前端数字化是湖南银河电气有限公司为解决复杂电磁环境下高精度测量而提出的、符合物联网发展思路的、可有效提高电子电器产品电磁兼容性的创新理念。前端数字化是指在测量的最前端——传感器环节就将被测信号就地数字化，数字信号采用光纤或缆线传输至各种类型的计算机，利用计算机强大的运算处理能力，对数字信号进行分析、处理后用于显示或控制。

 

 

 

 

一、前端数字化技术背景

　　电磁波作为一种特殊形态的物质，广泛存在于整个宇宙中。电磁环境是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和，是由各种电磁波构成的环境，具有空间、时间和频谱三个要素。它由人为电磁环境和自然电磁环境组成。

　　电磁波无时无刻不在影响着人们的生活及生产，电磁能的广泛应用，使工业技术的发展日新月异。电磁能在为人类创造巨大财富的同时，也带来一定的危害。无线通讯技术、电力电子技术、计算机技术等的高速发展及运用，导致电磁环境日趋复杂，复杂电磁环境泛指由密集、重叠、无序的电磁波构成的电磁环境。

　　在军事领域，复杂电磁环境用于特指作战时空内，人为电磁发射和多种电磁现象的总合，是信息化战争的舞台，是信息化战场的基本特征。

二、前端数字化技术概述

　　IEC指出：将被测参量转变为数字量参数更为合理，原因在于对传统模拟量输出变送器的模拟量输出要求是基于有局限的常规技术，并非依据使用被测参量信息的设备的实际需要。

　　电磁干扰与传染病的传播非常类似，包括干扰源、传播途径、敏感设备三个环节，且三个环节缺一不可。换言之，消除或降低干扰源的发射，切断或抑制传播途径，提高敏感设备的抗干扰能力均可有效的抑制电磁干扰，实现“电磁兼容”。

　　工业现场电磁环境日益复杂，测试设备的现场抗干扰能力至关重要。每个研究测试设备的厂家都会在抗干扰方面进行相关研究，以提高产品的抗干扰能力。但是，信号传输线路这一环节，往往交给了用户。由于用户的专业知识有限，对于传输环节的干扰不能很好处理。而厂家往往又不能对传输环节负责，传输环节成了电磁入侵的主要途径。

　　通过数字化和光纤传输，切断了电磁干扰的传播途径，可以有效的抑制电磁干扰，是AnyWay的前端数字化理念的理论基础。

　　前端数字化是湖南银河电气有限公司为解决复杂电磁环境下高精度测量而提出的、符合物联网发展思路的、可有效提高电子电器产品电磁兼容性的创新理念。前端数字化是指在测量的最前端——传感器环节就将被测信号就地数字化，数字信号采用光纤或缆线传输至各种类型的计算机，利用计算机强大的运算处理能力，对数字信号进行分析、处理后用于显示或控制。数字化的传感器或变送器等，则称为数字化前端。

　　采用数字化前端、计算机及网络传输构建各类各类高性能的测试、测量、控制产品/系统，是物联网时代的必然发展趋势，而采用计算机实现各类专业功能的思路，与虚拟仪器技术相似，通过软件升级替代硬件产品更新换代，可以有效的保护用户投资。

三、前端数字化技术应用

　　前端数字化技术已成功应用到AnyWay系列测控产品，如SP系列变频功率传感器，DT系列数字变送器，DM系列分布式测试子站等。以下为SP变频功率传感器为例简单介绍其原理：

 

图1 采用前端数字化技术的SP系列变频功率传感器

　　每个变频功率传感器包含一对与WP4000变频功率分析仪相连的光纤。每对光纤包含下行光纤和上行光纤，下行光纤用于设置传感器运行参数和协调多个传感器之间的同步采样。上行光纤负责将传感器采样结果上传至变频功率分析仪。

四、前端数字化优点

　　由于变频功率分析仪只对进行数值运算，并不会增加误差，变频功率传感器（数字前端）的误差就是系统的误差。根据IEC相关标准对功率测量系统的误差评价方法，模拟量传输计量系统及常规数字传输计量系统的功率误差的评价如下：

图2 前端数字化技术提高了测试系统的系统精度

　　由于前端数字化系统在传感器内部就将被测信号数字化，并且采用光纤传输，完全避免了传输环节的损失与干扰，特别适合复杂电磁环境下的高精度测量，并方便网络化、智能化应用，符合物联网的发展潮流与理念。

　　作者：AnyWay中国

　　湖南银河电气有限公司（http://www.vfe.cc/）

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