目前大部分功率計混頻問題解決方法
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- 發布時間:2013/10/26 20:45:20
- 作者:hb_yinhe
根據采樣定理,為了不失真地恢復模擬信號,采樣頻率應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,所以信號會產生畸變,對信號進行分析時,特別是頻率成分復雜的信號(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,采樣的數據也會增多,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。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,這樣就會造成數據的重復浪費。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據分析;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個周期的數據,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,所以合理的設置濾波器的截止頻率和在不影響數據實時性的前提下增大采樣頻率,我們才能獲取最準確的數據。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。
圖一:不同基波頻率對精度的影響
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,誤差已經是讀數的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。