基于FPGA的二次测频方法研究与实现

结合最新射频微波数字技术,研究并综合了几种典型的微波频率测量方法的优缺点,借鉴了预分频和外差下变频方法的成功经验,进而提出1种新型高精度的频率测量方案——二次测频法,在测频理论和技术上有所创新.该方法基于等精度测频原理,主要实现了在FPGA内部进行1次频率测量之后,将第1次测量结果与被测信号得到的差频结果再进行第2次的...     

基于频率合成的相位差测量方法

介绍了一种基于频率合成技术的相位差测量方法,通过频率合成的方法构造一个与被测信号有一定频差的稳定信号,以它作为本振信号与两路被测信号进行混频,将高频率信号相位差转换到低频段进行测量,可以实现很宽的测量范围以及较高的精度.     

基于滤波技术的电力网络基波频率测量方法

根据钟形脉冲函数设计了具有带通特性的滤波器.给出了滤波器的时域数学模型、频域数学模型及离散时域模型,并研究了它的数值积分算法.经频谱分析可知:所设计的滤波器对非周期、低频振荡信号和高次谐波信号具有较强的抑制作用.利用所设计的带通滤波器,研究了电网基波频率的测量方法.仿真结果表明:在电网含有较强的非周期、低频和高频谐波信号的条件下,基于这种滤波技术的测频方法具有较高的频率测量精度.为精确地测量电网基波频率提供了有效的方法.     

基于自适应短时傅立叶变换的电频率跟踪测量算法

电频率快速、准确测量是电网及电气设备运行、控制、调节的基础.基于电气信号的异步采样数据,应用短时傅立叶变换（STFT）估计电气信号频率,选用矩形自卷积窗抑制谐波对测频的影响,并根据频率变化自适应调整时间窗宽度.算法实现简单、计算量小,测频范围大,在信号频率缓慢变化和快速变化时,均具有较好的测量精度和跟踪速度.仿真研究对测频算法在各种情况下的可行性和有效性进行了验证.     

一种基于傅立叶算法的高精度测频方法

针对传统软件测频方法存在的问题,提出了一种新的基于傅立叶算法的频率测量方法。首先仔细研究傅立叶修正系数测频法的误差情况,调整了修正系数的计算方法,提出傅立叶修正系数测频法的改进算法。然后根据信号频率偏移时傅立叶算法误差较大这一问题,提出根据信号近似频率进行插值,对插值后新序列进行傅立叶计算。为了提高含有谐波时的测频精度,对频率进行迭代计算,直至达到精度要求或迭代次数达到限值。最后对含谐波、不含谐波两种信号进行仿真计算,对比其频率计算误差。结果表明,该算法计算精度高,计算量小且实现了频率的高精度跟踪,可以满     

基于FPGA的参数自适应频率测量技术

采用FPGA利用硬件多周期自动累积平均技术和脉冲信号识别技术解决了计数器测频受被测信号频率和波形影响,测频误差难以控制的技术难题,所研制的宽带频率测量设备达到了理论频率测量精度.     

基于非线性模型的频率校正技术研究

针对频谱泄露干涉影响导致经典测频方法精度较低的缺陷,给出了基于建立非线性最优化模型的改进方法。采用该改进方法对单频率信号、谐波信号和多频率信号分别进行频率测量研究。结果表明:该改进方法测频精度较之经典方法可提高2~3个数量级;完全满足工频信号频率测量的工程需要,信号相位角变化对改进方法测频精度影响甚小,无论相位如何变化测频精度始终保持在比经典方法高2~3个数量级的标准;符合一般测频算法的特征,该改进方法测频精度不会随着信号幅值变化而变化,运用该方法测频只要非线性最优化模型建立得当,只须先由经典方法粗略知道信号参数就可通过迭代计算获得高精度的结果。     

基于CPLD及C语言的等精度频率计设计

主要介绍了等精度频率测量原理,该原理具有在整个测试频段内保持高精度频率测量的优点;同时在该原理基础上,采用了Verilog HDL语言设计了高速的等精度测频模块,并且利用EDA开发平台QUARTUS Ⅱ3．0对CPLD芯片进行写入,实现了计数等主要逻辑功能;还使用C语言设计了该等精度频率计的主控程序以提高测量精度。本设计实现了对频率变化范围较大的信号进行频率测量,能够满足高速度、高精度的测频要求。     

弱磁信号的测频方法研究

为了提高弱磁信号的频率测量精度和稳定性,采用多周期同步和倍频两种方法,结合模拟电路、CPLD和单片机技术,设计了检测弱磁信号的调理电路和测频电路。得到了基于两种测频方法构成的电路的测量数据,并进行了对比。结果显示在当前条件下,多周期测频法更具优势,其测频精度达到10-5。同时证明了高信噪比的弱磁信号检测,才能保证高精度和稳定性的测频要求。     

基于软件锁相环的测频方法研究

为了提高连续波信号频率测量的精度,本文根据虚拟无线电技术的特点和发展趋势,研究了软件锁相环的数学模型,提出了利用软件锁相环提高频率测量精度的方法。分析了不同参数对软件锁相环测频精度的影响,得出不同情况下参数设定的基本准则。通过计算机软件仿真,进一步验证了在加性高斯白噪声信道下,针对3种常见特征的信号,软件锁相环具有较高的测频精度和较好的抗干扰性能,可以满足无线电监测领域对于连续波信号的高精度测频的要求。     

远动通道FSK信号载频检测方法的研究及其应用

为了实现对基于 FSK(频移键控 )调制方式的远动信道的监控 ,必须首先准确检测 FSK信号的载波频率。 FSK信号的频谱成分比较复杂 ,包含基带信号引入的连续谱和载波信号引入的离散谱两部分 ,传统的信号处理方法难以准确测量。针对以上特点 ,提出了一种新的非线性变换——时域拼接变换 ,通过对 FSK信号的分割和重新组合 ,消除了两个载波信号之间的相关性 ,抑制了基带信号对功率谱的影响 ,将离散谱从功率谱中分离 ,并结合现代功率谱估计方法 ,实现了对信号载波频率的高精度测量。计算机仿真与实验证明 ,该方法是一种有效的 FSK载波频率测量方法     

在线测量煤粉粒度分布和浓度的实验研究

锅炉的煤粉在线监测对于节能减排、燃烧优化等起重要作用。基于光脉动法在线测量煤粉平均粒度的原理,结合频谱分析方法,提出了光脉动谱法,可以在线测量煤粉的粒度分布和浓度。通过对光脉动法在线测得的煤粉时间序列信号进行分析,得到不同频率段煤粉的脉动信号,分析了各频率段脉动信号与煤粉粒度分布间的关系,据此得到煤粉的粒度分布和浓度。实验结果与取样筛分得到的煤粉粒度分布进行了比较,二者吻合很好。     

基于部分采样及混合分段的超高次谐波检测方法

高频电力电子设备的广泛应用导致电网中的超高次谐波问题日趋严重,而现有的谐波检测方法在用于检测频率范围更宽的超高次谐波时存在检测速度慢、处理数据多等问题,针对超高次谐波的检测缺乏统一且有效的标准。在全面剖析电力电子变流设备产生的超高次谐波频次特征与开关频率的关联性的基础上,提出一种基于特征频率分段的混合检测方法。通过部分采样FFT运算得到谐波峰值来确定开关频率,根据开关频率及其倍数频率附近的峰值特性自动确定频谱聚合的分段策略。仿真分析表明该方法在保障超高次谐波准确检测的基础上有效提升了检测速度,试验结果验证了方法的可行性和有效性,可为统一超高次谐波检测标准提供新思路。     

GB/T 15945征求意见稿中电网频率测量时间间隔的探讨

详细介绍了常用的频率测量方法,说明了10个周波的测量时间间隔足以满足电网频率精确测量的需要。指出电网频率测量时间间隔定为10s,既不符合我国电力部门目前以1s为时间间隔统计电网频率合格率的国情,也和国标《电能质量监测设备通用要求》相冲突。为使新国标既符合国情,又不和IEC国际标准相冲突,建议保留1s、3s和10s3个时间间隔,这样修订后的电力系统频率偏差国标既具备可操作性,又方便我国技术和设备的引进。     

基于多信号分类法和普罗尼法的间谐波参数估计

提出了一种基于多信号分类法(Multiple Signal Classification,MUSIC)和普罗尼法(Prony)的间谐波参数估计方法,首先通过在MUSIC功率谱曲线中设置阈值来估计信号中的谐波和间谐波频率,然后根据估计出的频率利用Prony法中的最小二乘法来估计其幅值和相位.仿真和实测信号分析结果表明,该间谐波参数估计方法在低噪声水平下可检测到整数次谐波附近的间谐波,且估计出的谐波和间谐波参数精度较高,能满足实际电网信号测试精度的要求.     

用时域连续有限冲激响应滤波器进行过零测频的方法

根据时域连续有限冲激响应滤波器的原理设计了短窗窄带带通连续滤波器。该滤波器通过处理输入离散采样信号获得连续信号并抑制谐波噪声,改进了过零测频方法。对含有40%低频和高频谐波的500 kV线路的故障电压进行仿真,试验结果表明当采样数据的窗长为4个工频周期时,该方法的测频误差小于0.05 Hz,且延时仅为2个工频周期,其抗谐波、抗噪声和动态响应特性优于傅氏测频法,能够满足电子式互感器应用环境下实时测频的要求。     

一种基于磁动势平衡的Rogowski线圈控制模型

Rogowski线圈主要应用于脉冲大电流的测量,而电力系统中测量用电流互感器的使用环境中存在着诸多干扰。因而,要实现Rogowski对线圈工频稳态电流的准确测量,就需要了解Rogowski线圈对工频稳态电流的测量特性以及干扰对测量的影响。为此提出了一种基于磁动势平衡思想的Rogowski线圈动态控制模型,利用该模型描述了Rogowski线圈的一、二次侧各电气参量,并对互感器工频电流的稳态测量特性、干扰信号的影响作出了分析。     

一种基于修正采样序列的电力系统频率测量方法

提出了一种基于修正采样序列的电力系统频率测量方法,明显减少了当采样频率与系统频率不同步时频谱泄漏,较为精确地提取基波及各次谐波的幅值和相角,因而使基于相角变化的频率测量计算精度高,具有较高的实用价值。     

利用频谱分析仪观测信号的微小失真

介绍了用频谱分析仪观测信号微小失真度的测量方法和特点。从频域角度分析了信号失真现象,并探讨了频谱分析仪观测微小失真度的原理及若干问题。用R3131频谱分析仪实测的频谱图及数据,验证了频谱仪观测信号微小失真的可行性和优越性。     

基于谐振频率预测模型的配电网电容电流测量方法

现有配电网电容电流测量的信号注入法在测量精度和速度上暂不能达到平衡,为更适应测量系统快速跟踪变化的要求,提出了一种谐振频率预测模型。该模型直接根据波形波峰间的时间差进行谐振频率的计算,能够快速确定电容电流大小,大大缩短测量时间。为有效消除具有一定频率偏差的工频信号干扰,设计了级联陷波器对中性点电压信号进行处理。多组仿真实验证明,该模型测量方法可有效消除工频信号干扰,计算简便,测量精度高、速度快。