前端數(shù)字化_復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)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(guó)
采用光纖傳輸?shù)?a href="NewsDetail-347.aspx" target="_blank">
前端數(shù)字化產(chǎn)品，傳輸線(xiàn)路不再是敏感設(shè)備，且光纖截?cái)嗔艘淮蝹鞲衅骱投蝺x表的電磁騷擾重要傳播途徑，從而大幅度提升了測(cè)試系統(tǒng)在
復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)電磁兼容。
一復(fù)雜電磁環(huán)境概述
一直以來(lái)，復(fù)雜電磁環(huán)境一詞，幾乎成了在軍事領(lǐng)域?qū)Ｓ忻~，意指作戰(zhàn)時(shí)空內(nèi)，人為電磁發(fā)射和多種電磁現(xiàn)象的總合。
軍事領(lǐng)域，有時(shí)用復(fù)雜電磁環(huán)境描述己方設(shè)備不能電磁兼容，而用電磁環(huán)境復(fù)雜描述客觀存在的電磁現(xiàn)象。
工業(yè)領(lǐng)域，隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，大功率非線(xiàn)性設(shè)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(cè)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境也在日益復(fù)雜。與無(wú)線(xiàn)電通訊設(shè)備輻射的電磁波相比，電子電子設(shè)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(xiàn)指設(shè)備或系統(tǒng)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(fù)雜，電磁兼容是實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備高準(zhǔn)確度測(cè)量的一個(gè)重要研究課題。
本文借用復(fù)雜電磁環(huán)境一詞描述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)日益復(fù)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(duì)兩者分別定義如下：
電磁騷擾 electromagnetic disturbance
任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)生物或非生物產(chǎn)生不良影響的電磁現(xiàn)象。是構(gòu)成復(fù)雜電磁環(huán)境的主體。
電磁干擾 electromagnetic interference；EMI
電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。是復(fù)雜電磁環(huán)境下設(shè)備通常的表現(xiàn)后果。
可見(jiàn)，電磁騷擾是復(fù)雜電磁環(huán)境的起因，而電磁干擾是復(fù)雜電磁環(huán)境的后果。
或者說(shuō)，電磁騷擾相當(dāng)于干擾源，而電磁干擾是干擾源通過(guò)傳播途徑在敏感設(shè)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(shè)備。傳播途徑主要包括傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾。相關(guān)定義如下：
敏感設(shè)備 susceptible devive
受電磁騷擾的影響，性能可能降低的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)。
傳導(dǎo)騷擾 conducted disturbance
通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)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(duì)比圖。
圖1 傳染病流行與電磁騷擾傳播對(duì)比
圖中，變頻器為騷擾源，傳感器及示波器均為敏感設(shè)備。
傳輸線(xiàn)路既是敏感設(shè)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(hào)傳輸線(xiàn)的傳導(dǎo)騷擾；
就電源線(xiàn)和傳輸線(xiàn)路而言，電源線(xiàn)用于傳遞強(qiáng)能量，抗騷擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸線(xiàn)路，相比之下，傳輸線(xiàn)路的電磁兼容設(shè)計(jì)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(dǎo)騷擾。
三前端數(shù)字化實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的電磁兼容
針對(duì)電磁騷擾傳播原理，電磁兼容解決方案主要從以下三個(gè)方面著手：
1、抑制電磁騷擾源；
2、切斷傳播途徑；
3、增強(qiáng)敏感設(shè)備的電磁騷擾抵抗力。
上述三個(gè)環(huán)節(jié)中，只要解決任意一個(gè)環(huán)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)電磁兼容。本文采取的解決方案從切斷傳播途徑著手：
前端數(shù)字化是湖南銀河電氣有限公司為解決
復(fù)雜電磁環(huán)境下高精度測(cè)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(shù)字化是指在測(cè)量的最前端——傳感器環(huán)節(jié)就將被測(cè)信號(hào)就地?cái)?shù)字化，數(shù)字信號(hào)采用光纖或線(xiàn)纜傳輸至各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析、處理后用于顯示或控制。
圖2為采用前端數(shù)字化技術(shù)的WP4000變頻功率測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)傳輸示意圖。
圖2 前端數(shù)字化_復(fù)雜電磁環(huán)境下的高準(zhǔn)確度測(cè)量解決方案
眾所周知，數(shù)字信號(hào)的抗電磁騷擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模擬信號(hào)，前端數(shù)字化系統(tǒng)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(jié)的分析，傳輸線(xiàn)路既是敏感設(shè)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(duì)于傳感器和二次儀表而言，傳輸線(xiàn)路仍然充當(dāng)電磁騷擾的傳播途徑以傳導(dǎo)騷擾的方式影響著傳感器和二次儀表。
圖2中
SP系列變頻功率傳感器實(shí)現(xiàn)前端數(shù)字化后，數(shù)字信號(hào)采用光纖傳輸至
WP4000變頻功率分析儀。光纖傳輸除了本身不是敏感設(shè)備之外，還切斷了傳感器和二次儀表的電磁騷擾重要傳播途徑。即：
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(qiáng)了傳感器的抗干擾能力；
3、光纖截?cái)嗔藗鲗?dǎo)騷擾途徑，進(jìn)一步增強(qiáng)傳感器的抗干擾能力。
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