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目前大部分功率計混頻問題解決方法

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  • 發(fā)布時間:2013/10/26 20:45:20
  • 作者:hb_yinhe

  根據(jù)采樣定理,為了不失真地恢復(fù)模擬信號,采樣頻率應(yīng)該不小于模擬信號頻譜中最高頻率的2倍。當信號采集不滿足采樣定理時,就會出現(xiàn)混頻問題。目前大部分功率計混頻問題解決方法有兩種。一種是采用低通濾波器,第二種是增大采樣頻率。

一、功率計混頻問題解決方法一:采用低通濾波器

  即在A/D采樣之前對信號進行濾波,濾去信號中的高頻分量,降低信號的截止頻率,使采集信號滿足采樣定理;使用此方法,由于濾去了信號中的高頻分量,所以信號會產(chǎn)生畸變,對信號進行分析時,特別是頻率成分復(fù)雜的信號(例如PWM波形),會造成較大的誤差,所以在變頻測量環(huán)境中,這種方法會有很大誤差,所以不適合使用。

二、功率計混頻問題解決方法二:增大采樣頻率

  增大采樣頻率,使采樣頻率大于信號最高頻率的2倍,滿足采樣定理。但是采樣頻率增大的同時,采樣的數(shù)據(jù)也會增多,使得計算量大大增加,這樣就很難在計算的實時性方面實現(xiàn)。另外,如果信號中既包含高頻成分又包含低頻成分,用較高的采樣頻率去采集頻率較低的信號,這樣就會造成數(shù)據(jù)的重復(fù)浪費。例如基波在100Hz和在1Hz時的采樣時間長度完全不一樣,如果以100Hz時10個周期的采樣長度去采集1Hz的信號,只能采集到0.1個基波周期,根本無法進行準確的數(shù)據(jù)分析;如果用1Hz時1個基波周期的采樣長度采集100Hz的信號,將得到100個周期的數(shù)據(jù),這就嚴重浪費了大量的運算時間,影響實時性。

三、某些功率計精度標稱的欺騙手段

  根據(jù)以上兩種大部分功率計混頻問題解決方法,CPU的計算能力也是有限,采樣頻率不可能無止境的增加,所以合理的設(shè)置濾波器的截止頻率和在不影響數(shù)據(jù)實時性的前提下增大采樣頻率,我們才能獲取最準確的數(shù)據(jù)。目前很多功率計廠家試圖通過模糊的標稱精度的方法來蒙蔽用戶,以此來回避濾波器和采樣頻率帶來的影響。比如某款帶寬為1MHz,精度標稱為0.02%的進口功率計,我們仔細看他們的樣本,他們的精度遠沒有標稱的那么高,而且精度跟基波頻率不同以及線路濾波器的不同精度相差非常大。

同基波頻率對精度的影響

圖一:不同基波頻率對精度的影響

不同濾波器對精度的影響

圖二:不同濾波器對精度的影響

  在圖一中功率精度最好的是45Hz~66Hz,精度為讀數(shù)的0.02%+量程的0.05%,隨著頻率的增大誤差也隨著增大,在他標稱的10KHz~50KHz,誤差已經(jīng)是讀數(shù)的0.3%+量程0.2%;在圖二中,隨著截止頻率的增加誤差也是進一步的增大。隨便這種精度標稱為0.02%的方法完全是欺騙用戶的行為。



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