基于傅里叶变换算法的变电站母线避雷器泄露电流异常检测方法

为降低变电站安全风险为目的,提出基于傅里叶变换算法的变电站母线避雷器泄露电流异常检测方法。利用无线传感器采集变电站母线避雷器运行电流数据后,对变电站母线电流进行平滑处理;去除其内部所含的干扰噪声后,利用基于递推傅里叶变换方法分解得到变电站母线避雷器运行电流内存在的谐波,该谐波即为变电站母线避雷器泄露电流异常检测结果。试验结果表明:对变电站母线避雷器运行电流去噪预处理能力较强,且其检测变电站母线避雷器泄露电流异常能力较强,具备较佳的应用效果。

频谱分析仪指标测试方法研究

为优化频谱分析仪指标测试方法,对校准规范和检定规程进行了对比分析,结合校准规范,对部分指标测试方法进行了补充。为减小幅度测量误差,分别从仪器参数设置、测量系统连接、测量结果计算方法等过程进行了分析,给出了优化方法,并通过实验进行了验证。为频谱分析仪合格判定提供了参考。

基于并行流处理结构的宽带实时频谱分析技术

为实现对空间电磁环境的连续频谱监测,主要对宽带实时频谱分析技术进行研究,采用多通道并行数据流处理结构实现快速傅里叶变换,每通道采用512点,4通道并行处理,达到2048点FFT的分析效果,并结合频谱概率统计技术实现频谱数据压缩。利用FPGA和高速ADC器件搭建验证系统,对关键算法进行实现与测试,结果表明系统可以对500MHz带宽范围进行实时连续频谱监测,采用频谱概率统计技术将数据速率从600MB/s降低至10MB/s,满足了电磁对抗背景下宽带频谱监测、数据实时传输的应用需求。

基于谱分析的电力负荷特征量提取方法研究

针对现有的电力负荷暂态特征量提取算法基于快速傅里叶变换(FFT)而FFT算法存在频谱泄漏和栅栏效应的问题,提出了同步化-Prony谱分析算法(Syn-Prony算法)。在传统的Prony算法基础上,对采样信号进行频移预处理,使其具有采样同步性;同时为了避免时频转换过程中频谱混叠干扰问题,对同步化后的采样信号使用梳状有限冲激响应(Comb-FIR)陷波滤波器进行处理。以典型居民家庭用电负荷为对象进行了实验研究,实验结果表明,Syn-Prony方法弥补了现有负荷辨识算法在暂态特征量提取方面的不足。

基于Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值FFT电力谐波分析

加窗和插值算法可以有效抑制快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样和非整周期截断时产生的频谱泄露和栅栏效应,提高谐波检测精度。在比较不同Rife-Vincent窗、经典窗的频谱特性的基础上,选择五项Rife-Vincent窗做母窗,构建了五项Rife-Vincent自卷积窗的时域、频域函数,并分析五项Rife-Vincent自卷积窗的主瓣特性以及自卷积阶数对旁瓣性能的影响。建立了基于五项Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值频谱校正算法。采用多项式拟合的方式推导了简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了非同步采样时,与其他加窗插值相比,该算法具有更高的计算精度。

基于解析信号和带通滤波的频率细化分析

介绍了一种基于解析信号和带通滤波的频率细化分析技术 ,讨论了其和传统的频率细化分析技术相比较所具有的特点。对离线测量 ,该技术在计算机上实现时 ,分析速度和最大细化倍数均比传统方法有较大提高 ,为基于计算机平台的虚拟仪器中的频率细化分析技术提供了一条崭新的实现途径。

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。

基于压缩感知OMP的超谐波测量新算法

提出一种压缩感知正交匹配追踪（CS-OMP）超谐波测量新算法,即运用压缩感知理论,通过引入插值系数,基于离散傅里叶变换（DFT）系数向量和狄利克雷核矩阵,构建了高频率分辨率的压缩感知模型,并基于正交匹配追踪算法,在不增加被测数据观测时间前提下,将超谐波测量的频率分辨率提高了一个数量级。数值仿真分析以及两种非线性负荷的实测数据验证的结果表明,该算法可将测得数据频率分辨率由2 k Hz细化为200 Hz,能实现对被测信号中超谐波频率成分的精确定位,也可准确求解出其幅值信息,从而有效地弥补了DFT算法存在的观测时间与频率分辨率互相限制的固有缺陷,在更准确测量超谐波方面展现出良好前景。

基于CORDIC算法的频谱分析技术研究

讨论了数字检波的工作原理,提出了基于CORDIC算法的数字检波方案。根据该方案,使用FPGA实现了基于CORDIC算法的数字检波器。通过在VXI全数字中频实时宽带射频频谱分析仪中实验验证,基于CORDIC算法的数字检波器是可行的。它与数字下变频器结合可以得到高测量精度和动态范围,其带内一致性可达到±0.01dB,测试动态范围可扩展到100dB。如果数字下变频器和基于DSP的高精度细化FFT分析相结合,测试频率分辨率可达到0.03Hz。

几种FFT加窗三次样条插值的间谐波检测方法的比较

在非整周期采样的情况下,快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)存在较大的误差。文章通过在Matlab中对构造的信号模型进行仿真,比较了几种基于三次样条插值的加窗FFT算法的间谐波检测精度,并以Blackman-Harris窗三次样条插值FFT算法为例,对其进行了公式推导,得到了该算法信号频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,文中的几种基于三次样条插值的加窗FFT算法的间谐波检测精度较高,频率平均误差可达到0.02%以内,幅值平均误差可达到0.3%以内,有效地减小了非整周期采样对FFT的影响。

频谱分析仪自动测试技术的研究

频谱分析仪是对频域信号进行测量和分析的一种重要的测量仪器。传统的频谱分析仪的手工校准费时费力,有时测量结果还要受到人为因素影响。本文介绍一种利用Labwindows/CVI7.0编程,基于GPIB总线实现对频谱分析仪的自动测试。主要是利用现有仪器的GPIB总线接口,通过计算机控制各种测试设备来实现测试工程的自动化。利用Labwindows/CVI软件中的IVI驱动器来驱动仪器,并运用SQL Server手段来对测试数据进行查询,存储和处理。

高阶QAM实时多域测试多模式自适应盲均衡技术研究

提出了一种全新的宽带通信信号实时多域分析通用架构,详细介绍了该架构下信号分析的基本原理。在这种架构的基础上,通过加载不同的算法,不仅能够实现各种宽带通信信号高精度实时宽带频谱分析,而且还能同时实现宽带通信信号时域、调制域等多域联合分析。针对宽带高阶正交幅度调制(QAM)通信信号实时多域分析,详细讨论了面向测试的基于GMMA和DDLMS双模自适应盲均衡算法。系统仿真结果证明:相比GMMA自适应盲均衡算法,双模自适应盲均衡算法收敛速度明显提高,256QAM信号均衡后输出残余码间串扰(ISI)改善提高了10dB;同时通过实验验证,采用20MHz实时分析带宽对码率为6.4MSps的宽带256QAM信号进行实时多域分析,误差矢量幅度(error vectorm agnitude,EVM)测试误差小于2%。

一种改进的定时恢复方法

定时恢复是全数字接收机中的一项关键技术,以传统的Gardner定时恢复理论为基础研究了一种改进的定时恢复方法。该方法去掉环路滤波,改插值滤波器为多相滤波器,并对NCO和定时误差提取方法进行了改进。以16QAM为例对整个环路进行了仿真验证,该方法对载波相位不敏感,并且较传统Gardner插值算法简单易行。在满足准确性和速度的前提下,由于采用连续可变分数倍抽取技术,该方法在工程应用中可适用于每个符号非整数个采样点的信号的定时恢复,同时能有效避免多电平信号在采用Gardner算法估算定时误差时出现的局部抖动现象,适用于PSK、QAM信号的定时恢复。

FFT实时谱分析系统的FPGA设计和实现

采用按时间抽选的基4原位算法和坐标旋转数字式计算机(CORDIC)算法实现了一个FFT实时谱分析系统。整个设计采用流水线工作方式,保证了系统的速度,避免了瓶颈的出现;整个系统采用FPGA实现,实验表明,该系统既有DSP器件实现的灵活性又有专用FFT芯片实现的高速数据吞吐能力,可以广泛地应用于数字信号处理的各个领域。

减小声光频谱仪频率测量方差算法研究

声光器件衍射光峰值偏转位置与输入信号频率成正比是声光频谱仪测频的基本原理,但实际中衍射的非线形效应会引起衍射光峰值偏转误差较大。为减小频率测量方差,需对衍射光强数据做相应处理。对CCD背景噪声的数字特征分析,以背景噪声数学平均值为阈值做去噪处理。根据最小二乘法原理,对衍射光强数据做一次高斯函数拟合,拟合数据与光强数据相关系数为0.997 6。在现有测试光学平台下,根据衍射光强峰值位置估计的频率测量方差为542.5 k Hz2,利用拟合高斯函数中心值估计的频率测量方差为31.8 k Hz2。为减小声光频谱仪频率测量方差提供了理论支持。

基于Hopkinson杆的高g值加速度传感器的动态特性分析

基于Hopkinson杆激光干涉冲击试验台,分析了高g值加速度传感器的动态特性,主要分析了实现高g值加速度传感器的幅频特性的原理及可行性。该方法采用Hopkinson杆作为高g值加速度信号发生器,并应用激光光栅干涉仪可以精确地获得高g值加速度脉冲的激励波形,再与加速度计的输出联合处理得出传感器的动态校准结果。并用988压电传感器的动态校准结果加以说明。

宽带OQPSK信号实时多域测试定时同步技术研究

提出了一种全新的宽带OQPSK信号实时多域分析架构,该架构能够同时实现宽带OQPSK通信信号实时多域联合分析和高精度指标测试。在此基础上,提出并详细讨论了一种面向测试的高精度宽带OQPSK通信信号联合定时同步算法。该算法采用基于多相滤波的任意倍数重采样器和基于最大似然估计(ML)的前馈载波相位和定时误差估计算法,通过对任意码率的被测OQPSK信号连续处理,快速实现高精度符号定时同步。该算法避免了OQPSK解调中载波同步和符号定时同步之间的相互影响和制约。经仿真验证,和传统的基于Lagrange插值的重采样算法相比较,具有更好的频谱抑制性能和更高的变换精度。结合载波相位误差和定时误差联合估计,快速实现了OQPSK信号高精度符号定时同步。

基于LabVIEW和FPGA的多功能虚拟频谱分析仪设计

基于虚拟仪器模块化的设计思想,设计出一种以FPGA为硬件基础,Lab VIEW为软件核心的多功能虚拟频谱分析仪。重点分析了硬件电路各个模块的设计方案和上位机软件数据处理方法。硬件电路包括对信号的调理、AD采集转换、存储及传输。另外,系统采用AD9288作为模数转换器,通过AD双路并行8位采样模式,可以提高系统的采样率。软件开发平台采用Lab VIEW,对数据进行滤波、加窗、FFT运算处理,并具有数字显示、图形绘制、存储和查看测试数据等功能。经测试该频谱分析仪稳定可靠,可用于高校实验教学中,具有一定实用价值。

基于LabVIEW的多功能虚拟频谱分析仪的设计

针对传统频谱分析仪器价格昂贵、维护成本高、操作复杂等问题,根据虚似仪器的设计理论,介绍了一种基于USB2.0总线的多功能虚拟频谱分析仪的设计过程,该设计采用ADI公司的AD9288BST-40芯片实现信号的采集功能,主控卡的FPGA芯片将采集的信号传送至上位机,然后在上位机实现多功能频谱分析仪的功能开发。最后通过功能测试结果验证了设计的可行性和准确性。

基于频谱细化与插值法的特征谐波分析研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是目前常用的特征谐波分析方法,由于受到栅栏效应和频谱泄漏的影响,其分析精度并不理想。针对特征谐波各项参数的精确估计问题,提出了基于频谱细化与插值法的特征谐波分析方法。首先利用细化选带傅里叶变换(Zoom-FFT)对特征谐波所在局部频段进行细化,然后使用4项5阶Nuttall窗插值法对细化后的频谱进行校正,得到各特征谐波频率、幅值、相位的精确估计。在实验部分,分别使用快速傅里叶变换、Zoom-FFT和提出的Zoom-FFT+4项5阶Nuttall窗插值法对模拟特征谐波信号和24脉波整流装置特征谐波进行了仿真实验。实验结果对比表明,本方法可以有效地抑制栅栏效应和频谱泄漏,各项参数的估计精度明显优于快速傅里叶变换和Zoom-FFT,是一种较为理想的特征谐波分析算法。