前端數字化_復雜電磁環(huán)境下的高精度測量解決方案
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- 發(fā)布時(shí)間：2013/11/5 10:11:09
- 作者：AnyWay中國
采用光纖傳輸的
前端數字化產(chǎn)品，傳輸線(xiàn)路不再是敏感設備，且光纖截斷了一次傳感器和二次儀表的電磁騷擾重要傳播途徑，從而大幅度提升了測試系統在
復雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力，實(shí)現電磁兼容。
一復雜電磁環(huán)境概述
一直以來(lái)，復雜電磁環(huán)境一詞，幾乎成了在軍事領(lǐng)域專(zhuān)有名詞，意指作戰時(shí)空內，人為電磁發(fā)射和多種電磁現象的總合。
軍事領(lǐng)域，有時(shí)用復雜電磁環(huán)境描述己方設備不能電磁兼容，而用電磁環(huán)境復雜描述客觀(guān)存在的電磁現象。
工業(yè)領(lǐng)域，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，大功率非線(xiàn)性設備的大量使用，產(chǎn)生電力諧波污染電網(wǎng)的同時(shí)，也向周?chē)椛潆姶挪?，工業(yè)測控現場(chǎng)的電磁環(huán)境也在日益復雜。與無(wú)線(xiàn)電通訊設備輻射的電磁波相比，電子電子設備的電磁波傳播距離短，但是危害大。
工業(yè)上，電磁兼容就是一門(mén)研究如何實(shí)現指設備或系統在共同的電磁環(huán)境中，能夠一起工作而不影響各自功能的和諧狀態(tài)的技術(shù)。
工業(yè)電磁環(huán)境日益復雜，電磁兼容是實(shí)現測試設備高準確度測量的一個(gè)重要研究課題。
本文借用復雜電磁環(huán)境一詞描述工業(yè)現場(chǎng)日益復雜的電磁環(huán)境。
二電磁騷擾的傳播
電磁騷擾與電磁干擾兩個(gè)詞經(jīng)?；煊?，在“GB/T 4365-2003電工術(shù)語(yǔ) 電磁兼容”中，對兩者分別定義如下：
電磁騷擾 electromagnetic disturbance
任何可能引起裝置、設備或系統性能降低或者對生物或非生物產(chǎn)生不良影響的電磁現象。是構成復雜電磁環(huán)境的主體。
電磁干擾 electromagnetic interference；EMI
電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。是復雜電磁環(huán)境下設備通常的表現后果。
可見(jiàn)，電磁騷擾是復雜電磁環(huán)境的起因，而電磁干擾是復雜電磁環(huán)境的后果。
或者說(shuō)，電磁騷擾相當于干擾源，而電磁干擾是干擾源通過(guò)傳播途徑在敏感設備上產(chǎn)生的后果。
與傳染病流行三要素——傳染源、傳播途徑和易感人群類(lèi)似，電磁騷擾的傳播也需要具備三個(gè)要素，分別是：騷擾源、傳播途徑和敏感設備。傳播途徑主要包括傳導騷擾和輻射騷擾。相關(guān)定義如下：
敏感設備 susceptible devive
受電磁騷擾的影響，性能可能降低的裝置、設備或系統。
傳導騷擾 conducted disturbance
通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導體傳遞能量的電磁騷擾。
輻射騷擾 radiated disturbance
以電磁波形式通過(guò)空間傳播能量的電磁騷擾。
圖1為傳染病流行與電磁騷擾傳播過(guò)程的對比圖。
圖1 傳染病流行與電磁騷擾傳播對比
圖中，變頻器為騷擾源，傳感器及示波器均為敏感設備。
傳輸線(xiàn)路既是敏感設備，也是傳播途徑。
電磁騷擾至傳輸線(xiàn)路的傳播途徑主要為電磁輻射；
電磁騷擾至傳感器的傳播途徑主要有通過(guò)電源線(xiàn)（與變頻器共地）和信號傳輸線(xiàn)的傳導騷擾；
就電源線(xiàn)和傳輸線(xiàn)路而言，電源線(xiàn)用于傳遞強能量，抗騷擾能力遠遠大于傳輸線(xiàn)路，相比之下，傳輸線(xiàn)路的電磁兼容設計難度更大，且更加重要。
電磁騷擾至示波器的傳播途徑主要有通過(guò)傳輸線(xiàn)的傳導騷擾。
三前端數字化實(shí)現復雜電磁環(huán)境下的電磁兼容
針對電磁騷擾傳播原理，電磁兼容解決方案主要從以下三個(gè)方面著(zhù)手：
1、抑制電磁騷擾源；
2、切斷傳播途徑；
3、增強敏感設備的電磁騷擾抵抗力。
上述三個(gè)環(huán)節中，只要解決任意一個(gè)環(huán)節，即可實(shí)現電磁兼容。本文采取的解決方案從切斷傳播途徑著(zhù)手：
前端數字化是湖南銀河電氣有限公司為解決
復雜電磁環(huán)境下高精度測量而提出的、符合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展思路的、可有效提高電子電器產(chǎn)品電磁兼容性的創(chuàng )新理念。
前端數字化是指在測量的最前端——傳感器環(huán)節就將被測信號就地數字化，數字信號采用光纖或線(xiàn)纜傳輸至各種類(lèi)型的計算機，利用計算機強大的運算處理能力，對數字信號進(jìn)行分析、處理后用于顯示或控制。
圖2為采用前端數字化技術(shù)的WP4000變頻功率測試系統的信號傳輸示意圖。
圖2 前端數字化_復雜電磁環(huán)境下的高準確度測量解決方案
眾所周知，數字信號的抗電磁騷擾能力遠遠大于模擬信號，前端數字化系統可采用光纖或線(xiàn)纜傳輸，采用線(xiàn)纜傳輸時(shí)，參考第二節的分析，傳輸線(xiàn)路既是敏感設備又是就電磁兼容而言主要解決的是傳輸線(xiàn)路本身的抗電磁騷擾問(wèn)題，但是，對于傳感器和二次儀表而言，傳輸線(xiàn)路仍然充當電磁騷擾的傳播途徑以傳導騷擾的方式影響著(zhù)傳感器和二次儀表。
1、光纖只傳輸有用信息，功率分析儀不受干擾；
2、光纖不接受輻射騷擾，增強了傳感器的抗干擾能力；
3、光纖截斷了傳導騷擾途徑，進(jìn)一步增強傳感器的抗干擾能力。
銀河電氣
AnyWay系列測試產(chǎn)品：WP系列變頻功率分析儀、
DP800數字功率計、
DH2000數據采集系統、
DMC300分布式測控系統等均采用前端數字化技術(shù)，廣泛應用于艦船電力推進(jìn)、裝甲電力牽引、電機、風(fēng)機、水泵、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、電動(dòng)汽車(chē)、變頻器等產(chǎn)品在復雜電磁環(huán)境下的高精度測量，用于上述產(chǎn)品的檢試驗、能效評測及諧波檢測。
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