电量隔离传感器的工作原理及应用

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1、题目电量隔离传感器的工作原理及实际应用学院专业班级姓名学号指导教师职称副教授2011年11月12日教务处制电量隔离传感器的工作原理及应用摘要：电量隔离传感器/变送器可以对现场的大电流、高电压、功率、频率、相角、电角度等电参量进行隔离测量和变换，也可以对各种微弱信号(如各种桥路信号)进行隔离放大和变换，将其调理后，变换成符合国际通用标准的电压、电流、频率等模拟信号或变换成数字量、开关量状态等信号输出。这些输出信号可以和传统的指针式仪表相接，也与现代的数字式自控仪表、各种A/D转换器以及计算机系统直接配接，从而可以形成一个高可靠的

2、工业检测(监测)或控制系统。由于电量隔离传感器在应用中，用户不需做二次开发工作，高电压或大电流信号可以直接接入产品，（通过端子、插针输入或穿孔方式输入），就可以得到相应的输出信号。因此电量隔离传感器作为信号调理、隔离和变换功能摸块，是工业控制和数据采集系统中比较理想的变送器产品。关键词：电量隔离传感器；电流；电压；互感器；电阻前言随着科学技术的不断发展，工业控制或检测(监测)系统对电量隔离传感器的要求也越来越高，特别是在产品的稳定性、检测精度和功能方面。由于数字化产品不论其性能还是功能，如非线性校正和小信号处理方面，模拟产品是

3、不可比拟的。因此，电量隔离传感器的数字化是一种必然趋势。具有传感检测、传感采样、传感保护的电源技术渐成趋势，检测电流或电压的传感器便应运而生并在我国开始受到广大电源设计者的青睐。电量隔离传感器/变送器是针对工程中的电量检测(监测)，提高系统的整体抗干扰能力，而研制开发的一种小体积、高性能的电量测试部件(产品)。本论文主要讨论WB型电量隔离传感器的工作原理及他的实际应用。1工作原理1.1检测原理由于电量隔离传感器产品的被检测对像主要是电流和电压信号，所以下面主要介绍电流和电压信号的检测原理。1.1.1交流信号检测原理　　交流信号

4、又分为交流电压和电流信号。图1为交流电流信号的检测原理框图，图2为交流电压信号的检测原理框图，由CT和PT对信号进行隔离，电流为穿孔输入方式，电压为端子接线输入方式。其中，CT为电流互感器，PT为电压互感器，输出一般为（0~5）V或（4~20）mA。　1.1.2直流信号检测原理直流信号分为直流电压和直流电流，直流电流一般是通过电阻取样，直流电压一般用电阻降压处理。由一个隔离电源向前置放大器供电，隔离原理常用的有两种方案，一种是采用线性光耦隔离技术，一种是采用调制解调技术。　　由上述原理框图可以看出，不论是交流信号还是直流信号，

5、输入输出都是完全隔离的，一般，现场输入信号都是大电流、高电压或是微小信号，这样电量隔离传感器就可以把现场信号与低压数据采集系统完全隔离，避免系统受到强信号的干扰，从而提高系统的可靠性。1.2.1特性参数1.精度等级：0.1,0.2,0.5；2.线性范围:0～120%标称输入；(加输出限幅保护时除外) 3.响应时间:跟踪电压输出≤15μS，其他型式输出≤300mS； 4.输入频响:25Hz～5kHz； 5.负载能力:直流（或交流）电压输出≥5mA，直流电流输出≥6V，频率≥15mA； 6.辅助电源:±12V/+12V/+24V；

6、 7.静态电流:3mA～8mA（单路）； 8.隔离电压:≥2500VDC； 9.温度范围：商业级产品：0℃～+50℃，工业级产品：-25℃～+70℃； 10.输入过载能力:    电流传感器：20倍标称输入电流，持续1ｓ，间隔300ｓ，重复5次不击穿；    电压传感器：2倍标称输入电压，持续1ｓ，间隔10ｓ，重复10次不击穿； 11.输入标称值范围:电流输入：1mA～400AAC，电压输入：10V～500VAC； 12.输出标称值：跟踪电压输出：3.5V，5V；直流电压输出：0～5V，0～10V，1V～5V；直流电流输出：0

7、～20mA，4mA～20mA；频率输出：0～5kHz，0～10kHz，1kHz～5kHz。 1.2.2工作原理 WB系列传感器采用模块化电路结构，主要由电流测头1（或电压测头2）、采样电路3、定标放大器4、专用厚膜集成转换器5、6、7组成。 被测电流信号IX（或被测电压信号UX）经电流测头1（或电压测头2）隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号（交流电压），再经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出VG；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出VZ。VZ输出经V/I转换器

8、6后形成直流电流输出IZ；VZ输出经V/F变换器7后形成频率输出FK。只有输出跟踪电压VG的产品才使用正负电源（+E、-E），其它产品只使用单一正电源。图中电流测头1和电压测头2是本系列产品的关键部件，属于精密互感器系列，承担隔离和线性变换的双重作用，改变电流测头规格或改变电