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基于FFT的低频谐波掉落真度测试仪

宣布时间:2010年09月14日 15:09    宣布者:techshare
要害词: fft , 测试仪 , 谐波
在低频和超低频尺度波形的测试和计量中,在电力系统中和其它请求检测旌旗暗记波形纯粹性时,均须要丈量波形的掉落真度。

现在,丈量掉落真度的仪器凭证丈量原理年夜致可分为二年夜类:基波剔除法和频谱剖析法。浅易模拟式的掉落真度丈量仪都接纳基波剔除,这类仪器丈量的误差较年夜;而频谱剖析法,则是应用频率剖析仪丈量各次谐波的含量并盘算出波形掉落真度的措施。它可剖析丈量出被测旌旗暗记中的1~10次谐波重量。接纳该措施较好地处置赏罚赏罚了超低频率掉落真度的丈量,弱点是仪器结构严重年夜,价钱较贵,操作繁琐。

1 丈量原理

一个掉落真的周期振荡旌旗暗记电压,除有基波电压重量外,尚有各次谐波重量存在,把周期掉落真的正弦旌旗暗记睁开成傅立叶级数,可体现为:




其中,f(t)是一含有谐波掉落真的正弦波,A0=



上式中,为正弦波中直流重量,An为第n次谐波的振幅,n为掉落真正弦波中所含最高谐波次数,ω0为尺度正弦波的角频率,φn为第n次谐波相关于基波的初相角。

浅易地,正弦波的掉落真是用掉落真度,即一切谐波能量之和与基波能量之比的平方根来体现的:





数为n次的掉落真度,只请求出各次谐波的幅值,便可盘算出旌旗暗记的掉落真度。在现实丈量中由于完成艰辛,模拟掉落真度仪丈量所测出的数值是各谐波电压有用值和总的电压有用值之比,即



模拟掉落真度仪的原理框图如图1所示。



被测旌旗暗记经由镌汰年夜器后,首先直接进入电子电压表,测出其总电压的有用值,并调至100。然后,旌旗暗记经由历程滤波器,滤去基波因素,再次进入电子电压表,测出剔去基波后电压的有用值,此时指导即为掉落真度。显着,它只是掉落真度的近似值,须要时必须阻拦赔偿。

基于FFT的掉落真度仪,接纳频域剖析措施,经由历程盘算傅立叶系数,C1、C2…Cn,最后取得掉落真度年夜小。由掉落真度界说得:



基本措施就是经由历程傅立叶变换(FFT),发生出旌旗暗记的频谱图,凭证频谱含量的年夜小Cn,盘算出掉落真度。

此类剖析须要频谱剖析仪和同步示波器。本文提出一种由虚拟仪器完成的、基于FFT的掉落真度丈量,该掉落真度丈量仪硬件原理如图2所示。



2 虚拟完成

(1) 虚拟仪器培植在盘算机平台上。盘算机经由历程数字搜集卡搜集被测旌旗暗记,经A/D转换后读入盘算机,由盘算机对搜集的旌旗暗记阻拦傅立叶变换(FFT),组成被测旌旗暗记的二维幅度-频率数组。盘算机显示出旌旗暗记的幅度-频率特点曲线,同时,对数组盘算取得基波系数和各次谐波系数,最后,由基波和各次谐波系数盘算出掉落真度。

(2) 开发平台应用美国国家仪器公司(National instruments corporation)的Labview,硬件为兼容586盘算机及NI公司的数据接口卡PCI-1200。

(3) 软件体例接纳Labview供应的图形编程语言。完成被测旌旗暗记的搜集和波形显示 、旌旗暗记的傅立叶变换(FFT)、旌旗暗记的幅频曲线显示、旌旗暗记的傅立叶基数的系数盘算及旌旗暗记的掉落真度的盘算和显示。

3 测试效果

接纳该虚拟掉落真度测试仪划分对两类旌旗暗记阻拦了测试较量。其一是盘算机发生的数字剖析旌旗暗记;其二是旌旗暗记发生器发生的正弦波旌旗暗记。

3.1 对数字剖析旌旗暗记的测试

(1) 盘算机发生剖析掉落真的正弦波f(t)=5sin3.14t+0.3sin(7×3.14t)。用虚拟掉落真度仪丈量效果如图3所示。

(2) 数据较量:关于正弦旌旗暗记f(t)=5sin3.14t+0.3sin(7×3.14t),其掉落真度的现实值为:=0.06,与测试值类似。

3.2 对现实旌旗暗记的测试

旌旗暗记发生器接纳JRC811(景德镇无线电厂临盆),发生占空比为50%、频率为3Hz、幅度为1的方波旌旗暗记。由虚拟掉落真度仪划分测试并与现实值阻拦较量。






3.3 虚拟掉落真度仪与通用掉落真度仪的较量

由旌旗暗记发生器(JRC811)发生约100Hz正弦旌旗暗记,用虚拟掉落真度仪和北京无线电仪器二厂临盆的SB掉落真度仪划分阻拦丈量,其效果以下:
SB丈量效果约=0.01,与虚拟仪器丈量效果类似。



3.4 误差剖析

接纳本措施的掉落真度丈量的误差主要网罗A/D丈量误差、FFT盘算时的舍入误差和周期采样FFT剖析走漏引入的。其中FFT剖析走漏引入的误差是最主要的因素。

4 结 论

(1) 具有较高的精度。应用基于FFT掉落真度剖析法式模范模范丈量掉落真度具有较高的精度,完全知足浅易实验中波形掉落真度的丈量请求。

(2) 法式模范模范接纳了FFT剖析算法,人机界面优胜。

(3) 用户只需用一台微机和数据搜集卡,不再须要其它硬件电路设计,便可完成掉落真度丈量,省去年夜笔购置掉落真度测试仪的用度。

(4) 易于移值,在其它数字丈量仪器上,不用增添其它硬件,通 过软件的修改便可增添此功效。
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aaajack 揭晓于 2010-10-29 10:23:43
不错的文章,惋惜不克不及下载来看看啊
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