WB121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器原理及其應(yīng)用

1、wb121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器原理及其應(yīng)用 在各種自動檢測、控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對高速變幻的交直流、信號作跟蹤采集，對照較復(fù)雜的波形作頻譜分析。這類信號可能是高壓、大電流等強電，也可能是負(fù)載能力很差的弱電，或是幅值很小的信號。它們的一個共同特點是不宜挺直與計算機類的系統(tǒng)相接，怕計算機干擾它，或是怕它干擾計算機，或是因信號太強、太弱，難于與計算機匹配。wb121高速寬帶跟蹤型電量隔離正是針對用戶的這種需求而設(shè)計的。本文將對該產(chǎn)品的性能及應(yīng)用范圍作概略介紹。wb121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器采納線性光電隔離原理，對電網(wǎng)或中的溝通、直流或交直流混合的電流、電壓信號舉行實時測量，經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換

2、成跟蹤輸入信號的、有一定驅(qū)動能力的、標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓信號。wb121具有交直流通用、高精度、高隔離、寬頻響、快響應(yīng)時光、低漂移、低功耗、寬溫度范圍等特點；能挺直與計算機、可編程控制器或其他數(shù)據(jù)采集器銜接，用于各種迅速反應(yīng)波形的隔離跟蹤測量；特殊是可以在模擬量的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變頻調(diào)速設(shè)備、控制設(shè)備及其他電氣設(shè)備中用作跟蹤測量。工作原理wb121電量隔離傳感器主要分為兩類，即wbv121電壓隔離傳感器和wbi121電流隔離傳感器。二者的工作原理，除輸入電路略有不同外，其他都相同，原理框圖1所示。輸入電壓vin(或電流iin)信號送至輸入電路，后者將信號轉(zhuǎn)換成某種標(biāo)準(zhǔn)電壓，并給予較強的驅(qū)動能力；光

3、電隔離電路實現(xiàn)輸入信號的線性變換及隔離處理；輸出電路將信號進一步放大，同時實現(xiàn)囫圇傳感器的量程調(diào)整，輸出是跟蹤輸入信號、具有較強的驅(qū)動能力的標(biāo)準(zhǔn)化電壓，便利用戶用法。傳感器內(nèi)部還配備了dc/dc轉(zhuǎn)換器，從輔助電源+e提取能量，供輸入電路用法。主要技術(shù)指標(biāo)輸入規(guī)格：輸入電壓050mv到01000v；輸入電流01ma到05a；如外接分流器，輸入電流可高達(dá)上千安培。輸出電壓：03.5v, 05v, 010v；精度等級：0.2級；溫度漂移：150×10-6/；線性范圍：0120%標(biāo)稱輸入；頻率響應(yīng)：dc30khz，最高可達(dá)100khz；響應(yīng)時光：15s，最低可達(dá)4s；輸入阻抗：rivi

4、15;10k/v，當(dāng)vx1v時；ri1m，當(dāng)vx1v時；也可在囫圇輸入范圍實現(xiàn)高阻輸入；過載能力：10倍標(biāo)稱輸入值，持續(xù)5s；特制品也可承受長久輸入過載；負(fù)載能力：5ma dc；輔助電源：±12v；靜態(tài)功耗：400mw；隔離耐壓：1.5kv dc，1分鐘；輸出紋波：5mv ac ；環(huán)境溫度：0+50；外型尺寸：s型：99(寬)×63(高)×24(深)mm；e型：59(寬)×46(高)×21(深)mm；d型：32(寬)×23(高)×29(深)mm。典型頻率特性作為跟蹤型傳感器，其最重要的性能就是對輸入信號的迅速響應(yīng)，有很寬的通

5、頻帶。wb121典型特性如表1所示。其中計劃3為標(biāo)準(zhǔn)型，計劃1、計劃2為特制型。其輸出幅頻特性和相頻特性2、圖3所示。圖中，輸入為正弦波，vgi為跟蹤電壓輸出有效值，di為輸出電壓正弦波滯后輸入電壓正弦波的角度。vgi0為輸入50hz信號時的輸出電壓有效值。vg1、d1,vg2、d2及vg3、d3分離對應(yīng)計劃1、2及3。注重，為便利用戶在較低頻率下的應(yīng)用，兩圖中橫坐標(biāo)標(biāo)尺是不勻稱的。其中響應(yīng)時光是輸入直流階躍信號，輸出電壓達(dá)到滿度輸出值的90%時的延遲時光。輸出紋波是當(dāng)輸入電壓為0時，輸出噪聲電壓有效值與滿度輸出電壓有效值之比。表1計劃響應(yīng)時光頻帶(3db)輸出紋波3(標(biāo)準(zhǔn))15s15khz0

6、.05%2(特制)8s50khz0.1%1(特制)4s100khz0.1%從圖2和圖3可見，在很寬的頻率范圍內(nèi)，輸出電壓的幅度及相位都有很平坦的特性。這為用戶進一步分析信號波形提供了便利。圖2 wb121傳感器幅頻特性曲線圖3 wb121傳感器相頻特性曲線應(yīng)用簡介wb121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器可以實時、精確地跟蹤測量隨意波形的電流、電壓信號，將其隔離后輸出具有標(biāo)準(zhǔn)值的電壓信號。傳感器可用于晶閘管輸出的已嚴(yán)峻失真的正弦波信號檢測，經(jīng)脈寬調(diào)制處理的波檢測，電力系統(tǒng)畸變波形檢測，功率設(shè)備中的高速閉環(huán)反饋控制等。傳感器實現(xiàn)了輸入信號和輸出信號的電隔離，其隔離絕緣電壓達(dá)1.5kv以上。因此，輸出

7、信號與后續(xù)設(shè)備可挺直銜接。通常，后續(xù)設(shè)備可以是巡回檢測裝置、計算機控制系統(tǒng)、可編程控制器（）及各種電力、控制設(shè)備等。wb121的典型應(yīng)用4所示。傳感器與后續(xù)設(shè)備逼近，輸出端可接至設(shè)備的高速a/d等電路，信號由計算機等控制采樣、處理。傳感器典型的傳遞函數(shù)可近似表達(dá)為k=vg/x，或vg=k·x這里x表示輸入電量，可以是溝通、直流或交直流混合的電流、電壓信號。vg是有標(biāo)準(zhǔn)輸出量程的電壓量。普通地，k是一個與用戶要求有關(guān)的正常數(shù)，即輸出緊緊跟蹤輸入電量的變幻。當(dāng)輸入信號頻率高時，k不行再簡化為一個常數(shù)，而與輸入頻率有關(guān)，2、圖3所示。靈便應(yīng)用實現(xiàn)公式vg=k·x這里k為正常數(shù)，即輸出量與輸入量正巧反向。這只要將輸入信號的兩端反接即可。實現(xiàn)公式vg=k·x+a這里k、a為正常數(shù)，即輸出量為在k·x的基礎(chǔ)上再向上平移a大小的電壓。例如，可將雙向直流電量轉(zhuǎn)換成單向直流電壓；將溝通電量轉(zhuǎn)換成同樣波形的直流電壓。有的a/d轉(zhuǎn)換器僅允許單向輸入電壓信號，這種變換有利于挺直與a/d轉(zhuǎn)換器相連。a值普通由用戶提出，生產(chǎn)廠實現(xiàn)。實現(xiàn)公式vg=k·x+a這里k、a為正常數(shù)，即輸出量為在k·x的基礎(chǔ)上再向上平移a大小的電壓。舉例，有個用戶提出這樣的要求：輸入電壓x變幻范圍是010v，要求輸出對應(yīng)電