Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της τεχνολογίας οπτικά απομονωμένης μέτρησης;

Αξιοποιώντας τις εξαιρετικές της δυνατότητες ηλεκτρικής απομόνωσης και προστασίας από παρεμβολές, η οπτικά απομονωμένη τεχνολογία μέτρησης επιδεικνύει σημαντικά πλεονεκτήματα σε πολύπλοκα περιβάλλοντα υψηλής-τάσης και υψηλής-συχνότητας. Ωστόσο, αντιμετωπίζει επίσης περιορισμούς όπως υψηλό κόστος και μεγάλο φυσικό μέγεθος.

I. Βασικά Τεχνικά Πλεονεκτήματα

1. Εξαιρετικά-Υψηλός λόγος απόρριψης κοινής λειτουργίας (CMRR)

Οι οπτικά απομονωμένοι ανιχνευτές μπορούν να επιτύχουν CMRR -160 dB στην περιοχή χαμηλής-συχνότητας και να διατηρούν ακόμη ένα επίπεδο πάνω από -100 dB σε υψηλή συχνότητα 1 GHz-πολύ που υπερβαίνει εκείνη των παραδοσιακών διαφορικών ανιχνευτών (που συνήθως φτάνουν μόνο -26 dB στα 100 MHz).

Είναι σε θέση να συλλαμβάνουν με ακρίβεια τα διαφορικά σήματα στάθμης millivolt-σε περιβάλλοντα που υπόκεινται σε τάσεις κοινής λειτουργίας ±6 kV, καθιστώντας τα ιδιαίτερα κατάλληλα-για τη μέτρηση μεταβατικών μεταπτώσεων σε ημιαγωγούς τρίτης{{3} γενιάς (όπως SiC και GaN).

2. Υψηλή τάση απομόνωσης για ενισχυμένη ασφάλεια

Με βάση την αρχή της ηλεκτρικής απομόνωσης μέσω οπτικής ίνας, αυτή η τεχνολογία μπορεί να επιτύχει τάσεις απομόνωσης άνω των 60 kV, αποκόπτοντας έτσι πλήρως την ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του υπό δοκιμή κυκλώματος και του εξοπλισμού μέτρησης.

Αυτό αποτρέπει αποτελεσματικά τη-διακοπή τάσης του παλμογράφου και προστατεύει το προσωπικό λειτουργίας, καθιστώντας τον ιδανικό για σενάρια δοκιμών υψηλού{1} κινδύνου που περιλαμβάνουν ελεγκτές κινητήρα οχημάτων νέας ενέργειας, φωτοβολταϊκούς μετατροπείς και παρόμοια συστήματα.

3. Υψηλή ακεραιότητα σήματος και ελάχιστα εφέ φόρτωσης

Με σύνθετη αντίσταση εισόδου που φτάνει τα 10 MΩ || 1 pF, η επίδραση φόρτισης στο υπό δοκιμή κύκλωμα παραμένει κάτω από 0,1%, αποφεύγοντας έτσι την παραμόρφωση του σήματος που συνήθως προκαλείται από την επαγωγή του ηλεκτροδίου που βρίσκεται στους παραδοσιακούς ανιχνευτές.

Οι χρόνοι ανόδου μπορεί να είναι τόσο χαμηλοί όσο 700 ps, ​​επιτρέποντας την ακριβή αναπαραγωγή ρυθμών περιστροφής τάσης (dV/dt) έως και 100 V/ns σε συσκευές GaN και παρέχοντας αξιόπιστες κυματομορφές για τον υπολογισμό των απωλειών μεταγωγής.

4. Ισχυρή ανοσία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI)

Η διαδρομή μετάδοσης οπτικών ινών είναι απαλλαγμένη από ηλεκτρομαγνητική σύζευξη. Κατά συνέπεια, παραμένει ανεπηρέαστο από ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλοντα (όπως αυτά που βρίσκονται κοντά σε σταθμούς βάσης επικοινωνίας ή εργαλειομηχανές CNC), διασφαλίζοντας έτσι την καθαρότητα του σήματος.

Αυτό καθιστά την τεχνολογία ιδιαίτερα κατάλληλη για μετρήσεις που περιλαμβάνουν αιωρούμενα-κυκλώματα γείωσης και πολλαπλά σημεία δυναμικού, εξαλείφοντας την ανάγκη για κοινή σύνδεση γείωσης.

II. Περιορισμοί Κύριων Εφαρμογών

1. Περιορισμένο εύρος ζώνης και ταχύτητα απόκρισης

Περιοριζόμενο από τους ρυθμούς διαμόρφωσης των διόδων λέιζερ και τους χρόνους απόκρισης των φωτοδιόδων, το εύρος ζώνης των βασικών μοντέλων περιορίζεται συνήθως σε 1 GHz-ένα εύρος χαμηλότερο από αυτό των παθητικών ανιχνευτών ανώτερης-βαθμίδας (που μπορεί να φτάσει τα 6 GHz). Σε μετρήσεις σήματος εξαιρετικά-υψηλών-συχνοτήτων (π.χ. ενισχυτές ισχύος ραδιοσυχνοτήτων 5G), μπορεί να προκύψει εξασθένηση της απόκρισης συχνότητας, που οδηγεί σε παραμόρφωση του σήματος.

2. Υψηλή κατανάλωση ενέργειας και μεγάλο φυσικό μέγεθος

Η μπροστινή-μονάδα απαιτεί ανεξάρτητο τροφοδοτικό (είτε μπαταρίας ή λέιζερ-). Λόγω του σχεδιασμού θερμικής διαχείρισης, ο φυσικός του όγκος είναι 3 έως 5 φορές μεγαλύτερος από αυτόν των παραδοσιακών ανιχνευτών, με βάρος που υπερβαίνει τα 500 γραμμάρια.

Η λειτουργία είναι περιορισμένη κατά τη δοκιμή πυκνοκατοικημένων PCB. Η παρατεταμένη χρήση στο χέρι προκαλεί κόπωση, καθιστώντας απαραίτητη τη χρήση βάσης στήριξης.

3. Υψηλό κόστος και σύνθετη συντήρηση

Αποτελούμενο από ένα πρόγραμμα οδήγησης λέιζερ, μια μονάδα οπτοηλεκτρονικής μετατροπής υψηλής ακρίβειας και ένα σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας, το κόστος κατασκευής είναι 3 έως 5 φορές μεγαλύτερο από αυτό των συγκρίσιμων διαφορικών ανιχνευτών.

Τα μοντέλα αρχικού-επιπέδου έχουν τιμές άνω των 10.000 RMB, ενώ τα μοντέλα υψηλού-τελικού φτάνουν τις εκατοντάδες χιλιάδες RMB. Επιπλέον, απαιτείται περιοδική βαθμονόμηση του κέρδους και της γραμμικότητας, με αποτέλεσμα υψηλό μακροπρόθεσμο-κόστος λειτουργίας.

4. Αυστηρές απαιτήσεις χρήσης και συντήρησης

Η ακτίνα κάμψης της οπτικής ίνας πρέπει να υπερβαίνει τα 30 mm (ορισμένα μοντέλα απαιτούν μεγαλύτερη ή ίση με 10 cm). Η υπερβολική κάμψη θα έχει ως αποτέλεσμα την εξασθένηση του οπτικού σήματος.

Πριν από τη μέτρηση, πρέπει να εκτιμηθεί το εύρος τάσης και να επιλεγεί ένας κατάλληλος εξασθενητής. απαιτείται επαναβαθμονόμηση εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος κυμαίνεται περισσότερο από 5 βαθμούς.

III. Περίληψη Εφαρμοσμένων Σεναρίων

Trend Outlook: Το εύρος ζώνης της νέας γενιάς οπτικά απομονωμένων ανιχνευτών έχει πλέον ξεπεράσει τα 2 GHz. Με την ενσωμάτωση της επεξεργασίας σήματος με γνώμονα την τεχνητή νοημοσύνη-και του υπολογιστικού άκρου, αυτοί οι ανιχνευτές εξελίσσονται προς υψηλότερα επίπεδα ολοκλήρωσης και ευφυΐας.