信号周期的一种数字化测量方法

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1、第(*卷第*期增刊仪器仪表学报(##:年.月信号周期的一种数字化测量方法梁志国孙宇!长城计量测试技术研究所北京"###$%&摘要介绍了精确评价周期信号序列的周期的一种方法’使用的手段是数字滤波与正弦波曲线拟合’并讨论了其拟合误差情况(以两组仿真实验结果’验证了本文所述方法及过程的正确性和实用性’从而实现了周期信号波形周期参数的精确评价(关键词周期信号频率周期评价数字滤波器)*+,+-./0,-+1.2+3456758./9/:,+-./0.1;54+2<=>?@AB=@CDEC?F=?@GC!HIJKLMINK

2、LOKPQRQSQNTUVNQWTXTLYJKZVNJPSWN[NKQ’NR]RKL^___‘a’HIRKJ&bc28-518d?eB=fg>ghi’>jheBDkDlgihm=fhhn>oC>e=D?D?eBhlihpCh?mGDighi=DkDlghi=Dk=mq>nhfhi=hf=f=?eiDkCmhk’eB>e=feBhk=@=e>ol=oehi=?@>?keBhoh>fejh>?fpC>ihf=?hq>nhmCinhrl=ee=?@stBhhiiDifDlmCinhrl=ee=?@>ih>ofDk=

3、fmCffhksuGeqD@iDCg=j=e>e=D?hvghi=jh?ef’eBhmDiihme?hff>?kgi>me=m>w=o=eGDleB=fjheBDk>ihgiDnhk’fDeBhghi=Dkgihm=fhhn>oC>e=D?Dlghi=Dk=mq>nhf=fih>o=xhksy+z{/-02

4、hi=Dk=mq>nhf}ihpCh?mG

5、hi=Dkf~n>oC>e=D?!=@=e>o}=oehi式以叠代进行谐波分析&()*’’由于算法及过程复杂’其"引言准确度依然无法令人满意’而在信号周期精确已知

6、的情况下’即使处于非同步采样方式’也依然可以通过补周期信号是最为基本的信号形态之一’用途极为偿来提高谐波分析的准确度&%)+’(可见信号周期精确广泛(常见的正弦波#方波#斜波#三角波#锯齿波#脉冲测量的重要性(尽管可以使用时间频率计数器来测量波等均属此类(而由于实现技术上的原因’一些非周期信号周期’同时对于波形测量系统的采集速率进行校性的信号形态’例如阶跃信号#冲击信号#随机信号等’准&,’’人们仍然希望能找到一种简洁方便的手段来直在以电信号形式产生和存在时’多数情况下也具有周接测量其周期’而不必增加额外的设备

7、与环节(本文将期性模式下的$重复输出%状态’或者就是使用周期信主要讨论这一问题(号的一个周期内的信号特征来实现的(关于周期信号’其周期的精确测量一直有着非同-信号周期的测量原理和方法寻常的意义和价值’它是许多其它测量的基础(例如’与非周期信号不同’周期信号的频谱分析实信号周期最简单的数字化测量方法应该是周期计际上是其谐波分析’如果能够在谐波分析之前精确已数法&.’’但它有不可避免的抽样量化误差’将对测量结知信号的周期!在数字化测量时’就是采样间隔与信号果造成无法轻易克服的影响’减弱量化的影响的最好周期之比精确已

8、知&’人们可以使用同步采样方式来获方式是使用模型化测量方法(得信号采样序列&"’’其谐波分析将变得非常简单和精根据信号分析理论’任何实际存在的周期信号确(否则’将有基波和谐波频率定标不准产生的运算误v!e&都可以表示成基波与谐波的合成形式/差’出现非整周期采样以及傅立叶变换中的能量泄漏2造成误差’如果加窗处理’还会额外产生误差(v!e&01&43f=?!35#e673&’6k#!"&万方数据30"尽管有许多学者在研究不通过确定信号周期的方其中’5为基波角频率/t为基波周期’也就##0(895#,8X仪器仪表学报

9、第AB卷是信号周期!"为信号直流分量$选取参数F和3%对&’(%:进行积分获得E’(%#L#)首先%对周期信号&’()进行波形采集%获得采集:#)的上述过程%即是单频正弦曲线谐波及噪声失真的序列&’*)%*+,%-%.%然后%使用周期计数方法/01对其滤波过程%可滤除所有偶次和所指定的奇次谐波$周期进行预估计%以预估计的周期值为初始条件对采3可以通过周期计数法进行预估计$集序列&’*)进行数字滤波%滤除基波以外的全部谐波%56M单频滤波器的频域表示得基波序列&使用正弦波拟合法对基波序列&由式’B)两边取富氏变换

10、得9,’*)%,?P’*)进行最小二乘曲线拟合%获得其参数估计值%其频IR:(N’:)+O/E’(%:#)1+HIPE’(%:#)’:3)S#’:)+I’AF<3I,)’:#3)本文所需要的数字滤波%只希