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3·1 基于探測器的相對測溫靈敏度的考慮
待測溫度每變化1 K時,號電平的變化量(本文即P1或P2的變化量)稱為系統的溫度靈敏度S[8,9]。即
不失一般性,同時也為簡單起見,以反射鏡不起作用時的情況(P1)為例進行討論。此時探測器輸出的電號的強度V(T)可寫成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲線如圖3所示。由圖3可以導出,在λT=2 898μm·K附近,系統正好工作在Sr~λT曲線的峰值區域。這就是說,對PIN硅光電二極管而言,只要待測溫度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探測器的輸出號就處于靈敏區域。亦即,只要被測溫度有小的變動,就能引起Sr較大的變化。顯見,采用PIN硅光電二極管作光接收器件,肯定能滿足測溫范圍的高溫段對測溫靈敏度的要求。
3·2 基于探測器的溫度分辨率的考慮
據式(1),在極窄的波段內,當待測溫度改變ΔT時,容易導出系統接收到的輻射能的變化時,才能引起探測器的響應。式中,VS/VN為噪比,在推算系統的溫度分辨率時,取VS/VN=1;Δf為后續的選頻放大器的帶寬。將式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考慮極限情況,可以導出
上式中的ΔT即為探頭的溫度分辨率。
下面進行定量分析。對于實際的測量環境,取大氣的衰減系數τ0=0·85,光學系統對光的總透過率τλ=0·50,調制盤的調制系數η=0·80、PIN光電二極管的探測率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、靈敏元面積A=5 mm×5 mm[10],選頻放大器的帶寬Δf=10Hz,光學系統的焦距f′=15 cm,通光口徑D=10 cm。為分析上的方便,同時也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入計算。在不同的待測溫度下,由式(17)作出的探測器的溫度分辨率隨波長的變化曲線,如圖4所示。
由圖4顯見:(1)探測器的溫度分辨率隨系統工作波長的增加而變高。例如,對于T=773 K而言,λ=0·60μm時,系統的溫度分辨力ΔT=1·662 K,顯然不符合要求。但當λ=0·80μm時,ΔT=0·004 K,顯然符合要求;(2)當待測溫度足夠高時,例如待測溫度T=923 K,λ≥0·70μm的波長都能滿足要求。
3·3 基于抑制光路中選擇性吸收氣體吸收影響的考慮
（1）地環流干擾
在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統和執行機構，他們之間的號傳輸既有弱到毫伏級、毫安級的小號；又有幾十伏，數千伏、數百安培的大號；既有低頻直流號，也有高頻脈沖號等等，構成系統后往往發現在儀表和設備之間傳輸相互干擾，造成系統不穩定甚至誤操作，出現這種情況除了每個儀器、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了，機殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統需要有公共參考點；為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于儀表和設備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設備的共地點不同）因而形成“地環流”、“接地環流”問題是在系統處理號過程中必須解決的問題。
（2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產生的，在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產生干擾，而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）人為干擾
電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點實現特定功能，例如，無限通、雷達或其他功能，另一方面，電子設備在工作時，由于導體中的dv/dt或di/dt會產生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環境造成了污染。還有工廠企業在生產過程中會經常有一些大型的設備（電機、 變頻器 ）頻繁開關，他們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數字脈沖電路就是一種典型的干擾源，隨著電子技術的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重.
優越性
在各個過程環路中使用號隔離器辦法可以用DCS或 PLC 等隔離卡件或者現場帶的隔離的變送器（部分設備可以做到），也可以用號隔離器來實現。比較起來，用號隔離器有以下優點：
·絕大部分情況，采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
·號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優越
·號隔離器應用靈活，而且它還有號轉換和號分配及接口轉換等功能，使用起來更加方便
·號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立、構成系統的配置、日常維護更加方便。
操作原則
經典案例可以說明號隔離的重要性：某大型公司的生產線調試中。控制系統的號輸入板有八個通道，八個通道共用一個A/D轉換器，經過變換后，由光電耦合元件實現與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間并沒有隔離，八個通道輸入號每個單獨接入控制系統均正常，接入多于兩個外部號時，控制系統顯示數字亂跳，故障無法排除。
又如某鍋爐控制系統檢測鍋爐各點溫度，使用K分度熱電偶作為傳感器，同上述相似，僅檢測一點均正常，但是向控制系統接入兩點以上熱電偶時，控制系統顯示的溫度明顯錯誤。
原因如下：兩個現場儀表(A,B)向控制系統傳送號以及控制系統向兩臺現場儀表發出號。假定傳送的均為1～5VDC號。理想情況，控制系統及兩個現場儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有其他干擾，從控制系統輸入來看，接收的號正確。但實際上現場儀表不可能做到地電位完全相等，通常存在“地”電位差，若A儀表“地”與控制系統"地"同電位，B儀表比它們的“地”電位高0.1V，A儀表傳送給控制系統的號為1～5VDC，而B儀表傳送給控制系統的號則為1.1～5.1VDC，這樣控制系統的誤差就產生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統處匯合聯接。將0.1V電壓加在控制系統的地線上，有可能損壞控制系統的局部器件，同時在控制系統上顯示錯誤數據。由此引起了上述現場調試中出現的問題，這兩種情況在接入隔離器后均完全正常。
隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能，即在輸入/輸出/電源之間沒有公共的“地”。輸入號無論是否受到接“地”的干擾，經隔離處理后的輸出號“地”與現場儀表“地”完全隔離沒關系。正是由于這個原因，實現了輸入到控制系統輸入板的多個現場儀表號之間隔離，了這些號之間“地”的聯系。
由于隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電，要保證隔離器輸入/輸出號隔離，也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式，在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數量多少，均可使用一臺電源供電，不會產生相互干擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離，嚴格地說隔離器的輸入/輸出號也沒有被隔離，因為隔離器的輸入/輸出號“地”可以通過工作電源連接到一起。
以上敘述了號輸入的隔離情況，同樣在控制系統向現場儀表傳輸號時也存在類似的問題。采用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。
隔離方式
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