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目前大部分功率计混频问题解决方法

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  • 发布时间:2013/10/26 20:45:20
  • 作者:hb_yinhe

  根据采样定理,为了不失真地恢复模拟信号,采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍。当信号采集不满足采样定理时,就会出现混频问题。目前大部分功率计混频问题解决方法有两种。一种是采用低通滤波器,第二种是增大采样频率。

一、功率计混频问题解决方法一:采用低通滤波器

  即在A/D采样之前对信号进行滤波,滤去信号中的高频分量,降低信号的截止频率,使采集信号满足采样定理;使用此方法,由于滤去了信号中的高频分量,所以信号会产生畸变,对信号进行分析时,特别是频率成分复杂的信号(例如PWM波形),会造成较大的误差,所以在变频测量环境中,这种方法会有很大误差,所以不适合使用。

二、功率计混频问题解决方法二:增大采样频率

  增大采样频率,使采样频率大于信号最高频率的2倍,满足采样定理。但是采样频率增大的同时,采样的数据也会增多,使得计算量大大增加,这样就很难在计算的实时性方面实现。另外,如果信号中既包含高频成分又包含低频成分,用较高的采样频率去采集频率较低的信号,这样就会造成数据的重复浪费。例如基波在100Hz和在1Hz时的采样时间长度完全不一样,如果以100Hz时10个周期的采样长度去采集1Hz的信号,只能采集到0.1个基波周期,根本无法进行准确的数据分析;如果用1Hz时1个基波周期的采样长度采集100Hz的信号,将得到100个周期的数据,这就严重浪费了大量的运算时间,影响实时性。

三、某些功率计精度标称的欺骗手段

  根据以上两种大部分功率计混频问题解决方法,CPU的计算能力也是有限,采样频率不可能无止境的增加,所以合理的设置滤波器的截止频率和在不影响数据实时性的前提下增大采样频率,我们才能获取最准确的数据。目前很多功率计厂家试图通过模糊的标称精度的方法来蒙蔽用户,以此来回避滤波器和采样频率带来的影响。比如某款带宽为1MHz,精度标称为0.02%的进口功率计,我们仔细看他们的样本,他们的精度远没有标称的那么高,而且精度跟基波频率不同以及线路滤波器的不同精度相差非常大。

同基波频率对精度的影响

图一:不同基波频率对精度的影响

不同滤波器对精度的影响

图二:不同滤波器对精度的影响

  在图一中功率精度最好的是45Hz~66Hz,精度为读数的0.02%+量程的0.05%,随着频率的增大误差也随着增大,在他标称的10KHz~50KHz,误差已经是读数的0.3%+量程0.2%;在图二中,随着截止频率的增加误差也是进一步的增大。随便这种精度标称为0.02%的方法完全是欺骗用户的行为。