使用数字滤波器提高频率测量精度的方法

摘要

一种使用数字滤波器提高频率测量精度的方法，外部信号依次通过抗混叠高频滤波器、高速信号采样模块传送至数字滤波器，该滤波器可以用差分方程表示：其中y(n)为滤波器的输出，x(n)为滤波器的输入，a_i为滤波器系数，M为数字滤波器的阶数，滤波器系数即为滤波器的冲击响应系列h(n)，带有干扰和谐波的信号采样值x(n)，经过与数字滤波器h(n)卷积的结果就为我们希望的滤波之后的信号y(n)；经过数字滤波器滤波的信号y(n)与原始信号x(n)之间存在相位差，精确的相位差可以计算出来，但是不影响信号的周期，因此测量y(n)的频率也就是x(n)的真实频率，保证频率测量的高精度。

主权项

1.一种使用数字滤波器提高频率测量精度的方法，其特征在于：外部信号源依次通过抗混叠高频滤波器、高速信号采样模块传送至数字滤波器；所述数字滤波器为FIR滤波器，用差分方程表示为：其中y(n)为数字滤波器的输出，x(n)为数字滤波器的输入，a_i为数字滤波器的系数，M为数字滤波器的阶数；高速信号采样模块实现AD采样；具体的测量方法如下：(1)外部信号经过电压互感器、电流互感器后，将一次高压、大电流信号转换为500V以下的交流电压信号，小于100A的交流电流信号，再经过一级精密测量电压互感器、测量电流互感器将信号变换为后面测量电路可以测量范围的小信号；(2)外部信号经过处理后，还含有很多超出AD采样速率的频率成分，这些信号会严重干扰采样信号的采样，会使采样信号失真，因此需要抗混叠滤波器滤掉超出采样率2倍频率的信号；(3)经过抗混叠滤波器滤波后的信号可以被AD采样，采样信号的频率与AD的采样率满足采样定理的要求，经过AD采样后的信号为数字信号，用符号x(n)表示，n取值为整数0、1…n-1，代表有n个采样点；(4)根据我们所关心的信号频率，提出截止频率的频率值，对截止频率外的信号的衰减程度，算成理想滤波器的阶数和系数，再根据实际设备情况将理想滤波器的阶数和系数进行修正，就得到了实际使用的滤波器的阶数和系数；滤波器系数即为滤波器的冲击响应系列h(n)，带有干扰和谐波的信号采样值x(n)，经过与数字滤波器h(n)卷积的结果就为我们希望的滤波之后的信号y(n)；经过数字滤波器滤波的信号y(n)与原始信号x(n)之间存在相位差，精确的相位差可以计算出来，但是不影响信号的周期，因此测量y(n)的频率也就是x(n)的真实频率。