電氣設(shè)備故障診斷概論課件：第7課 數(shù)據(jù)采集與處理

1、數(shù)據(jù)采集與處理Data sampling and processing課程的主要內(nèi)容在線(xiàn)監(jiān)測(cè)綜述故障診斷概論電氣故障分析傳感技術(shù) 電磁兼容及抗干擾數(shù)據(jù)采集與處理故障報(bào)警原理 智能診斷方法 可靠性評(píng)估及維修策略 電力電纜電容型設(shè)備電力變壓器實(shí)際應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 背景知識(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的基本框架 當(dāng)診斷系統(tǒng)與傳感器之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，模擬數(shù)據(jù)的傳輸往往是一個(gè)很困難的課題。尤其當(dāng)信號(hào)很有較寬的頻率分量時(shí)，主要原因有二： 長(zhǎng)距離傳輸線(xiàn)會(huì)受到各種干擾的影響，使信號(hào)質(zhì)量惡化。 傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中放大器的接地點(diǎn)之間常常存在較強(qiáng)的共模干擾電壓。傳送存儲(chǔ)處理顯示數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)采

2、集系統(tǒng) 7.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由采樣-保持放大器、模擬多路轉(zhuǎn)換器、基準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)RAM等構(gòu)成。傳感器放大器濾波器模擬多路通道采樣/保持ADC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘物理參數(shù)其他模擬通道 與計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史一樣，數(shù)字采集系統(tǒng)也經(jīng)歷了由電子管到晶體管再到集成電路的發(fā)展階段。 最早的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是50年代在波士頓展出的，設(shè)備重達(dá)68公斤，功率500W，轉(zhuǎn)換時(shí)間約20s。 目前已有大量的A/D轉(zhuǎn)化模塊、采樣卡以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)銷(xiāo)售。A/D轉(zhuǎn)換器最高分辨力可達(dá)16位，ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間最快可達(dá)10ns以下。 數(shù)字采集系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整工作都由采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商負(fù)責(zé)。用戶(hù)只需選擇、測(cè)試

3、、組裝和進(jìn)行外部簡(jiǎn)單的調(diào)試，而不必了解轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部細(xì)節(jié)。 在選擇或構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，用戶(hù)需要明確系統(tǒng)組件或模塊的技術(shù)特性，以及不同功能電路相聯(lián)時(shí)的相互作用，以便正確評(píng)估數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和速度以及存儲(chǔ)容量是否滿(mǎn)足測(cè)量的需要。應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)方面： 分辨率和精度；擬監(jiān)控的信號(hào)通道數(shù)；通道帶寬；采樣速率；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量；成本因素。A/D轉(zhuǎn)換器積分型逐次比較型并行比較型將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度或頻率，然后由計(jì)數(shù)器獲得其數(shù)值。從最高有效位，將輸入電壓與內(nèi)置D-A轉(zhuǎn)換器的輸出依次進(jìn)行比較。采用2n個(gè)比較器，僅作一次比較即可實(shí)現(xiàn)n位轉(zhuǎn)換，又稱(chēng)flash型。 A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，由A/D

4、轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并存入存儲(chǔ)器 。 A/D轉(zhuǎn)換包括兩個(gè)基本過(guò)程：采樣 在等間隔時(shí)間點(diǎn)上抽取連續(xù)模擬信號(hào)相應(yīng)的瞬時(shí)值，使模擬信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。（在時(shí)間上量化） 7.1.1 采樣和量化量化 用一組數(shù)碼逼近采樣信號(hào)，使采樣信號(hào)變成幅值上離散的數(shù)字信號(hào)。 （在幅值上量化） 對(duì)應(yīng)著我們?cè)谑褂貌蓸涌〞r(shí)，所最為關(guān)心的兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：采樣率和采樣卡的位數(shù)。采樣過(guò)程和采樣定理Kf(t)f*(nT)f(t)f*(nT)(t-nT)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)單位采樣脈沖（Unit Sample)相應(yīng)采樣信號(hào) 采樣的目的是希望由采樣后的數(shù)字信號(hào)能夠正確反映原始信號(hào)。那么需要滿(mǎn)足什么條件由采樣后的數(shù)字信號(hào)才能不

5、失真地恢復(fù)原始信號(hào)呢？采樣定理：如果f(t)是一個(gè)有限帶寬信號(hào)，在| M時(shí)，X(j)=0。如果s 2M，其中s=2/T，那么f(t)就唯一地由其采樣樣本f(nT)，n=0,+1,+2,所確定。 采樣定律要求，采樣頻率必須大于2M，該頻率2M又稱(chēng)為奈奎斯特頻率。 采樣定理只是從原則上提出了采樣周期的上限值，而沒(méi)有給出解決實(shí)際測(cè)量問(wèn)題的具體方法。信號(hào)的最高頻率 奈奎斯特頻率應(yīng)理解為包括噪聲在內(nèi)的最高頻率，而不是有用信號(hào)的最高頻率。采樣定理在對(duì)有限帶寬信號(hào)應(yīng)用才是正確的，否則將產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。根據(jù)采樣定理，利用大于信號(hào)最高頻率2倍以上的頻率進(jìn)行采樣，就可以無(wú)失真地恢復(fù)出原信號(hào)。但考慮信號(hào)恢復(fù)濾波器

6、的截至特性不可能是理想的，所以實(shí)際采樣時(shí)應(yīng)取信號(hào)最高頻率的35倍。在采樣定理應(yīng)用中必須注意的問(wèn)題量化過(guò)程與量化誤差 模擬信號(hào)可能是任意實(shí)數(shù)值，如果用數(shù)字量精確表示其幅值，則可能需要無(wú)限多數(shù)字位。然而任何一個(gè)實(shí)際的數(shù)字系統(tǒng)都只有有限的字長(zhǎng)。 擁有限字長(zhǎng)的數(shù)字量去逼近信號(hào)幅值的過(guò)程即為信號(hào)量化過(guò)程。=和 表示舍零取整的過(guò)程。 實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的基本思想是以某一參考量R為單位去度量模擬信號(hào)A，從而得到數(shù)字量D。這一過(guò)程可表示為 由于采集系統(tǒng)只能讀取有限位數(shù)的數(shù)字量。 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果所得的數(shù)字量D只是A/R的一個(gè)近似值，近似程度取決于參考量R的大小。這一量化過(guò)程中取整舍零所產(chǎn)生的誤差稱(chēng)為量化誤差，是A/

7、D轉(zhuǎn)化的原理性誤差。 天平原理最常用的量化逼近方式有截?cái)嗪蜕崛雰煞N方式。截?cái)嗌崞洳蛔阋粋€(gè)單位間隔的幅值。射入即采用四舍五入的取整方案。 量化誤差是量化方式和最小量化單位的函數(shù)，一個(gè)滿(mǎn)度輸出數(shù)字為n位二進(jìn)制碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可把一個(gè)幅值等于轉(zhuǎn)換器滿(mǎn)額度模擬輸入范圍(FSR)劃分成2n個(gè)相等的量化區(qū)間(單位)。模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字的最低有效位1 LSB =1/2n FSR 設(shè)輸入信號(hào)f(x)的平方均值為 ,則截?cái)嗔炕旁氡葹榻財(cái)嗔炕?(1)舍入量化 (2) 量化信噪比是實(shí)際測(cè)試中選擇A/D轉(zhuǎn)換器的主要依據(jù)，知道輸入信號(hào)的范圍、所選量化方式以及系統(tǒng)要求的信噪比指標(biāo)，即可由公式1和公式2求出所需轉(zhuǎn)換器的位數(shù)

8、n。從信號(hào)功率/噪聲比的角度，舍入量化優(yōu)于截?cái)嗔炕?7.1.2 A/D 轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)性能分析 A/D轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)特性是指它的實(shí)際量化特性。理想A/D轉(zhuǎn)換器量化特性?xún)H有其量化方式、輸出位數(shù)和編碼方式?jīng)Q定。 A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)際特性與理想特性之間存在相當(dāng)?shù)钠睿虬ǎ菏д{(diào)誤差；增益誤差；線(xiàn)性和微分線(xiàn)性誤差；溫度、時(shí)間和電源變化引起的誤差。1. 量化誤差和分辨率 A/D轉(zhuǎn)換就是將模擬量轉(zhuǎn)換成n位的數(shù)字量。理想情況下模擬量的值應(yīng)等于數(shù)字量的值。0FS0001111LSBMSB模擬輸入數(shù)字輸出0由于數(shù)字輸出的最小變化量為1LSB。小于1LSB的量無(wú)法轉(zhuǎn)換，此1LSB的大小就是A/D轉(zhuǎn)換的分辨率。 由

9、于1LSB是由數(shù)字輸出的位數(shù)n決定的。因此分辨率一般用位數(shù)（bit）表示。1 LSB =1/2n FS 在理想轉(zhuǎn)換的情況下，各測(cè)量臺(tái)階中央處數(shù)值應(yīng)與模擬信號(hào)幅值完全相等，而在臺(tái)階兩端會(huì)產(chǎn)生最大+1/2LSB的誤差。此誤差是用離散量表示連續(xù)量必然產(chǎn)生的，稱(chēng)為量化誤差。 可見(jiàn)，分辨率越高，量化誤差則越小。2. 轉(zhuǎn)換精度 除量化誤差外，其他誤差是由實(shí)際元件特性不理想造成的。 一般將這些誤差分為三類(lèi)偏移誤差增益誤差非線(xiàn)性0FS000111模擬輸入數(shù)字輸出偏移誤差理想曲線(xiàn)非線(xiàn)性誤差增益誤差 分辨率即使很高，如果器件特性不理想，這些誤差也會(huì)很大。 在n位A/D轉(zhuǎn)換器中，如果偏移誤差、增益誤差和非線(xiàn)性加起來(lái)

10、的總誤差小于+1/2LSB，同時(shí)考慮量化誤差+1/2LSB，則在轉(zhuǎn)換的全量程內(nèi)，轉(zhuǎn)換器的綜合誤差 +1LSB，即n位數(shù)字均有效。 三項(xiàng)誤差總和在+1/2LSB以?xún)?nèi)時(shí)，也稱(chēng)該轉(zhuǎn)換器具有n位精度。無(wú)調(diào)整綜合誤差 在無(wú)調(diào)整綜合誤差中只有非線(xiàn)性是無(wú)法校正的，因此它成為A/D轉(zhuǎn)換器中的固有誤差，因此當(dāng)非線(xiàn)性小于+1/2LSB時(shí)也稱(chēng)該轉(zhuǎn)換器為n位線(xiàn)性的。非線(xiàn)性（相對(duì)精度） 相對(duì)精度是將零點(diǎn)和滿(mǎn)標(biāo)度誤差校正為0后測(cè)得的轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)和理想直線(xiàn)的最大距離。（微分非線(xiàn)性） 微分非線(xiàn)性是實(shí)際測(cè)量的模擬臺(tái)階量大小與1LSB的差。表示A/D轉(zhuǎn)換器的局部非線(xiàn)性。模擬輸入數(shù)字輸出1LSB模擬輸入數(shù)字輸出LSB(a) 微分非線(xiàn)性

11、(b) 單調(diào)性 當(dāng)微分非線(xiàn)性為+1LSB以上時(shí)，就有可能使模擬量臺(tái)階為0或負(fù)值，從而產(chǎn)生錯(cuò)碼或出現(xiàn)非單調(diào)情況。為保證單調(diào)性和無(wú)錯(cuò)碼，微分非線(xiàn)性必須在+1LSB以?xún)?nèi)。單調(diào)性是指整個(gè)輸入范圍內(nèi)，當(dāng)輸入增加時(shí)輸出也保持增加。無(wú)錯(cuò)碼是指整個(gè)輸入范圍內(nèi)，不存在無(wú)法輸出的碼。偏移誤差（零點(diǎn)誤差） 對(duì)于單極性范圍的A/D轉(zhuǎn)換器是整個(gè)標(biāo)度范圍零刻度點(diǎn)的誤差，一般用%滿(mǎn)標(biāo)度或LSB表示。（雙極性中刻度誤差） 對(duì)于雙極性的A/D轉(zhuǎn)換器的滿(mǎn)標(biāo)度中點(diǎn)即為零點(diǎn)，因此中刻度誤差即相當(dāng)于單極性的零點(diǎn)誤差。（滿(mǎn)標(biāo)度誤差） 是滿(mǎn)標(biāo)度范圍的誤差。一般用%滿(mǎn)標(biāo)度或LSB表示。 對(duì)于雙極性范圍的A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)考慮整個(gè)標(biāo)度范圍（負(fù)滿(mǎn)

12、標(biāo)度-正滿(mǎn)標(biāo)度）的誤差時(shí)，應(yīng)將正滿(mǎn)標(biāo)度誤差和負(fù)滿(mǎn)標(biāo)度誤差分別考慮。增益誤差 7.1.3 A/D 轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)性能分析轉(zhuǎn)換速率；轉(zhuǎn)換精度；通道帶寬觸發(fā)特性。1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間 是A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換開(kāi)始到輸出值穩(wěn)定為止的時(shí)間，一般用時(shí)間（s或ns）單位表示，又稱(chēng)轉(zhuǎn)換周期。 對(duì)于完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還應(yīng)包括采樣保持電路和多路轉(zhuǎn)換延遲的時(shí)間。采樣率 表示A/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)讀進(jìn)模擬值的次數(shù)。一般情況下，轉(zhuǎn)換周期的倒數(shù)即為最高采樣率。2. 轉(zhuǎn)換精度（動(dòng)態(tài)特性）動(dòng)態(tài)范圍 是A/D轉(zhuǎn)換器能處理的最小信號(hào)與最大信號(hào)之比，一般用dB表示。通道間串?dāng)_ 在多通道A/D轉(zhuǎn)換器中，某通道輸入模擬電壓對(duì)其他通

13、道數(shù)字輸出的影響，一般用% 或dB表示。信噪比 表示輸出端滿(mǎn)標(biāo)度正弦波與Nyquist頻率以下所有噪聲成分之和（平方和的平方根）的比率，此噪聲包括了量化誤差，一般用% 或dB表示?？傊C波失真 表示輸出的所有高次諧波成分之和（平方和的平方根）相對(duì)于輸入信號(hào)基本頻率成分的比率，用% 或dB表示。3. 通道帶寬、采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)深度和多路轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)深度一次采集所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，即采集系統(tǒng)數(shù)字RAM的存儲(chǔ)容量，一般以字節(jié)數(shù)（byte）為單位。它反映了采集系統(tǒng)對(duì)信號(hào)波形的存儲(chǔ)能力。采樣通道帶寬采集系統(tǒng)模擬通道的帶寬，通常是指模擬通道的上限頻率值（即-3dB增益帶寬）。它決定了采集所能測(cè)量的最高信號(hào)頻率，使數(shù)

14、據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)。多路轉(zhuǎn)換 當(dāng)同時(shí)需要采集多個(gè)信號(hào)時(shí)，通常是采用多路轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。(1) 共用采樣/保持電路、ADC的多通道采集放大器濾波器模擬多路器采樣/保持ADC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘其他模擬通道模擬信號(hào)1模擬信號(hào)2模擬信號(hào)n(2) 公用ADC的多通道采集模擬多路器采樣/保持緩沖器標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘模擬信號(hào)1模擬信號(hào)2模擬信號(hào)nADC采樣/保持采樣/保持采保電路需較長(zhǎng)時(shí)間精確保持采樣值，以免積累過(guò)量誤差。(3) 各通道獨(dú)立轉(zhuǎn)換的采集系統(tǒng)采樣/保持?jǐn)?shù)據(jù)總線(xiàn)模擬信號(hào)1模擬信號(hào)2模擬信號(hào)nADC采樣/保持采樣/保持ADCADC緩沖器緩沖器緩沖器速度快、抗干擾能力強(qiáng)，成本高。 6.2 數(shù)據(jù)傳送與管理 經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得

15、的數(shù)字信號(hào)通常不僅需要顯示，還要發(fā)布給網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)，并統(tǒng)一保存到相應(yīng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，以便對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和檢索。 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)者專(zhuān)責(zé)工程師地區(qū)負(fù)責(zé)人數(shù)據(jù)使用人員遠(yuǎn)程專(zhuān)家 數(shù)據(jù)采集模塊原始信號(hào)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)控制模塊數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù)透視表服務(wù)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)外部服務(wù)器管理模塊控制服務(wù)器 廣域網(wǎng)(Internet)或者建立在專(zhuān)線(xiàn)上的Intranet 電廠(chǎng)局域網(wǎng)(TCP/IP) 用戶(hù)終端 局域網(wǎng)服務(wù)器 備份應(yīng)用系統(tǒng) 用戶(hù)終端 用戶(hù)終端 路由器 機(jī)組穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 狀態(tài)服務(wù)器 Database和Web 遠(yuǎn)程用戶(hù)終端 其他 服務(wù)器 路由器 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器 中試所局域

16、網(wǎng) 遠(yuǎn)程用戶(hù)終端 遠(yuǎn)程用戶(hù)終端 遠(yuǎn)程用戶(hù)終端 頻繁地存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)不僅占用了相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)帶寬，也會(huì)給狀態(tài)服務(wù)器的存儲(chǔ)空間帶來(lái)較大的壓力。以一個(gè)具有16路監(jiān)測(cè)量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，如果每通道存儲(chǔ)深度為8M樣點(diǎn)（16 Mbyte）,每一小時(shí)所有測(cè)量點(diǎn)巡檢一次，則一天的數(shù)據(jù)量為6144Mbyte，這樣80G的硬盤(pán)，兩個(gè)星期就存滿(mǎn)了。 而且，從絕緣監(jiān)測(cè)任務(wù)的性質(zhì)來(lái)看，保存這些數(shù)據(jù)并沒(méi)有太大的意義，畢竟絕緣老化過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)期的過(guò)程。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)中，也不需要保存這些數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略 所以，在數(shù)據(jù)采集后通常是在本地機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮和特征提取后，將能夠反映絕緣狀態(tài)的特征量進(jìn)一步上傳和保存。 近期

17、數(shù)據(jù)：通常規(guī)定對(duì)近期數(shù)據(jù)完全保存，采用循環(huán)耍新的方法，實(shí)現(xiàn)故障過(guò)程追憶。長(zhǎng)時(shí)數(shù)據(jù)：經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮和特征提取后，僅保存能夠反映設(shè)備狀態(tài)的特征量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)的掌握。 6.3 數(shù)據(jù)處理 由于環(huán)境噪聲的污染，通過(guò)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)得到的數(shù)據(jù)雖然經(jīng)過(guò)了初步的放大、濾波處理，但仍然含有大量的噪聲信號(hào)，因此對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理成了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)重要任務(wù)。處理后的信號(hào)原始信號(hào)降噪（干擾抑制）特征提取數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)壓縮 通過(guò)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，可以濾除各種干擾，提高信號(hào)的信噪比并提取信號(hào)的特征量，由于用戶(hù)不可能對(duì)大量數(shù)據(jù)逐一瀏覽，因此還需要對(duì)數(shù)據(jù)采取不同的表現(xiàn)形式，以更加直觀的形式幫助用戶(hù)作出定性和定量的判斷。數(shù)

18、據(jù)處理 7.3.1 干擾抑制頻域法時(shí)域法多通帶濾波譜線(xiàn)刪除法自適應(yīng)濾波脈沖分類(lèi)法小波濾波一、現(xiàn)場(chǎng)干擾環(huán)境調(diào)查表1 變電站載波通訊頻帶注：載波通訊均為相對(duì)地工作方式線(xiàn)路相接收頻率 /kHz發(fā)送頻率 /kHz線(xiàn)路A500 kVC184188188192C88929296A112116116120線(xiàn)路B500 kVC320324336340A304308300304C396400388392A252256256260線(xiàn)路C220 kV292296276280104108152156線(xiàn)路D220 kV380384484488412416452456表2 地環(huán)噪聲信號(hào)各頻段干擾功率比重頻段 /kHz功率

19、比重(PR, %)備注頻段 /kHz功率比重(PR, %)備注10850.3寬帶干擾3173473.4線(xiàn)路B88980.1線(xiàn)路A3733964.8線(xiàn)路B線(xiàn)路D1001100.1線(xiàn)路C40342780.3線(xiàn)路D1101251.5線(xiàn)路A7307471.5廣播通訊1801984.2線(xiàn)路A9729910.2廣播通訊2492660.8線(xiàn)路B115711770.1廣播通訊2683102.8線(xiàn)路B線(xiàn)路C 二、頻域?yàn)V波 干擾分析表明，電力現(xiàn)場(chǎng)的窄帶干擾具有強(qiáng)度大、分布固定的特點(diǎn)，因此關(guān)鍵是如何選擇最佳監(jiān)測(cè)頻帶，以躲開(kāi)固定分布的窄帶干擾。 頻域?yàn)V波處理的一般方法：G()=H()F()f(t)F()G()g(t)

20、變換乘H(u,v)反變換因此，頻域?yàn)V波處理的關(guān)鍵是選取合適的濾波器函數(shù) H() !可實(shí)現(xiàn)的典型濾波函數(shù)巴特沃茲逼近(與切比雪夫逼近)濾波器特性取決于系數(shù) a , b取決于分母多項(xiàng)式的階次 nn 與元器件的數(shù)目有關(guān)一、巴特沃茲逼近(Butterworth)通帶內(nèi)最平坦濾波器二、切比雪夫逼近(Chebyshev)通帶等起伏（等紋波）特性濾波器紋波系數(shù)n=4n=5(a) N = 65 (b) N = 115不同階次低通濾波器的特性響應(yīng) 不同過(guò)渡帶寬對(duì)濾波器幅頻特性的影響(a) 過(guò)渡帶寬為0.01* (b) 過(guò)渡帶寬為0.04*現(xiàn)場(chǎng)干擾的處理效果(a) 原始信號(hào) (b) 濾波后信號(hào) 經(jīng)過(guò)濾波處理后，信

21、號(hào)中的直流分量被消除，強(qiáng)脈沖放電信號(hào)得到更清晰的突顯，原來(lái)被淹沒(méi)的一些小的脈沖放電也由于干擾的濾除而突顯出來(lái)。 信噪比提高了近20dB。 三、時(shí)域干擾抑制法 脈沖干擾抑制的前提是脈沖識(shí)別，目的在于判斷脈沖是否存在、脈沖持續(xù)時(shí)間和相應(yīng)的起點(diǎn)與終點(diǎn)，以便較準(zhǔn)確地確定脈沖相位和波形。 目前脈沖識(shí)別多采用閾值識(shí)別法，即在時(shí)域設(shè)定閾值，當(dāng)信號(hào)高于該閾值時(shí)，則判斷脈沖存在。而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的脈沖多是衰減振蕩波，這樣做很容易將高于閾值的一個(gè)振蕩脈沖看作多個(gè)脈沖，且不能確定脈沖持續(xù)時(shí)間。 1. 脈沖分類(lèi)法 利用脈沖幅值閾值和脈沖波形特征進(jìn)行邏輯判斷以識(shí)別振蕩脈沖。幅值閾值用于判斷脈沖存在與否，根據(jù)脈沖波形分辨脈沖的起點(diǎn)和終點(diǎn)。 在這里定義第一個(gè)過(guò)閾值的脈沖半波起點(diǎn)（幅值過(guò)零點(diǎn)）作為脈沖起點(diǎn)，最后一個(gè)過(guò)閾值的半波終點(diǎn)（幅值過(guò)零點(diǎn)）作為脈沖終點(diǎn)。 時(shí)間 (t)幅度 (At) 振蕩脈沖識(shí)別原理圖前半波終點(diǎn)為脈沖終點(diǎn)沒(méi)有新的脈沖脈沖識(shí)別結(jié)束該半波與前半波是否屬于同一脈沖脈沖識(shí)別開(kāi)始設(shè)定幅值閾值A(chǔ)m、比較閾值m1、m2有無(wú)過(guò)閾值半波該半波起點(diǎn)為新脈沖起點(diǎn)跳過(guò)該半波有無(wú)過(guò)閾值半波有有無(wú)無(wú)否是脈沖識(shí)別流程圖 將脈沖分離后，既可根據(jù)脈沖信號(hào)在工頻周期中的相位，以及不同測(cè)量點(diǎn)和測(cè)量方法的相互對(duì)應(yīng)情況，來(lái)判斷脈沖信