频谱泄漏

摘要： 为了有效抑制准周期信号均值类参数测量时由信号频率的起伏变化和对信号的非同步采样引入的误差,对加窗函数采用组合余弦表示并结合周期信号频谱的谐波特性,提出了一种用于准周期信号均值类参数高精度测量的加窗函数设计方法。首先,基于测量误差在采样同步时为零,并对采样不同步不敏感,分别导出了组合余弦窗的有效条件及其优化设计的平坦性准则;进而以平坦性准则为约束建立了组合余弦窗的系数方程组;最后通过求解方程组确定组合余弦窗的系数,实现了组合余弦窗的优化设计。采用优化组合余弦窗对信号加窗,能够最大限度地抑制各谐波之间的泄漏干扰,显著降低了均值类参数的测量误差。基于组合余弦窗的平坦性准则对广为应用的矩形卷积窗的最优性进行了分析,揭示出在各信号谐波频点处矩形卷积窗的频谱满足相同的平坦性。对典型信号有效值的测量进行数值模拟表明:信号频率在±10%之内起伏变化时,与同宽的矩形卷积窗相比,采用窗宽为2个和3个信号周期的优化组合余弦窗后测量精度分别提高了11倍和27.5倍以上。

摘要： 针对光伏并网系统孤岛保护与低电压穿越之间的运行冲突问题,提出了一种基于谐波特性的光伏孤岛与低电压穿越同步检测方法。根据系统在并网、孤岛、电压扰动三种运行状态下谐波电压的不同,用傅里叶级数定量分析了频谱泄漏对谐波检测的影响,同时在考虑主电网背景谐波对谐波检测的影响后,推导了谐波电压阈值的整定公式。在此基础上,给出了同步检测实现方案及其算法流程,并在仿真软件平台上验证。从“协鑫边昭光伏电站带边昭变孤岛试验”的数据中提取的谐波特性曲线进一步验证了所提的谐波电压阈值可以识别孤岛现象。理论分析、仿真实验以及现场实验都证明了所提的谐波电压阈值可以作为区分孤岛现象和电压暂态扰动现象的依据,所提的基于谐波特性的同步检测方法可以有效协调光伏并网系统孤岛保护和低电压穿越两种功能。

摘要： 短时波动周期下,来自负频率的频谱泄漏是频域插值算法估计误差的主要来源。为消除频谱泄漏影响以实现任意波动周期下实正弦信号频率的精确估计,该文提出一种基于广义离散时间傅里叶变换(DTFT)插值解析的频率估计算法。该算法利用位于频谱主瓣范围内的任意DTFT谱线构建对应实/虚部的线性方程组,进而通过方程组求解得到基于解析插值DTFT的无偏频率估计公式。此外,考虑实际中加性白噪声的影响,根据频率估计的统计特性分析给出一种简单且有效的迭代方法,从而确保频率估计的方均误差(MSE)在任意波动周期下能够一致逼近无偏频率估计的克拉美罗下届(CRLB)。仿真和实验结果验证了所提算法优于现有的DFT插值算法。

摘要： 针对电力谐波的准同步加窗分析法存在所用信号周期多、计算复杂和谐波泄漏分布不均匀等问题,基于准均匀采样提出了一种仅需1个信号周期特别适于单片机快速、准确实现的电力谐波分析方法。准均匀采样的时间离散误差不随连续采样而积累,在1个信号周期内取2的整数次幂个同步采样点,直接采用FFT算法即可实现谐波分析。基于信号的基波近似,并假设信号采样时的时间离散误差和幅值量化误差均服从均匀分布,对采用准均匀采样的电力谐波估计误差进行了分析。给出了基于准均匀采样电力谐波分析的算法和具体实现流程,流程中通过长整型变量对采样时间进行精确控制,算法简单高效。最后对准均匀采样谐波分析算法进行了仿真,结果表明基于通用单片机即可实现电力谐波的快速、准确分析。

摘要： 为抑制频谱泄漏对多频实信号频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用FFT法和相减策略对采样信号进行处理,逐步得到各分量的频谱最大值索引,以及各分量频谱偏移量和复幅值粗略值;构造包含所有非待估计频率分量的参考信号,利用相减策略从采样信号中减去参考信号,得到待估计的单频复信号,并对其频谱进行两点插值计算,得到该分量较精确的频谱偏移量和复幅值;然后,通过相减策略和频谱分析,逐步得到所有分量较精确的频谱偏移量和复幅值;通过迭代计算得到各分量精确的频率估计值。同时,可得到各分量精确的幅值和初相位。在无噪声、不同频率间隔等条件下进行了频率仿真试验。结果表明:所提算法有效抑制了频谱泄漏的影响,提高了多频实信号的频率估计精度,频率估计值的均方误差比其他优秀算法更靠近克拉美罗下限。

摘要： 非同步采样信号后,利用快速傅里叶变换(FFT)对信号处理时会出现频谱泄漏,导致FFT介质损耗角测量精度不高.为了提高介质损耗角测量精度,通过Rife-Vincent(Ⅰ)窗的自乘运算构造出一种新的余弦窗,并设计了基于改进Rife-Vincent(Ⅰ)窗的FFT介质损耗角测量方法.新窗函数比传统窗函数具有更好的旁瓣特性,可以提升频谱泄漏的抑制效果.仿真实验结果表明,加Rife-Vincent(Ⅰ)自乘窗方法比加Hanning窗、加Blackman窗方法的介质损耗角测量精度更高.

摘要： 在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;然后,结合全相位FFT分析的相位不变性,将采样点处幅值最大的谱线相位作为信号的初相.仿真实验表明,与其他插值算法相比,该算法可以更有效地降低谐波参数检测误差,减少白噪声干扰的影响.

摘要： 由于电力信号频率波动,导致离散时间傅里叶变换(DTFT)存在频谱泄露和栅栏效应等问题,影响间谐波检测精度.传统算法利用加窗函数抑制频谱泄露,并做插值计算解决栅栏效应问题.根据实数域频谱特点和插值算法基本原理,分别构造实数频谱三谱线插值算法和六谱线插值算法,其中六谱线插值算法利用谱线叠加可以实现抑制频谱泄露.通过算例分析,对频率检测结果表明提出的算法检测精度高,其中实数域六谱线插值算法误差比传统算法减小一个数量级;对间谐波幅值检测结果表明实数域六谱线插值检测精度较高,且精度可以通过参数进行调节.

摘要： 为抑制谐波实信号中频谱泄漏的影响,提出一种基于频谱搬移的迭代式谐波实信号频率估计算法.在估计某一谐波分量的频率时,所有负频率与其他分量的正频率均为产生频谱泄漏的干扰分量.根据干扰分量的频率逐次进行频谱搬移并抑制干扰分量,得到仅含有单一分量的信号,利用抛物线插值算法估计其频率;得到所有谐波分量的频率后,重新进行干扰分量抑制获得单一分量信号,以得到更加精确的频率估计值.仿真实验表明,所提算法抑制了干扰分量,提高了谐波实信号的频率估计精度,频率估计的均方误差更接近于克拉美罗下限(CRLB).

摘要： 随着新能源、直流电网的快速发展及变频用电技术的兴起,电网谐波问题日趋凸显,严重影响电能质量.电网谐波测量对谐波治理、区分用户谐波责任极为重要.传统电磁式电压互感器存在线性饱和,高次谐波测量能力有限.光学电压互感器(OVT)体积小、质量轻、频率响应范围宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳,在谐波测量领域具有优势.针对电网中谐波占比小、谐波小信号测量误差的情况,对光学电压互感器传变特性进行了研究,建立了光学电压互感器的仿真模型.通过仿真和试验,分析了采样速率、量化误差、噪声以及频谱泄漏问题,对谐波测量准确的影响.此外,发现OVT的噪声会随着温度的升高出现明显的高频畸变和低频畸变现象.所提出的滤波方式,能够在不牺牲带宽的前提下有效抑制噪声的影响.

摘要： 本文介绍了在测量水中声速的电路中使用AD5933测量信号相位的软件实现,并发现低频段出现的相位跳变现象原因为芯片在对连续信号进行离散傅里叶变换时产生了频谱泄漏.指出修改起始频率为采样点数的整数倍可解决这一问题.测量结果通过I2C送至单片机,读取数据后画图显示。结果表明,经过修改后频谱泄漏一定程度上得以抑制,改进后的方法能准确测量信号相位。

摘要： 本文针对传统FFT在抑制谱泄漏和抗噪能力的不足，在耗费计算量、确定信号的谱分析、噪声谱分析三个方面分别对全相位FFT和传统FFT进行了仿真实验对比。实验结果证明：全相位FFT谱分析既可抑制有用信号的频谱泄漏，又可削弱噪声对谱分析的干扰，这充分证明全相位FFT具有很高的实用价值，是对经典FFT的有益补充。

摘要： 随着技术的进步，以光电式互感器为代表的新一代电子式互感器正逐步投放市场。电子式互感器的二次输出与传统互感器的二次输出不同，分为数字输出和模拟输出两种。对数字输出的电子式互感器，国际电工委员会做出了相应的标准化工作，并对其误差做出了新的定义。本文所实现的装置能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电流互感器和电子式电压互感器进行校准；采用频谱泄漏补偿算法，对被测信号的频率波动不敏感。

摘要： 针对傅氏测频算法的误差来源,本文提出一种考虑谐波分量影响的高精度电力系统测频方法。该算法首先基于传统的傅氏测频算法原理,通过数学推导得到包含谐波分量影响的电力系统频率计算公式,然后利用前一次频率测量值作为基础进行迭代,从而更好的逼近系统实际频率,在迭代过程中利用修正采样序列来降低采样频率与系统频率不同步时的频谱泄漏。仿真结果验证了算法的特性,表明在较多谐波影响下,算法具有很高的测量精度。

摘要： 由于当前电气化铁道多采用交直型电力机车,电气化铁道对电网的谐波污染较为严重.本文在LabWindows/CVI开发平台下实现对电气化铁道的谐波测量,充分利用了虚拟仪器技术在数据采集、信号处理、网络通信等方面的优势,为我们的监测工作注入了新的活力.本文采用快速傅立叶变换算法对采集的数字信号进行谐波分析,阐述了在数字信号处理过程中,窗口效应和频谱泄漏对谐波测量精度的影响,并对如何减少频谱泄漏提出了合理的解决措施.

摘要： 传统的谐波检测方法快速傅立叶变换存在栅栏和频谱泄漏现象,因而对信号的非整数次谐波不能够实现精确的检测。提出采用扩展Prony算法检测信号的谐波,该算法能一次性精确地检测到整数和非整数次谐波的相位、振幅、频率,为电力系统非整数次谐波检测提供了一条新的途径。数值仿真验证了本算法的有效性。

摘要： 为了进一步提高电力参数监测系统的采样速度和计算精度，本文设计了一种基于DSP的高精度电力参数监测系统.采用高速、低功耗、6通道同步采样16位模数转换器ADS8364与DSP连接构成高速数据采集系统进行数据采集.采用CAN现场总线技术，实现系统的数据通信.采用FFT算法对谐波进行分析，针对非同步采样造成的频谱泄漏和栅栏效应问题采用加窗插值FFT算法进行抑制和消除，大大提高了计算精度.初步调试表明系统可以稳定可靠的实现数据采集、计算与通信的功能，测量的误差很小.

摘要： 随机振动法是检测桥梁信号中常用的一种方法,首先采用经典功率谱估计的方法对高速静态应变采集系统DH3817得到的数据进行处理,但频谱泄漏是不可避免的.因此采取Welch功率谱估计法,从而达到频域滑动平均的效果,去掉频域曲线中的"毛刺",最终得出该桥的固有频率,以判断该桥梁是否需要加固.

摘要： 快速傅立叶变换(FFT)在电力系统谐波分析中已经得到了广泛的应用，但直接应用该算法存在较大的误差，不能真实反映电网的谐波状况。本文对基于Hanning窗插值FFT的电力系统谐波分析算法进行了改进，使采样频率更接近于同步采样，减少了频谱泄漏。仿真结果验证了在频率波动下，改进算法有较高的精度。

摘要： 由于地铁的站间距较短,列车起动、制动频繁,列车密度高,制动能量相当可观.为了保证列车再生制动时电网电压保持一定范围,目前国内外一般利用电阻吸收方式、逆变吸收方式、电容吸收方式将电网电压恒定在某一设定值范围内.本文对3种吸收方式的特点进行了较详细的分析,并根据西安地铁2号线的具体特点,从技术性和经济性角度,对西安地铁2号线的再生制动能量吸收设备作了合理的选取,最终确定采用车载制动电阻的方案.

摘要： 本发明涉及一种基于频谱分析的城市埋地管道早期泄漏诊断方法，包括泄漏诊断之前的预试验，通过预试验获取足够多数量的管道系统的有无泄漏状态的频谱数据，建立起管道系统有无泄漏状态的频谱库。然后对管道实际泄漏诊断，在管道实际泄漏检测时，只需采集一次频谱数据，将管道实际泄漏采集获得的频谱与预试验建立的频谱库中数据进行特征对比，即可判断管道是否发生泄漏。若确定管道没有发生泄漏，则将该频谱数据录入非泄漏状态下的频谱库；若确定管道发生了泄漏，则将该频谱数据录入泄漏状态下的频谱库，并进行下一步的管道泄漏定位。本发明中的泄漏检测方法简便易行、精确度高，有效解决城市埋地管道早期泄漏定位难题。

摘要： 本发明公开了一种基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法，通过对自由移动式管道内检测器所采集的声音振动信号进行等时间间隔划分，并对每个划分的时间段内声音振动信号进行FFT运算，根据运算出的各频段幅值大小，结合管道泄漏频谱特性，对管道泄漏情况进行判断，根据每个数据段所处的时间段信息，结合自由移动式管道内检测器的位置信息，可对管道泄漏点进行定位，实现管道泄漏噪声信号时域和频域的综合交叉分析验证，可以显著提高管道泄漏或气囊的检测识别成功率，结合标定拟合的关系曲线，能够精确的估算管道泄漏量和气囊大小。

摘要： 本发明涉及一种基于频谱分析的城市埋地管道早期泄漏诊断方法，包括泄漏诊断之前的预试验，通过预试验获取足够多数量的管道系统的有无泄漏状态的频谱数据，建立起管道系统有无泄漏状态的频谱库。然后对管道实际泄漏诊断，在管道实际泄漏检测时，只需采集一次频谱数据，将管道实际泄漏采集获得的频谱与预试验建立的频谱库中数据进行特征对比，即可判断管道是否发生泄漏。若确定管道没有发生泄漏，则将该频谱数据录入非泄漏状态下的频谱库；若确定管道发生了泄漏，则将该频谱数据录入泄漏状态下的频谱库，并进行下一步的管道泄漏定位。本发明中的泄漏检测方法简便易行、精确度高，有效解决城市埋地管道早期泄漏定位难题。

摘要： 本发明公开一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置。本发明涉及通信技术领域，解决现有技术在泄漏量级较大下频谱校正失准的问题。本发明提供的一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置，通过基于最大旁瓣衰减窗频谱的线性比例递推特性，利用泰勒多项式扩展对谐波泄漏干扰分量进行参数化近似，结合对称共轭负频率频谱形成全泄漏等效模型，进而通过构建多谱线方程组，解析得到高精度多谱线插值的频率校正公式，突破了单频解析信号模型这一先决限制条件，有效解决了在泄漏量级较大下频谱校正失准的问题，从而达到在含谐波干扰的短时数据记录情况下信号参数的高精度估计。

摘要： 本发明公开了一种基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统，包括依次连接的前端感应电路、前端预处理电路、模数转换器、数字信号处理模块、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统还包括依次连接的比例耦合感应电路、功分器、高次谐波滤波器、高次谐波频段匹配阻抗网络、射频开关、高次谐波积分器、高次谐波检波器、高次谐波比较器。此技术方案，能够抑制采样噪声和频谱泄漏的分布和幅度，以及频域混叠的影响，进而获得基波信号分量和谐波信号分量的有效值、有功功率等测量数据。

摘要： 本发明公开了一种基于频谱泄漏校正算法的APF谐波检测方法。该方法在传统离散傅里叶变换的基础上，以信号截断长度为自变量，将经典的一维幅值谱扩展为二维，为信号频谱表征提供一种新的方式，并采用一种基于最小误差的频谱泄漏校正算法，实现频率、幅值和相位的精确估计。与现有技术相比，本发明通过二维谱得出最接近整周期截断的N，在此基础上，以sinc构造的谱值为真实谱，基于误差最小理论，得到信号频率、幅值和相位的近似精确估计，具有误差小，易于实现的优点。

摘要： 本发明属于结构数据分析的模态识别领域，提供一种针对频谱泄漏误差的结构频响函数修正方法，首先对结构在脉冲激励下的有限记录长度位移响应以及激励力信号，分别进行快速傅里叶变换，通过频响计算方法得到离散的实测位移频响数据。采用有理分式多项式法，建立待拟合的理论位移频响函数，通过最小二乘法对离散的实测位移频响数据进行曲线拟合，最终获得拟合后的位移频响函数。对拟合后的位移频响函数进行部分分式展开，然后提取每阶模态留数的虚部去构造修正的结构位移频响函数。该发明可直接消除频谱泄漏误差对结构位移频响函数的影响，即精确地获得结构的真实位移频响函数，计算流程清晰简单，无需迭代。

摘要： 本发明公开了一种有效抑制加窗频谱泄漏误差的交流电参数测量方法，针对信号采样与信号周期不同步及信号的非整周期截断对交流电均值型参数测量精度的影响，借助窗宽为信号额定周期的整数p倍且不含p的整倍次谐波分量的单位面积的组合余弦窗函数，进一步基于频域中各谐波在直流分量处泄漏最小的原则，通过令窗函数的频谱在指定的额定谐波频点连续多阶导数为0，构建在指定的额定谐波频点处频谱平坦的组合余弦窗，即平底窗。基于窗宽为p个额定周期的平底窗的解析表达式算出相应的离散平底窗，用离散平底窗对与被测参数对应的导出序列加权求和完成参数测量。平底窗对信号加权能够有效抑制频谱泄漏带来的测量误差，进而实现交流电参数的精确测量。

摘要： 本发明为频谱泄漏校正的多频实信号频率估计算法，涉及信号处理领域，适用对象为含噪多频实信号的参数估计，主要包括以下步骤：首先利用快速傅里叶变换(FFT)法对采样信号进行预处理，得到每个分量的频谱索引；然后对信号频谱进行插值分析，构造所有负频率和非待估计正频率的频谱插值；其次采用相减策略将信号频谱插值和构造的频谱插值相减，完成频谱泄漏校正，得到抑制了频谱泄漏的待估计正频率频谱插值；再对生成的频谱插值进行分析，通过循环计算得到各分量的频谱偏移量、幅值和初相位；最后经迭代计算得到各分量精确的频率、幅值和初相位。

摘要： 本发明涉及半导体测试技术领域，具体地说是一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法。一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法，具体解决方法如下：S1：启动被测芯片的测试工作；S2：启动自动测试机的采样模块进行数据采样，采样数据长度为16384点；S3：根据采样数据长度为16384点，记录计算长度为16384，并添加汉宁窗函数计算得出采样点加权系数；S4：将计算得出的采样点加权系数应用在时域采样数据的公式中；S5：得出各项数据后，进行傅里叶变换，得出SNR及THD的数据。同现有技术相比，在自动测试机采样模块进行采样时增加汉宁窗函数，并进行傅里叶转换，能够针对非周期性信号的频谱泄漏有抑制作用，有利于分析信号的频率特性。