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1、提高同步采样精度的一种改进算法梅永(河海大学电气工程学院南京)摘要本文讨论了几种交流采样方法的特点，重点研究了同步采样法。由于同步采样在实际情况中很难实现严格同步，当采样信号与待测信号不严格同步时，必将产生频谱泄漏误差和截断误差。为了克服同步采样法的这一缺点，本文给出一种改进算法，其基本思想是修改采样序列使之接近理想采样序列。仿真研究表明，改进算法提高了测量精度，计算量较少，实时性也有所提高。关键词：交流采样同步采样有功功率测量ANewAlgorithmforImprovingtheAccuracyofS
2、ynchronizeSamplingAbstractInthispaper,severalcurrentsamplingmethodsaredescribedandsynchronizesamplingisintroducedchiefly.Digitalperiodicsignalanalysisoftenrequiressynchronizedsamplingwiththesignalbeinganalyzed.Incertainpracticalsituation,however,thiscondi
3、tionisdifficulttosatisfy.Asaresult,anumberofundesirableeffectssuchasthespectralleakageandthetruncationerrorsareproduced.Anewapproachwhichattemptstoremedytheunderlyingproblemsisdeveloped.Thebasicideaoftheproposedmethodismodifythesampledsequencetodesiredseq
4、uence.Thismethodreducecomputationalburdenandmakesitsuitableforreal-timesignalprocessing.Simulationresultsshowthatthisalgorithmiscapableofreducingboththespectralleakageandthetruncationerrors.Keywords:ACSampleMethodSynchronizeSamplingActivePowerMeasurement1
5、几种交流采样方法的比较[1][2][3]对含有谐波的周期信号的数字信号处理主要有三步：首先，模拟信号通过A/D转换成数字信号，即把连续信号离散化。第二，获取一段时间内的采样数据。最后对采样的数据进行数字信号处理如（DFT）得到所要的结果。目前所用的采样方法主要是交流采样法.交流采样法，即是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样,再用一定的数值算法求得被测量,它与直流采样的差别是用软件功能代替硬件功能。交流采样法包括同步采样法、准同步采样法、非整周期采样法、非同步采样法等几种。同步采样法是指采样时间间隔Ｔs与
6、被测交流信号周期Ｔ及一个周期内采样点数Ｎ之间满足关系式Ｔ＝Ｎ·Ｔs。同步采样法又被称作等间隔整周期采样或等周期均匀采样。同步采样法需要保证采样截断区间正好等于被测连续信号周期的整数倍。同步采样法的实现方法有两种:一是硬件同步采样法;二是软件同步采样法。1971年美国国家标准局的R.S.Turgel博士将计算机采样数值计算用于精密测量领域,研制出第一台同步采样计算式功率表。从对周期信号的复原与频谱分析角度考虑,当采样频率和信号基频不同步时,模拟信号用离散信号代替会出现泄漏误差。为此,常采用锁相环来构成频率跟
7、踪电路实现同步等间隔采样。如目前研制出的一种应用数字锁相环路（DPLL）原理,基于倍频器的同步采样脉冲发生装置,它能产生完全同步于被测信号基频的采样脉冲,当信号基频发生漂移时,装置还能自动跟踪信号基频并产生新的同步于信号基频的脉冲,这样从根本上消除了泄漏误差产生的根源。软件同步采样法该方法省去了硬件环节,结构简单,但由于信号的频率是在一定范围内变化,对其周期Ｔ不能准确测量,按不准确的周期Ｔ计算的采样间隔进行Ｎ次采样后,不能与实际信号的周期同步,即存在同步误差。为减少同步误差,可采用“准同步采样法”和“加窗
8、函数法”,其中“加窗函数法”是把时域被测函数与某种低旁瓣特性的函数相乘之后,再进行所需的数据运算或处理。采用这种方法的优点是采样周期不要求与被测信号周期严格同步,但它以较长的测量时间为代价,而且也会带来有效频率加宽或变模糊等不良后果。另外,用软件方法很难得到理论上的采样间隔。这是因为采样间隔由单片机定时器控制,其时钟周期Td取决于晶振频率的限制,由定时器给出的采样间隔与理论计算所得采样值相比将存在着截断误差,该误差积累Ｎ点后,
