隔离变送器（Isolation Transmitter）是一种用于信号处理和传输的关键设备，其主要功能是对输入信号进行电气隔离、转换和标准化输出，同时解决工业现场中常见的干扰、接地环路和高电压冲击等问题。以下是其核心功能及作用的详细说明：

 

 

 

 一、核心功能

1. 信号隔离  

    电气隔离：通过光电耦合、磁隔离（变压器）或电容隔离等技术，切断输入侧（传感器）与输出侧（控制系统）之间的直接电气连接，消除接地电位差引起的干扰。  

    隔离电压：通常支持数百至数千伏的隔离耐压（如1500V~3000V AC/DC），防止高电压串扰损坏后端设备。

 

2. 信号转换与标准化  

    类型转换：将传感器输出的非标准信号（如mV、电阻变化、频率等）转换为工业标准信号（420mA、010V、RS485等）。  

    量程匹配：适配不同量程的传感器，例如将0100kPa压力信号线性转换为420mA电流输出。

 

3. 抗干扰与噪声抑制  

    共模干扰抑制：阻断因不同接地电位差导致的共模电压（常见于长距离传输）。  

    滤波功能：内置低通滤波电路，抑制高频噪声（如电机、变频器产生的电磁干扰）。

 

4. 安全保护  

    防浪涌与过压保护：通过TVS二极管、隔离屏障等设计，抵御现场雷击、电源波动等瞬时高压冲击。  

    本安防爆：在易燃易爆环境中，隔离变送器可满足本安（Intrinsic Safety）认证，限制能量传递，防止电火花引发爆炸。

 

 

 

 二、典型应用场景

1. 工业自动化控制  

    在PLC/DCS系统中，将现场传感器（如温度、压力、液位传感器）的微弱信号隔离放大后传输至控制器，避免信号衰减或失真。  

    案例：化工储罐的液位测量中，隔离变送器将电容式液位传感器的信号转换为420mA，并隔离储罐接地与控制系统接地之间的电位差。

 

2. 电力系统监测  

    隔离变送器用于电流/电压互感器（CT/PT）的二次侧信号处理，防止高压侧故障对低压监控设备的损害。  

    案例：在变电站中，将10kV母线电压通过隔离变送器转换为010V信号供继电保护装置使用。

 

3. 医疗与实验室设备  

    隔离生物电信号（如ECG、EEG），确保患者与设备间的电气安全。

 

 

 

 三、技术分类

1. 按隔离方式  

    光电隔离：利用光耦器件，成本低但带宽较窄，适用于低频信号。  

    磁隔离：通过变压器耦合，支持更高带宽和精度，常用于高频或复杂信号。  

    电容隔离：基于电容耦合，抗干扰能力强，适合高噪声环境。

 

2. 按供电方式  

    两线制：信号线与电源线共用（420mA回路供电），节省布线成本。  

    四线制：独立电源和信号输出，适用于高功耗或复杂系统。

 

 

 

 四、选型关键参数

1. 输入/输出类型：匹配传感器信号类型（如RTD、热电偶、mV）和控制系统接口。  

2. 隔离强度：根据现场电压波动风险选择隔离等级（如2500Vrms）。  

3. 精度与温漂：高精度场景需选择0.1%FS及以上精度，且温漂系数低（如±0.02%/℃）。  

4. 环境适应性：工业级设备需满足IP67防护、40~85℃宽温工作范围。  

 

 

 

 五、优势与必要性

 系统可靠性：通过隔离消除接地环路、共模干扰，提升信号传输稳定性。  

 设备保护：防止现场侧的高压、浪涌损坏控制室的昂贵设备（如PLC、工控机）。  

 灵活扩展：支持不同信号类型的适配，简化多传感器混合系统的集成。  

 

 

 

 六、示例：液位测量系统中的隔离变送器

在储罐液位监测中，静压式液位传感器的输出信号（与液位高度成比例的毫伏级电压）经过隔离变送器后：  

1. 信号被转换为420mA标准电流；  

2. 储罐接地与控制系统接地之间的50Hz工频干扰被阻断；  

3. 雷击时储罐金属壳体引入的瞬时高压被隔离屏障吸收，保护后端仪表。  

 

 

 

隔离变送器是工业测控系统中不可或缺的“安全桥梁”，通过物理隔离和信号调理，确保数据准确性和系统安全性。