自动化与仪器仪表刃!∀#∃%&∃&∋(∋&∋)∋%∗++,年第−期.总第/,期0#123,4%型数字式频谱分析仪的原理及应用沈阳电力高等专科学校.∗55260李凤阳成一系列与采样脉冲同频率的离散的幅值脉,∗引言冲对采样数据的分析是由仪器内计算机芯片#123,4%型数字式频谱分析仪.以下简称运行固化在9:中的快速付里叶转换.以下为23,4%0是从美国进口的一种波形测试分析简称;碑0程序来完成的。它的原理是对每个。,仪器它主要具有如下功能7将时域波形变成采样点进行;;<然后将具有相同频率的正弦频域谱线进行分析8进行两个信号之间的相关波成份分解出来,形成若干子集,在时域上形成分析8对端口网络传输函数进行测定8精确地测纯正的正弦波,然后在频域上把原时域信号表、量某一周期信号的频率。该仪器是先进的数字示为各个频率对应的频谱线进行计算分析.见。处理技术和计算机技术相结合的精密设备本图40。文主要介绍23,4%的转换原理和对波形的采样分析思想,作为仪器的一项应用,则介绍它对工频变压器输出波形的测试分析。4仪器结构被测信号纯正正23,4%的面由功,控制板各能组组成包括图4、、、、通形,输人部分频率控制频带状平均部分标为了说明波形分析的原理首先分析以下、、、记部分迹线存储噪声源=一&记录仪控制二种脉冲7。、、和显示等部分组成整机包括主机放大滤波.?0采样脉冲7采样脉冲是由理论上宽度、、。模数转换数模转换显示器等部分内部结构为零的脉冲序列组成的时间信号,该脉冲序列。。框图如图∗所示通过;砰转换成以∗≅<Α为间隔的空间谱线47>7>.0方形脉冲方形脉冲有一个确定的频>87>域描述方式,它在频域上不是离散的,经过;;<转换后得到的是一个包含了所有频率的连续函,。圈咽数&.=0Β∋ΧΔΕ=≅=?如图2所示胳盯分析7显示洲于器以的由存储的限制及其它处理方式影,图∗响被采样的正弦波数据必须用一个窗函数。方形脉冲来限定范围具体的作法是被采2工作原理样—的正弦波与窗函数相乘.在时域上的信号实>2∗波形处理与分析际上表示为窗函数限定范围内的采样脉冲所确,,。在数据采集时双通道工作可采样3∗4点定的离散幅值0这种处理方式所对应的频域。单通道工作可采样∗54−点将输人信号分解过程叫作褶积。时域信号变成频域信号时,时?/。域正弦波在频域上表示成正弦频谱,时域采样匕。二令杰脉冲在频域上表示成采样脉冲频谱正弦谱和雌磐,急采样脉冲谱的褶积生成采样正弦谱采样正弦时城频城谱和窗函数谱的摺积生成正弦窗函数谱。.见。图−0二令;卿反时域频域Γ入’ΦΦ二不一Ι篡六珊蕊霜月Η〕,,汀一厅,,共正弦谱Φ采样正弦谱Ι?爪ϑ一∗∗∗一?〔合?瓜采样正弦谱十?≅∋,摺积窗函致谱·?≅<?Ι?汀正弦波窗函数谱图−>。对输人信号,以∗54−Κ#Λ为转换频率进行数变成频率函数,,%用转换采样频率∗≅<Α是常数可以认为正弦波的频率不断的连续增加。在采样基点与转>>换频率.∗54−Κ#70之间的?≅4处.3∗4Κ#Λ0采样波形的频率最大,该点的频率值叫作奈奎斯特频率。各频率超过该点时,波形出现混淆现象。用一个滤波器可以解除混淆状态,滤波器图3、,在43Κ#7前为平滑段而在/3Κ#Λ时已下滑到.?0付里叶时域频域变换公式7一,5Μ)。因此43Κ#Λ以内的频谱为可用数据连续函数。#Φ,Φ.见图30.Ν卜丁Ο7Π.0一”Θ使用该仪器对这个范围的数据进行分析计#ΦΠΝΡΓ欢、,.卜.0算就会根据不同的测试目的得出相应的具体丁ϑ7。的结论离散函数7>24公Ι>Ε二?式与参数一/Φ一#ΝΒ艺艺ΠΚΦΡΣ4Κ可!占Ν,.0.0.喃0在分析信号时无论被测信号是周期性还一>Κ二7Ε,其中正整数是非周期性的都可以将它分解成一系列不同—。Κ采样点序数频率的正弦波付里叶变换的作用是把时间函—?,!采样点个数输出插孔0><—采样间隔.<二∗≅Ν0−4说明Ν—采样频率试验分析工作是在对35万伏.ΑΨΚς0隔。场—基波频率离开关进行工频耐压试验时进行的测试信号Θ—单位幅值的脉冲函数取自由:ς内部分压后引至工频操作桌上的,.40—频率参数)!Υ输出插孔整个波形测试过程是当变压器。频率分析范围75一43Κ#Λ输出电压升至试验电压后进行的>频率分析模式75一43Κ#Λ全频带分析−2测试步骤,频率精度7中心频率士5刀以02Τ.∗023,4%接上电源将仪器置于预置状,.20相位参数态后按下电源开关