栅栏效应产生的原因是由于得到的频谱是离散化的,并非连续的。而相邻两个频点的频率间隔如下:

Δf = 1 /T ( 2)

式中T 为一次采集的时间。对于我们所选取的1s,则相邻两个频点间的差为1Hz,即为所有的整数频率点,但是在大多数时候我们所需要分析的频率点并不是正好分布在这些离散的频率点上的,而是在这些点之间,比如电网的频率会在50Hz 附近波动,从而无法观测到真实频点的能量。解决方法可以是加长采样时间,但系统实时性降低,故一般采用的方法为特定的插值算法。

频谱泄露的主要现象是由于采样频率并不是被测信号的整数倍的时候,则信号的能量会扩散到整个频谱上。产生原因是由于我们采样的点数是有限的,DFT 变换会将隐性得将采样点在整个周期内进行延拓,如图5 所示。当采样周期不是信号频率的整数倍时,在延拓时的边缘部分会产生阶跃,这个阶跃的频谱是分布在整个频谱上的。

图5 DFT 变换中的周期延拓

因此可以得到非同步采样是造成栅栏效应和频谱泄露的根本原因。本系统通过对采集得到的数据加窗来抑制频谱泄露所造成的影响。

对于电能质量分析,一般选用余弦窗函数。不同的窗函数的选择原则一般为: 如果测试信号含有多个频率分量,频谱表现得十分复杂,且测试的目的更多关注频率而非能量的大小。在这种情况下一般选择主瓣较窄的窗函数,Hanning 窗是一个很好的选择。如果测试目的更多关注某周期信号频率点的能量值,那么其幅度的准确性则更加的重要,可以选择一个主瓣稍宽的窗,这种情况下flattop 窗是一个很好的选择。

  • UC3846控制芯片工作原理控制图 逆变焊机原理与用途
  • 数字万用表电阻档测试二极管正反向没有阻值(使用万用表测量二极管的正向电阻,为什么各档)
  • 学单片机需要学数电模电吗(学单片机要先学数电模电吗)
  • 电工怎么选择适合自己用的万用表(电工初学者买什么样的万用表好)
  • 单片机需要同时运行多个任务怎么办(单片机怎么同时执行多个任务)
  • 电机保护的方案取决于负载的机械特性
  • 绝缘电阻表正负搭接不复零位是怎么回事
  • 短路怎么用万用表查