号输出。以CPU为核心的隔离器也存在脉冲号。隔离器内部存在的这种高频的交流分量，就是产生输出纹波的原因。这些高频的交流分量它们的频率一般都有几百KHZ、谐波较多，对号的污染很难完全。如果输出纹波较高，控制系统模拟量输入模板采集到号的误差就大，对于高速输入的模拟量输入模板更是如此。所以选择隔离器时应要求输出纹波的峰-峰值越小越好。我
温度漂移
温度漂移是由于隔离器工作时产生热量，导致隔离器内所使用的电子元器件性能指标下降造成隔离器的输出值发生变化。选择隔离器时应要求温度漂移的值越小越好。为了防止温度漂移，隔离器应进行了低功耗、功耗设计，使得隔离器工作时本身的发热量很小甚至于不发热，这样就能防止因产品工作时发热引起所使用元器件的性能指标下降，防止造成温度漂移。
低功耗
功耗是指隔离器工作时所消耗的电能。它涉及到产品在工作时的发热量，这个参数与隔离器的使用寿命、可靠性和隔离器的外形、安装方式都有密切的关系。在选用隔离器时应选择功耗低的产品。我们公司在隔离器的电路设计上采用了多项获得发明专利的新技术，这些新技术是：输出部分可以根据负载的大小动态调整输出功率的自适应负载技术；隔离部分的电流互感功率补偿技术；电源部分的参数式开关稳压电源技术。目前我们公司隔离器的功耗只有目前世界品牌产品功耗的一半以下。
若产品的功耗大，在产品工作时产生的热量就大，造成产品壳体内的温度高。组成产品的电子元器件长期的处于高温环境下，会导致运算放大器参数蜕变﹑电阻阻值变化﹑电容漏电增大等。这些问题将使产品性能下降，甚至导致产品故障、失效。
为了节约控制系统的控制柜、电源、接线端子、连接线和人工成本等工程费用，用户在选用时应该选用低功耗的产品。
响应时间
隔离器功能
1.保护下级的控制回路。
2.消弱环境噪声对测试电路的影响。
3.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。
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。
主要类型
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号的仪表之间互不干扰，提高电气性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压号，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号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。
3、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号隔离功能，同时还需要具有火花防爆的性能，可靠地遏制电源功率、防止电源、号及地之间的点火，限流、降压双重限制号及电源回路，把进入危险场所的能量限制在定额范围内。
号隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
注意事项
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。
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