精密频谱分析系统的设计与实现

以非正弦周期信号为例，对常用频谱分析方法进行了仿真，分析了混叠失真，频谱泄漏及抗混叠滤波器对谐波幅度与相位的影响。指出了在分析精度一定的情况下，滤波器的阶数，截止频率及采样频率之间的相互制约，这三者中当某一项确定后，根据误差公式可以合理的设计另外两项，结合具体情况就可得到低通滤波器与采样频率的最佳组合，通过定量计算各种因素引入的误差，提出了一种精密的频谱分析方法：即用宽带低通进行抗混叠滤波，根据基波频率调整采样速率以及用过采样来减小混叠失真。     

高精度频谱分析系统的设计与仿真

以电力信号为例，用仿真方法分析了影响系统精度的三种因素，即抗混叠滤波器的阶数与带宽、采样频率的高低以及补偿抗混叠滤波器的带内失真的数字滤波的参数。指出宽带低通、过采样、数字滤波方法可以实现高精度频谱分析。     

基于过采样技术提高数据采集精度的新方法

在变电站恶劣的电磁环境下,当前数据采集单元的抗混叠模拟低通滤波器不能充分抑制频谱混叠,从而使测控装置性能变差.基于过采样技术,提出一种能有效抑制频谱混叠的数据采集新方法;进而,紧密结合实际讨论了运用过采样技术设计数据采集单元的相关问题;最后,通过实验对传统采样方法和过采样方法进行比较,验证了过采样方法的有效性.     

水轮机压力脉动试验方法的研究

本文介绍了在水轮机压力脉动试验中测试点位置的选取，压力传感器的选择和安装，以及在信号采集过程中可能产生的信号混叠和信号频率泄漏现象，提出了在采用FFT分析时较为合理的信号采集方法。由于在进行FFT分析时，先对连续的压力脉动信号进行了有限化和离散化处理，从而使分析得到的频率、幅值和相位产生误差。要提高FFT分析的频率分辨率，必须加长数据采样时间；要提高高频分析的精度，则应提高采样频率，缩短采样间隔。     

电力系统频率跟踪方法探讨

在对电力信号进行分析和处理时，必须要解决的两个问题是频谱混叠和频谱泄漏。对于频谱混叠，可以设置适当的抗混叠滤波器，并且适当选择一个周波的采样点数即可解决；对于频谱泄漏．只要保证窗口函数的宽度为基波周期的整数倍，就可以避免其产生。为了达到高精度采样，消除采样不同步和周期测量误差对测量精度的影响，最实用、最有效的解决办法是设计有效的频率跟踪电路，使采样频率实时跟踪信号的基波频率，固定采样点数，变化采样间隔，从而从根本上解决频谱泄漏效应。     

高频差分采样技术在CCD信号处理中的实现

现在CCD相机已经在很多领域取得了广泛地应用,针对高频CCD模拟视频信号保持时间较短,采样信号速率不高等问题,提出了一种高精度可调、高频差分采样技术。首先,详细阐述了高频模拟视频信号的特性及信号处理中的难点;其次,分析了传统CCD信号处理方法中采样速率不高的原因,在模拟视频输入和采样方式等方面提出了新的改进方法;然后,给出了高精度可调与高频差分采样方法的具体实施,并进行了测试验证;最后,提出了CCD信号处理相关的噪声抑制方法,并对CCD的信噪比性能进行了细致的测试。实验结果表明：改进的CCD信号处理方法使最大采样速率达到80Msps,比传统方法提高了1倍,最小采样精度可以达到0.5ns,而且在最到采样速率下测得的信噪比仍可以达到41.2dB,经过改进的高精度可调与高频差分采样技术提高了CCD图像信噪比,完全满足高频CCD信号处理的应用需求。     

并网逆变器高频纹波抗混叠滤波器设计研究

逆变器的数字控制系统基于模数转换器对信号进行采样以实现灵活的控制.然而逆变器开关拓扑的高频动作向被控电压、电流量中引入了明显的高频纹波,这些纹波在采样过程中易被混叠至低频段,造成逆变器输出电流波形畸变.该问题通常通过在被控量反馈通道串接模拟低通抗混叠滤波器来解决.但根据分析,常规低通滤波器在滤除高频分量的同时,会明显地滞后与衰减控制频段信号,降低逆变器的稳定裕度.因此,此处提出了一种基于低通+陷波的新型抗混叠滤波器,能够在有效滤除高频纹波的同时,保证逆变器充足的稳定裕度.该方案在一台5 kVA的逆变器中进行实验,通过观察稳态电流波形畸变和暂态电流波形振荡情况,验证了所提方案的有效性和优越性.     

电压闪变测量中采样频率的研究

本文针对闪变测量系统中采样频率进行研究,分析了当电压信号中含有谐波时如何确定采样频率的问题,指出了当采样频率过低时频谱混叠可能造成的闪变测量误差.当混叠发生时,采样信号中将会出现虚假的频率成分,这些成分有可能叠加到基波之上,造成基波的幅值发生改变,使得波动分量的提取出现误差,给闪变的测量带来误差.本文详细分析了这一误差,并使用改变采样频率的方式避免了频谱混叠,最后通过仿真进行了验证.     

谐波检测的抗混叠小波包滤波器设计

传统小波滤波器注重总体抗混叠和信号精确重建，而忽略分解分量中的混叠抑制，导致不能有效分析谐波信号。该文利用内插优化技术设计了一种抗混叠小波包滤波器。通过分析传统小波滤波器结构上的抗混叠局限，在既有的滤波器结构上增加一些内插的高低通滤波器，可以有效消除小波混叠，并可利用优化算法来求解内插滤波器系数。设计的抗混叠滤波器，同时兼顾了信号保持与混叠抑制两方面因素，克服了传统小波滤波器设计时仅考虑信号精确重建和总体抗混叠而带来的固有缺陷。仿真实验表明，所设计的小波包滤波器可以有效抑制小波混叠，能精确提取谐波特征，从而为电力系统谐波精确检测提供了一种有效手段。     

水轮机压力脉动信号采集方法的研究

通过对大量试验资料的分析,针对目前广泛使用的FFT分析法,介绍了在水轮机压力脉动试验过程中可能产生的信号混叠和信号频率泄漏现象,提出了在采用FFT分析时较为合理的信号采集方法.由于在进行FFT分析时,先对连续的压力脉动信号进行了有限化和离散化处理,从而使分析得到的频率、幅值和相位产生误差.要提高FFT分析的频率分辨率,必须加长数据采样时间;要提高高频分析的精度,则应提高采样频率,缩短采样间隔.     

基于SOPC系统的多功能虚拟仪器设计

以FPGA为基础,融入SOPC技术,实现了1种嵌入Nios Ⅱ软核的多用虚拟仪器实验样机,具有双通道示波器、信号发生器、频率特性测试仪等多种功能.它利用FPGA平台和模拟信号调理电路对信号进行采集和数据输出,采用USB总线与上位机通信,并由上位机进行数据处理和显示.采用LabWindows/CVI编写上位机软件,很方便...     

基于虚拟仪器的生命信号小波变换分析技术

本文研究小波变换多分辨率分析及阈值去噪方法在微弱生命信号提取方面的应用。基于虚拟仪器技术的软、硬件平台,搭建雷达波生命信号探测系统,实现仪器的控制和信号分析处理。根据微动多普勒频移原理,经过人体微动调制后的雷达回波信号中持有生命特征参数。通过对回波信号的分析,能检测生命体的存在。本文利用小波变换对强背景噪声下的微弱生命信号进行去噪滤波,达到低频生命信号提取的目的。在实际测试过程中,系统能快速的反应出生命迹象。提取出的信号群延迟小,曲线平稳光滑。通过不同频段的信号提取发现,生命信号主要集中在15Hz以内,并且呼吸、心跳和体动在该频段内被有效提取。利用小波变换的低频分析特性能在呼吸、心跳和体动信号的提取方面有很好的效果。     

通用捷变频信号源校准系统设计与实现

通过对捷变频信号源校准工作现状的分析,提出了1套基于Labwindows/CVI的通用捷变频信号源校准系统设计方案,确定了测试仪器的组成与选型,搭建了校准系统硬件平台,设计了系统测试软件.该系统利用现有测试仪器资源,运用虚拟仪器技术对测试资源进行统一调配,达到了捷变频信号源指标测试要求,增强了系统自动化程度和操作简易性...     

基于LabVIEW的SPWM信号发生器设计

虚拟仪器技术是计算机与测试技术相结合的产物.本文设计和实现了一种基于LabVIEW的SPWM信号发生器.利用LabVIEW编程产生载波频率和调制波频率及死区时间均可调的三相六通道SPWM波,并对其谐波进行分析.实验证明,该信号发生器具有设计简单、操作灵活的特点.     

新型全数字化阻抗分析仪设计与实现

本文阐述了20Hz～2MHz范围内针对集中参数的新型全数字化阻抗分析仪的设计原理与实现方案。相比传统仪器,该系统采用DDS技术产生低失真正弦波激励信号,采用等效采样技术进行高速高分辨率数据采集,并通过采用DSP算法进行信噪分离和信号的矢量分解,大大提高了系统的抗噪声能力和测量精度。结果表明其在标准测量条件下可达到0．1％的测量精度。     

剩余电流式电气火灾监控探测器的智能检测装置设计

介绍了一套基于虚拟仪器技术的剩余电流式电气火灾监控探测器智能检测系统设计方案。系统以工业控制计算机为核心,配置高精度数据采集卡、信号调理电路、三相大电流发生器和气动夹具等组成系统硬件平台,采用先进的虚拟仪器技术——LabVIEW 7 Express软件开发平台自行开发相关测试及数据分析与处理软件,实现数据采集和处理,可满足剩余电流式电气火灾监控探测器产品出厂时的综合性能检验需求。经实际应用表明,该系统具有测试精度高、检测效率高、操作方便和维护简单等优点。     

便携式电力线高频载波通道测试装置的研制

介绍了便携式电力线高频载波通道测试装置设计思想、方法。设计中针对宽频率范围的高速采样特点,硬件采用以FPGA为主的信号采集处理卡,经USB口与便携电脑相结合,处理方便;软件设计了数字信号抽取运算和滤波器。该测试系统充分利用计算机显示、处理、存储功能,集成化程度高,是一多功能数字化的智能测控系统。     

基于虚拟仪器技术的高速网络型电力故障录波器研究

通过对目前电网中运行的故障录波器的性能参数比较,指出在采样频率、录波时标、数据格式、通信规约和综合分析诊断方面还存在问题。阐述了采用虚拟仪器技术开发电网故障录波器的优势。重点介绍了硬件构成方案和软件编程方法,并指出了系统实现的关键技术措施。利用开放性的虚拟仪器平台开发新型录波装置不仅开发周期短,功能扩展方便,性能可靠,而且可在采集速度、采集精度、记录容量、故障诊断和系统组网等方面满足现代电网故障研究的需要。     

基于高速数字电路的PD UHF信号纳秒级陡脉冲源研制

超高频法是目前电力设备局部放电在线监测广泛使用的监测方法,超高频电磁信号的定量、定位研究需要稳定可靠的UHF信号模拟发生装置,针对这一现实需求,文章设计了一种基于数字电路的纳秒级脉冲源,用于产生PD UHF模拟信号。文章详细分析了利用数字电路产生陡脉冲的原理,选用简单的高速逻辑器件构建了脉冲发生电路,并采用虚拟仪器产生频率可变的方波信号作为脉冲源的触发信号。用Pspice仿真分析了门电路的脉冲响应特性,并搭建了试验电路进行性能测试。实验结果表明,该脉冲源产生的陡脉冲信号幅值可达2 V,脉冲重复率为50 k Hz-20 MHz,上升陡度为1 ns,脉宽为3 ns,能有效模拟PD UHF信号,并进行相关的局部放电实验。