数字滤波技术在低压电器检测试验中的应用.pdfVIP

VA Il 技【术应用l 数字滤波技术在低压电器检测试验中的应用 钟玉萍 (遵义市产品质量检验检测院 贵州 遵义 563000) 摘 要： 在对数据滤波概念介绍的基础上，针对电器检测系统中试验数据采集过程中的干扰问题，采用硬件滤波器与数字滤波器相结合的滤波技术，结果表 明硬件滤波与数字滤波相结合方法在干扰较强的环境中效果比较明显，为低压电器检测试验提供比较精确的数据。 关键词： 电器试验；数字滤波技术；数据采集；硬件滤波；数字滤波 中圈分类号：TM506 文献标识码：A 文章编号：1671--7597(2011)0910136—01 0引肓 了减少吉布斯现象，应选取合适的窗函数，常用的窗函数有：矩形窗、三 数字滤波 (digitalfilter)是 由数字乘法器、加法器和延时单元组 角窗 (Bartlett)、汉宁窗 (Hanning)、哈明窗 (Hamming)、布莱克曼 成的一种计算方法 。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理， 窗 (Blackman)等。除此之外，还有Kaiser窗、Chebyshev窗、Gausiass 以达到改变信号频谱的目的。我们通常所说的数字滤波技术是指在软件中 窗等 [5]。窗函数不仅影响信号的时间域形状，也影响其频率域形状，由 对采集到的数据进行消除干扰的处理。 离散傅立叶变换性质可知，窗函数的傅立叶变换的主瓣宽度决定了被截短 电器检测试验是鉴定电器产品质量的一个重要环节，是改进设计与新 以后所得序列的频率域分辨率，而旁瓣峰值有可能淹没信号频谱分量中较 产品开发的重要依据。由于试验现场的多干扰源，决定了现场试验数据的 小的成分。因此，希望主瓣尽量地窄，旁瓣峰值尽量小，使频率域的能量 不稳定性 ，通过现场实验发现 电器试验数据高速采集设备采取屏蔽、接 主要集中在主瓣内。由文献 [5]可知，矩形窗具有最窄的主瓣，但也具有 地、电源滤波的抗干扰措施后，测试信号中仍然存在干扰，因此提出硬件 最大的旁瓣峰值和最慢的衰减速度。Hamming和Hanning的主瓣稍宽，但有 滤波与数字滤波相结合的信号处理方法。 较小的旁瓣和较大的衰减速度 ，是较为常用的窗函数。因此，在 电器检测 一 般来说，除了在硬件中对信号采取抗干扰措施之外，还要在软件中 信号处理系统中选用汉宁窗。 进行数字滤波的处理，以进一步消除附加在数据 中的各式各样 的干扰 ，使 汉宁窗可表示为w (n)：l2(卜COS(2 nN一1)) O≤n≤N一1 (3) 采集到的数据能够真实的反映现场的工艺实际情况。 系统设计完成后在实验现场进行了大量试验 。实验用 电压表采用 1电器试验数据采集系统 Fluke175数字 电压表对 比测量，电压有效值测量误差如表1所示。 按照低压电器检测站对 电器试验 的要求以及开关 电器试验 国家标准， 寰 I 毫压|I技值谢■最差 研制的电器试验数据高速采集与处理系统以工控机为核心，集数据采集、 处理、管理于一体。试验电压信号、电流信号通过分流器、分压器等传感 器耦合进入测量系统，通过接 口电路传送到计算机，进行数据处理后通过 波形、报表或者其他方式显示出来，与办公 自动化软件整合等多项功能。 2硬件滤波 由于外界干扰源的存在，导致现场试验数据的不稳定性，因此有必要 从表1可 以看出采用数字滤波后采集系统的相对误差明显小于未采用 采取抗干扰措施，以提高数据数据的准确性和有效性 。在设备屏蔽、接