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Q: 在构建测试、监控系统时,什么情况下需要考虑隔离?
以下情况下需要考虑隔离:
  • 与危险电压邻接
  • 可能产生瞬态电压的工业环境
  • 存在共模电压或不稳定地电位的环境
  • 电气噪声环境,如存在工业电机
  • 瞬态敏感的应用,必须避免在测量系统中出现电压尖峰
工业测量、过程控制、及自动化测试是存在共模电压、高瞬态电压、及电气噪声的典型应用。具有隔离的测量设备能够在严酷环境下提供可靠的测量。针对与患者直接接触的医疗设备,隔离能够有效避免设备中瞬态功率的传输。

根据用户对电压及数据率的要求,隔离测量可以有多种选择。用户可选择用于笔记本、桌面PC、工业PC、PXI、平板PC、及cPCI的插入式板,它具有内置隔离或外置信号调理。用户也可通过可编程自动控制器(PACs)及USB测量系统来实现隔离测量。

Q: 实现隔离有哪几种方法?
隔离要求信号通过隔离阻障传输,不能有直接电气连接。常用的非接触式信号传输器件有发光二极管(LED)、电容、电感等。此类器件的基本原理即是最常见的三种隔离技术:光电、电容及电感耦合。
1,光电隔离
LED能在通电时发光。光电隔离利用LED与光电探测设备实现隔离阻障,通过光来传输信号。光电探测设备接受LED发出的光信号,再将其转换成原始电信号。
光电隔离是最常用的隔离方法。使用光电隔离的优势是能够避免电气与磁场噪声。而缺点则是传输速度受限于LED的转换速度、高功率散射及LED磨损。
2,电容隔离
电容隔离是基于电荷聚集于电容板而产生的电势变化。该变化从隔离阻障中测量得到,它与测量信号大小成比例。
电容隔离的优点是能够抑制电磁干扰。因为电容隔离不像光电隔离需要LED转换,所以能支持更快的数据传输率。但由于电容耦合利用电势来传输数据,因此容易受到外部电场的干扰。
3,电感耦合隔离
19世纪早期,丹麦物理学家Hans Oersted发现当电流通过线圈时会产生磁场。之后又发现,能在靠近产生变化磁场线圈的另一个线圈上获得感应电流。另一个线圈上感应的电压及电流大小取决于第一个线圈上的交变电流。该现象被称为互感,它就是电感耦合的基本原理。

电感耦合使用一对具有绝缘层的线圈。绝缘层隔离了物理信号的传输。一端线圈上的变化电流会在绝缘阻障另一端的线圈上感应类似的电流,信号就通过这种方式传播。电感隔离提供与电容技术类似的高速传输。但由于电感耦合传输信号要涉及磁场,所以容易受到外部磁场干扰。

Q: 在PCIe总线中,x1、x4和x16分别代表什么意思?

对于PCI Express,数据在传输端和接收端之间(称之为通道)串行传送,通道支持的单向数据传输速率为250 MB/s。可以将多个通道组合成x1(1)x2x4x8x12x16x32连接,以提高插槽的可用带宽。例如,一个x16的插槽具有4 GB/s的单向带宽(250 MB/s x16)。在PCI Express中,不同宽度的通道对应于不同物理尺寸的插槽。

Q: 什么是PXI?
PXI 是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准结构——PCI。PXI 规范是CompactPCI 规范的扩展。CompactPCI 定义了封装坚固的工业版PCI 总线架构,在硬件模块易于装卸的前提下提供优秀的机械整合性。
因此,PXI 产品具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标,符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。PXI 在CompactPCI 的机械规范上强制增加了环境性能测试与主动冷却装置,以简化系统集成并确保不同厂商产品之间的互用性。此外,PXI 还在高速PCI 总线的基础上补充了测量与自动化系统专用的定时与触发特性。

总的来说,PXI 是一种坚固的模块化仪器平台,它提出了基于计算机的高性能标准化测量与自动化方案。以合理的价位提供比原有系统架构出色得多的性能。PXI 用户自然地享有很多便利,如廉价、易用、灵活的PC 技术;开放的工业标准以及与CompactPCI产品的完全互用性。

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