数据采集卡的模拟输入信号到底应该怎么接线

工程师使用数据采集卡采集模拟输入信号时,常因信号接线不对导致测量误差。本文按供电方式分类,介绍电池、两线插座、三线插座供电设备测量电压信号的正确接线方式,分析了误差原因,并总结出根据被测信号和测量设备接地情况选择接线方式的规律。

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经常有工程师遇到这样的问题,在使用数据采集卡采集模拟输入信号时,发现测量所得值和实际值有偏差,并且这个偏差远超过采集卡指标参数的误差范围,于是联系我们,在我们共同一步一步的分析之后,其实几乎都是因为信号接线不对导致的测量误差。

接下来以供电方式的不同来进行分类,介绍几种不同情况下,测量电压信号时的正确接线方式。

一、电池供电的设备


对于电池供电的设备,通常物理上就没有和大地连接,因此这类设备输出的信号基本都是浮地信号。对于浮地信号,应该使用接地参考单端模式(RSE)或者伪差分模式(Pseudo-DIFF)这两种接线方式。

接地参考单端模式(RSE)伪差分模式(Pseudo-DIFF)

    二、两线插座交流供电的设备


对于两线插座交流供电的设备,通常物理上也没有和大地连接,因此这类设备输出的信号基本也都是浮地信号。对于浮地信号,应该使用接地参考单端模拟(RSE)或者伪差分模式(Pseudo-DIFF)这两种接线

接地参考单端模式(RSE)伪差分模式(Pseudo-DIFF)

   三、三线插座交流供电的设备


对于三线插座交流供电的设备,通常物理上和大地连接,因此这类设备输出的信号,基本都以大地作为零电位参考点。对于这类以大地作为零电位参考点的信号,应该使用非接地参考单端模式(NRSE)或者差分模式(DIFF)这两种接线方式。

非接地参考单端模式(NRSE)差分模式(DIFF)

   四、分析原因


在测量一个信号时,如果这个被测信号是以大地作为零电位参考点的信号,数据采集卡这端也是通过电源连接到了大地,那么在测量接线的时候,应该要避免接地环路的出现。

因为被测信号那端的大地和测试设备这端的大地可能存在电势差,接地环路的出现,会将这个电势差引入到测量结果中,从而导致了测量误差。

五、总结


通过前面的几种分类,我们可以总结出这样的规律:

以大地作为零电位参考点的信号,应该使用 NRSE 或者 DIFF 接线方式。
浮地信号(即不以大地作为零电位参考点的信号),应该使用 RSE 或者 Pseudo-DIFF 接线方式。
再直白一点的总结:

因此在分析一个测量系统的接线方式时,要分析被测信号是否接地,还要分析测量设备是否接地。
- 如果都接地了,一定要避免接地环路的出现,采用 NRSE 或者 DIFF。
- 如果其中一端接了地,采用 RSE 或者 Pseudo-DIFF。
- 如果都没有接地,采用 RSE 或者 Pseudo-DIFF,再给其中任意一端接上地。


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作为一篇略带广告性质的博文,是时候推出要介绍的产品了。Smacq 的 USB-3000 系列数据采集卡,其模拟输入功能支持前面提到的所有接线方式,几乎可以适应绝大多数场合的数据采集应用,而且价格适中,技术支持完善,值得推荐!

最后,感谢阅读,同时欢迎并支持保留广告部分的转载!
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