全相位FFT算法高精度谐波测量方法

针对电力系统精确测量谐波信号频谱特性这一技术问题,该文提出一种基于全相位FFT算法的高精度谐波测量方法。通过低漂移信号转换电路和程控滤波器对被测信号进行调理,再经高精度A/D转换器变换成数字量传至MCU进行全相位FFT变换,选择离散频谱中幅值最大的两根谱线进行校正得到信号精确测量结果。利用LTspice电路与Matlab算法协同仿真,结果表明:在输入信号为理想谐波、复杂谐波与间谐波、叠加白噪声信号的基波情况下,所提出的方法均可实现对信号频率和幅值的准确测量。在与传统FFT双谱线校正和加窗FFT双谱线校正相比,该文提出的测量方法精度更高、抗噪性更好,频谱泄漏抑制能力更强,适用于对电力信号的高精度测量。

基于优化分裂基FFT算法的APF谐波检测策略

有源电力滤波器(APF)是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,对电流谐波实时准确快速检测是决定APF性能的一个重要环节。快速傅立叶变换(FFT)是目前应用广泛的谐波检测方法。然而,传统FFT算法计算复杂、存在时间延迟、实时性差、容受电网电压波形畸变或频率波动的影响,影响谐波检测的准确性和效率,降低APF的补偿效果和综合性能。由此,本文提出一种基于分裂基FFT算法的APF谐波检测与补偿策略,通过蝶形运算对偶序号输入使用基-2算法,对奇序号输入使用基-4算法,比传统基-2算法减少10%以上运算量,比传统基-4算法减少2%以上运算量,可有效降低FFT算法复杂程度,增强谐波检测实时性;采用汉宁窗对分裂基FFT算法进行优化,提升谐波检测精度与抗干扰能力,保证APF谐波检测与补偿效果和整体性能。通过三相四线制APF样机实验验证了所提谐波检测与补偿策略的正确性和有效性,在负载突变的情况下,重新到达新稳态的调节时间可缩短约25%。

欠采样全相位FFT鉴相方法仿真与实现

测距精度是相位式激光测距系统的重要指标之一。为了提高测距精度,采用欠采样方法和全相位FFT(all-phase FFT, apFFT)算法设计了鉴相电路,使用卡尔曼(Kalman)滤波提高了测量数据的稳定性。根据欠采样谱分析鉴相原理,仿真分析了在不同采样频率和不同信号频率下的鉴相精度,对比了基于欠采样的FFT鉴相法和apFFT鉴相法在高斯白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果表明,欠采样不会影响鉴相精度,并且欠采样apFFT鉴相法的鉴相精度优于欠采样FFT鉴相法。进行了鉴相性能的实验验证,实验数据表明,当采样频率为100 MHz、信号调制频率为201 MHz时,apFFT鉴相精度为0.134°,卡尔曼滤波后鉴相精度优于0.023°,测距精度可达0.20 mm。因此,基于Kalman滤波的欠采样apFFT鉴相法具有精度高、抗干扰能力强等优点,在相位式激光测距系统中具有重要的应用价值。

硬同步型FFT算法在微电网监控系统中的应用

针对微电网实际运行时存在各类干扰导致电气参数测量精度不高的问题,论文提出一种改进硬同步型FFT算法应用于微电网监控系统中,实现电气参数的精确采集,快速还原被测信号的原始波形,并采用限幅优化去极值平均滤波算法增强监控系统的抗干扰性能。实验结果表明,改进硬同步型FFT算法和限幅优化去极值平均滤波算法可有效提高监控系统电气参数检测精度与可靠性。

船体梁总纵弯曲载荷识别方法及试验验证

基于结构应变动态响应,采用时域反卷积算法建立了船体梁总纵弯曲载荷识别理论模型.结合Tikhonov正则化理论及FFT(快速傅里叶变换)滤波算法,有效提高了载荷识别精度.并采用系列箱型梁结构模型动载试验验证了载荷识别理论模型的有效性.结果表明:建立的载荷识别理论模型可以准确地反演得出施加载荷时程曲线,误差小于5%.

考虑测量带宽影响的电磁干扰频谱FFT计算

基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)计算电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱时,为了得到和EMI接收机测试一致的频谱结果,必须考虑测量带宽的影响,即必须将EMI接收机测量带宽内的FFT频率分量在分析频率上进行叠加。提出了考虑测量带宽影响的EMI频谱计算方法,首先对时域信号进行FFT,然后将FFT结果加窗滤波并进行快速傅里叶反变换(inverse fast Fourier transform,IFFT),取IFFT所得波形包络线的最大值作为频谱分析结果。为了提高计算速度,给出了改进的IFFT方法。实验结果表明,所提方法准确有效、计算迅速。

基于基2-FFT的伪码快速捕获实现新算法

讨论了基于基2-FFT的伪码快速捕获方法,论述了其中常见的数据内插处理算法并提出Sinc数据内插新方法。Sinc数据内插算法采用Sinc内插滤波器来实现数据的精确内插,以满足基2-FFT的数据点数需要。仿真表明,采用Sinc数据内插方法实现的基2-FFT伪码快速捕获系统,其捕获性能优于传统的补零法和线性内插法。Sinc内插算法更适合在低信噪比下工作和对捕获时间有严格要求的系统。

FFT算法在电力监控计算中的应用

对 FFT算法在电力系统测量中基本原理及相应其它参数计算方法进行了说明 。

基于FPGA的FIR滤波器FFT与DA算法的比较

本文利用FPGA实现了基于FFT算法与DA的FIR滤波器,在此基础上进行了规模和速度上的改进。通过MATLAB与MAX+PLUSⅡ的联合仿真,验证了FPGA的实现方案是可行的和高效的。比较了两种算法在资源消耗以及速度方面各自的优越性。结果表明,采用基于DA蝶形处理器的并行FFT算法实现的64阶FIR滤波器使用了1869个LC,基于规模改进DA实现的同阶FIR滤波器使用了1428个LC,前者的使用资源多但速度优于后者。

基于FFT的单相串联型有源电力滤波器设计

设计了基于FFT的单相串联型有源电力滤波器(APF),它具有动态响应快、不受电网、负载运行条件的约束、能很好补偿低次电压谐波等特点。采用FFT算法得到电网电压谐波的频率、幅值、相位信息,控制逆变器产生一个与电网谐波幅值相等、频率相同、相位相反的谐波电压补偿原来电网电压谐波;并优化了过零检测电路,使其拥有较强抗干扰性的同时不会产生相位差。通过实验表明基于FFT的单相串联型APF可以很好地补偿低频电压谐波,使电网电压THD<3%。

INS辅助的PMF-FFT快速捕获算法

为了快速地捕获卫星信号,研究了部分匹配滤波(Partial Matched Filter,PMF)算法及其参数选择依据。采用惯性导航系统(INS)辅助的PMF-FFT捕获算法,该算法首先利用惯性导航系统信息缩小信号捕获的2维搜索范围;同时,为改善PMF-FFT捕获算法的性能,在PMF过程中采用窗函数加权积分。结果表明,该捕获算法能够大幅减小平均捕获时间;且加窗后的PMF-FFT算法捕获性能更优。

航空发动机转子不平衡量突增的自动识别

为实现在航空发动机振动信号分析时因封严胶条脱落发生的转子不平衡量突增的自动识别,采用多傅里叶变换(FFT)滤波技术获得转速跟踪滤波后的基频振动时域信号,提出了振幅突增和突增后振幅稳定的转子不平衡量突增的2种特征,通过应用案例对振动信号的程序化进行处理,得到转速跟踪滤波后的基频振动时域信号及转子不平衡量突增的识别参数,数据结果中振幅增大比例系数达到3.75,且突增后振幅稳定。结果表明:采用FFT滤波技术,实现了转子不平衡突增的自动识别,并验证了识别方法的有效性。转子不平衡量突增的识别技术应用于在线监测系统时,能及时识别故障并发出报警信息,保证设备运转的安全;应用于离线振动信号分析系统时,缩短了人工数据分析时间,提高了工作效率。

基于FFT的均匀信道化滤波

针对基于快速傅里叶变换(FFT)的信道化滤波质量差的问题对FFT的滤波原理公式进行了推导,详细讨论了如何应用频域抽取和补零的方法解除FFT点数与低通原型滤波器长度之间的固定关系,从而能够设计出高性能的低通原型滤波器以进一步提高FFT的滤波质量,最后通过仿真验证了方法的有效性。

匹配滤波器组与FFT结合的伪码快速捕获方案研究

文中提出了部分匹配滤波器组与FFT相结合的伪码快速捕获的一种实现方案.该方案采用部分匹配滤波器组完成时域内完全并行搜索,同时采用128点FFT以实现频域的部分或完全并行搜索,以增加移位寄存器长度的较小代价去除大规模用以相干累加的SRAM,并且有效降低了FFT的工作时钟频率,便于硬件实现.该方案在一块FPGA上验证通过,并在0.18μm的CMOS的工艺下综合,电路规模是约合150.2万个晶体管,最高工作时钟频率是103MHz.该捕获方案最终等效于13.1万个串行相关器,极大提高了伪码的捕获速度.

基于Partial FFT的间歇采样转发干扰抑制方法

针对现有的干扰对抗方法难以有效抑制间歇采样转发干扰的现状,提出了基于Partial FFT的间歇采样转发干扰抑制方法。该方法在分析了间歇采样转发干扰与OFDM通信系统中载波间干扰的相似性的基础上,参考OFDM通信系统中的Partial FFT解调算法,对雷达接收的信号进行分段处理,通过推导得到了分段后雷达信号和干扰信号的频谱表达式,并根据分段后的频谱特征,对每一个分段设计了干扰抑制滤波器,实现了干扰抑制。仿真结果表明,该方法对间歇采样转发干扰能够获得5～10dB的干扰抑制增益,并且经过干扰抑制后,可以大幅度降低雷达的检测代价。

FFT在现代雷达中的应用

快速傅里叶变换(FFT)是离散傅里叶变换(DFT)的快速算法。本文给出了离散傅里叶变换的定义及FFT算法,介绍了FFT在现代雷达中的应用。分析了FFT用作PD雷达信号处理电路中的多普勒滤波器组的原理,给出了FFT多普勒滤波器组的幅频特性。给出了FFT用于匹配滤波器的方案,用FFT计算了线性调频信号的模糊函数,并绘出了模糊函数的三维图形。计算机仿真表明,FFT计算结果与用公式直接计算得出的结果相同,而且计算量大大减小。

基于混合结构导频和FFT低通滤波的OFDM信道估计

精确的估计精度、良好的跟踪能力,以及实现简单是信道估计的三个基本要求。本文提出一种混合结构导频的信道估计新方法,采用块状导频和基于FFT低通滤波的LS算法捕捉准确的信道频域响应,利用少数梳状导频和改进的LS算法跟踪信道变化和修正相位噪声。通过仿真证明,该方法估计精度高,频谱利用高,信道跟踪能力强,实现简单,满足了慢衰落信道环境下的应用要求。

基于DFT滤波器组实现zoom—FFT算法分析

本文介绍了一种基于ＤＦＴ滤波器组实现ｚｏｏｍ—ＦＦＴ算法，该算法是利用ＤＦＴ滤波器组将待分析的信号带宽分解成多个子带，经过子带选择，再进行ＦＦＴ运算。分析表明：该算法运算效率高，能实现运算量和运算精度的折衷；与Ｙｉｐ级连ｚｏｏｍ—ＦＦＴ算法比较，该算法有更大的适应性，Ｙｉｐ无修正级边ｚｏｏｍ一ＦＦＴ算法是该算法的一种特例，利用基于 ＤＦＴ滤波器组实现 ｚｐｐｍ一ＦＦＴ算法可推导出 Ｙｉｐ无修正级边 ｚｏｏｍ一ＦＦＴ算法的通用修正公式；与复调制ｚｏｏｍ一ＦＦＴ算法比较，在保证同样精度的情况下，该算法运算量为复调制ｚｏｏｍ－ＦＦＴ算法运算量的１／Ｍ（Ｍ为子带细化倍数）．

基于多普勒效应的非接触式呼吸探测传感器研究

呼吸检测方法最常用的是接触式传感器,长时间佩戴可能导致皮肤红肿或压痛。非接触呼吸探测传感器通过多普勒效应来探测呼吸,是一种非接触探测方法,可以有效解决上述问题。系统包含单片毫米波雷达、STM32微处理器等模块,通过微装工艺组装。雷达发射的FMCW信号与接收信号混频后,通过中值滤波过滤信号噪声,零均值归一化后进行FFT变换和频谱分析计算呼吸频率。测试结果表明,当距离为1.0~2.0 m时,检测30~60 s的呼吸频率准确率可达98.9%,误差值在±1次每分钟以内。倾斜安装,人平躺测试,垂直距离为1.0~1.5 m时,检测10~30 s准确率可达98.2%,检测60 s准确率可达99.1%,误差值在±1次每分钟以内。平躺呼吸检测在同时间同距离情况下的准确率比水平检测的准确率更高。

弹道计算系统中的FFT技术与仿真

本文论述了采用FFT 技术进行弹丸速度测定。这种技术优于传统的模拟滤波器,可以同时测定位于天线波束内的多个弹丸的速度;经数字滤波器过滤后的信号具有更高的信杂比和信噪比,从而测速距离有较大的提高。仿真表明,应用FFT 技术测速,也有较高的精度。