CO_(2)色散干涉仪上相位差校正方法的研究

为了消除CO_(2)色散干涉仪运行过程中光学弹性调制器产生的参考信号与光电探测器产生的测量信号之间传输的不同步性对等离子体密度测量结果的影响,提出一种基于正交解调的相位差实时校正算法,保证了参考信号与测量信号传输的同步性。将此相位差校正算法在FPGA上实现,从而实现了数据的实时处理。实验结果表明,该相位差校正算法进一步提升了测量结果的精度,测量精度可达0.7°。

基于Kaiser窗相位差校正的电力谐波分析与应用

采用基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权可减少频谱泄漏和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约。Kaiser窗可定义一组可调的窗函数,自由选择主瓣与旁瓣衰减之间的比重,因此能全面地反映主瓣与旁瓣衰减之间的交换关系。对信号非同步采样和非整周期截断时的频谱进行了分析,讨论了Kaiser窗的主、旁瓣特性,提出了基于Kaiser窗相位差校正的电力谐波分析方法,推导了信号基波与各次谐波频率、幅值、初相角的计算式。仿真结果表明:Kaiser窗函数设计实现灵活、抑制频谱泄漏效果好,Kaiser窗相位差校正算法克服了基波频率波动对谐波分析的影响,对含21次谐波信号的基波频率计算相对误差仅为1.0×10-7%,幅值计算相对误差≤0.000 6%,初相位计算相对误差≤0.008%,三相谐波分析与谐波电能计量应用实践证明了该方法的正确性。

频谱分析中用于相位和频率校正的相位差校正法

提出了一种对连续时域信号分前后两段作傅里叶变换,利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法——相位差校正法,通过窗谱函数的公式还可以校正其幅值,以解决离散频谱分析中由于谱峰谱线没有对正峰顶时所带来的较大误差。该方法原理简单,通用性好,运算速度快,校正精度高,可以在不知道窗谱函数表达式的情况下,直接用其相位差进行求解。仿真研究表明,对单频率成分的频率、相位、幅值进行校正,频率误差小于0.0002个频率分辨率,相位误差小于0.1 度,幅值误差小于0.02% 。

基于Kaiser窗的相位差校正及tanδ测量应用

基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权可减轻非同步采样和非整周期截断对介质损耗因数tanδ测量的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约.本文通过分析Kaiser窗函数的主瓣与旁瓣衰减比重可自由选择的特性,提出了基于Kaiser窗的相位差校正的tanδ测量方法,推导了tanδ的计算式,并介绍了基于该算法的测量系统的硬件实现方案.仿真和试验结果表明,Kaiser窗函数抑制频谱泄漏效果好,基于Kaiser窗的相位差校正方法克服了谐波干扰、基波频率波动及白噪声对tanδ测量的影响,且设计实现灵活,测量结果精确、稳定,可用于tanδ的离线测量与在线监测.

基于加窗递推DFT算法的快速相位差校正法研究

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正。为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用间隔一个采样周期的两次DFT变换计算其对应离散谱线的相位差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小计算精度高,为了提高计算精度,采用加Blackman-harris窗截断,结合Blackman-harris窗的幅值修正系数公式可以准确校正幅值。为进一步提高计算速度,在计算幅值修正系数时还利用了嵌套形式的三次样条函数。通过仿真计算结果可以看出,频率误差小于0.000 1 Hz,幅值误差小于0.02%,相位误差小于0.5%,具有较高的精度。

基于Blackman-Harris相位差校正信号谐波分析方法

运用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,造成的频谱泄漏将影响谐波分析精度。本文引入Blackman-Harris窗函数,分析其时域和频域特性,采用Blackman-Harris窗对谐波信号进行加权,结合相位差校正原理,用于谐波分析。推导了信号基波及各次谐波频率、幅值和初相角的计算式,对常规的频谱相位差校正方法进行了改进。仿真结果表明,应用Blackman-Harris窗相位差校正信号谐波分析法的运算时间与加其他余弦窗的运算时间相比没有明显增加,计算精度却显著提高。本文提出算法实现简单,精度高,通用性强,可应用于高精度电能计量和电能质量分析。

基于多CPU与相位差校正的高精度谐波功率测量

快速傅里叶变换(FFT)应用于谐波分析与测量时容易因频谱泄漏影响测量准确度。研究Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出了一种基于Rife-Vincent窗频谱相位差校正的谐波分析与谐波功率测量方法。在此基础上设计了一种新型三相谐波电能表,给出了基于TDK6513H+ADSP-BF533+M30624FGPFP的多CPU电力谐波精确测量解决方案。实验结果表明,应用所提出的谐波分析算法时,仪器的性能优于GB/T 17833—1999及GB/T 14549—1993的要求,基波有功功率测量误差小于0.2%,谐波电压测量相对误差小于1%,谐波电流测量相对误差小于3%,谐波相位测量误差绝对值小于2°,适合于高精度谐波功率测量。

基于PCA和相位差校正法的风切变预警算法

为了提高相干激光雷达风切变预警算法的预警率,提出一种基于主成分分析(principal component analysis,PCA)和相位差校正法的风切变预警算法。首先,利用PCA对雷达回波信号进行低阶主成分向量提取以实现信号重构,提高信噪比。其次,采用基于快速傅里叶变换的相位差校正法对回波信号峰值频率进行校正,降低回波信号能量泄露。然后,分别利用旋转电机实验数据和小型飞机实验数据对所提算法进行性能评估。结果表明,采用所提算法估计相干激光雷达回波信号峰值频率的平均绝对误差为0.26 MHz,对实际低空风切变的预警率为92.31%。所提算法可以有效降低相干激光雷达回波信号频率估计误差,实现低空风切变预警。

基于相位差校正的电网频率高精度测量

电网频率是重要的电能质量指标之一,频率的高精度测量同时也是许多应用技术的基础。该文介绍一种基于相位差校正的电网频率测量方法。理论分析和仿真表明这种方法具有较强的抗干扰性,其频率测量精度主要与信噪比、频率偏差及采样数据的长度有关。该方法原理简单、运算速度快、校正精度高,能够满足电力系统测量实时性要求。

加窗相位差校正算法在电网频率测量中的应用

电力系统的频率时刻处于波动状态,采样不可能做到完全同步,基于离散傅立叶变换(DFT)的算法不可避免的存在频谱泄露和栅栏效应,导致测量的精度无法满足电力系统参数的精度要求。介绍了一种改进的DFT频率测量算法,通过选择合适的窗函数和相位差校正的方法来提高频率测量的精度。仿真分析表明,该算法达到了电网频率测量的标准,具有一定的可行性和有效性。

基于相位差校正技术的动平衡信号高精度测量

提出利用相位差校正技术实现动平衡信号的高精度测量。对原始随机采样的振动信号序列时移构造相同点数的新序列，分别对这两个信号序列加对称窗函数进行FFT分析，利用各自离散频谱中对应峰值谱线的相位差求取信号幅值和相位的校正量，最后根据该校正量得到基频不平衡信号的特征参数，同时也说明了对称窗函数的选取原则。该方法的采样频率不受待测信号频率影响，不需要整周期采样，算法实现方便，实时性好，且加适当的窗函数可以消除信号中的谐波、噪声干扰。实验结果表明该方法能够实现动平衡信号参数的高精度测量。

基于时移相位差校正的准同期算法的研究

由于并列双方电压信号的频率不相等且在并列过程中不断变化，难以同时实现同步采样。DFT算法存在因时域截断而产生的频谱泄漏，因此用于测量并列电压参数误差较大。文中提出的基于加窗和相位差校正的新DFT算法，利用原始采样数据，构造出两段数据序列，其中第二段序列比第一段滞后L点。对这两段序列作加窗DFT后，再利用其对应峰值谱线的相位差对并列双方电压信号的频率、幅值和相位等参数进行校正。该算法无需对电压信号进行同步采样，可有效减少非整周期采样所造成的泄漏误差，从而精确地测量电压信号的参数，且算法适合于多种对称窗函数仿真结果证明该算法测量精度高，具有较好的实用价值。

基于相位差校正的FFT算法的F-P腔长解调方法

为了提高基于傅里叶变换的法布里-珀罗传感器解调方法的精度,提出了以相位差校正法对快速傅里叶算法(FFT)进行改进。首先,将频率-光谱采样信号构造为两段相差一定相位的信号,分别对其进行FFT变换;然后,根据两段信号的相位差得到频率校正公式,根据校正后的频率求出腔长,提高了腔长的解调精度;最后,通过仿真计算,对比分析了基于相位差校正的FFT解调算法、FFT解调算法,以及FFT和能量重心联合算法在相同光源信号下解调的精度。仿真结果表明:基于相位差校正的FFT解调算法的解调值与真实值误差的标准差仅为FFT和能量重心联合算法的7.0659%,为FFT解调算法的0.00047%,证明了该改进算法解调的F-P腔长值与真实值具有更好的一致性。

基于相位差校正法的电力谐波分析中窗函数的研究

研究了基于相位差校正法的电力谐波分析方法,仿真比较了4种电力采样信号(无噪声、小噪声(信噪比60dB)、大噪声(信噪比40 dB)和含有间谐波)分别加4种窗函数(汉宁窗、布拉克曼一哈利斯窗、二阶卷积窗和四阶卷积窗)时谐波参数估计误差.结果表明,无噪声条件下,加卷积窗的估计精度比加余弦窗时高9-10个数量级;在有噪声条件下.几种窗函数对估计精度的影响基本一致.

基于相位差校正法的加Blackman-harris窗FFT算法与实现

相位差校正法是连续两次加窗截断时域信号并进行两次FFT变换,然后利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法,通过利用插值fft算法的窗谱函数公式还可以校正其幅值,用以解决离散频谱分析中由于不能做到同步采样带来的较大误差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小、计算精度高,所以本文采用加Blackman-harris窗截断。

基于相位差校正法的虚拟谐波功率与电能计算

本文以实现数字化变电站中的虚拟谐波功率与电能计量为目的,考虑到目前电力系统中存在的谐波电能计量不合理问题,根据谐波频率正弦波是从基波频率正弦波锁相倍频产生这一原理,介绍了在LabVIEW中以相位差校正法为基础的,通过对基波频率进行校正后再对谐波频率进行校正的谐波计算方法。在LabVIEW中仿真了正常情况下和频率偏移情况下该方法的计算效果,对仿真结果进行了误差分析;同时,利用已有的虚拟仪器软硬件平台进行了试验测量。仿真和试验结果都验证了这种虚拟功率计算的实用性和高准确度。最后,为说明该计算方法在电能计量应用中的实时性,与电子式电能表进行了对比试验,试验结果说明其在实际的电能计量中具有良好的实时性和准确度。

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。

等长基线干涉仪相位差校正方法研究

针对等长基线干涉仪阵元位置偏移引起的相位差偏差的问题,提出一种基于外部校正源的相位差校正方法。研究了相位差校正原理,得出阵元的相位差偏差不仅与阵元偏移位置有关还与目标的阵元方位角有关的结论。分析了参数测量误差对校正方法的影响,得出结论,校正源的阵元相位差偏差和目标的阵元方位角的测量误差是影响校正值的误差的重要因素。通过仿真分析验证了校正方法的正确性,仿真结果表明该校正方法可以改善等长基线干涉仪定位结果。

基于新型余弦组合窗相位差校正的介损角测量算法

为了准确测量绝缘介质的介损角,提高谐波检测算法的稳定性和准确性,构建了一种新型的余弦组合窗,并推导出基于Nuttall窗、Blackman-Harris窗相位差校正的介损角测量算法。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,在基波频率波动、谐波注入变化和信噪比不同时,将本文算法同其他经典介损角测量算法进行仿真分析,验证了本文算法更加准确和稳定。

考虑电网频率变化率的改进相位差校正法研究

针对电网信号基波频率动态变化时相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能测量失败的问题,提出了一种考虑频率变化率的改进相位差校正法。指出了非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其当基频动态变化导致基波频率偏移较大时,非同步采样使测量精度严重降低。推导了基于频率变化率修正的归一化频率校正量公式,在线测量时,频率变化率用前次与当次测得的基波频率进行差商运算求得,再据此对测量结果进行了修正。分别使用考虑频率变化率的方法和原方法对变频电网信号进行了数值仿真研究。研究结果表明,改进相位差校正法有更高的测量精度,对基波的测量精度提高一个数量级,采样窗长为IEC标准规定窗长的50%,能满足频率动态变化时谐波在线测量的精度与实时性要求。