ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КВАДРАТУРНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АМПЛИТУДНОГО И ФАЗОВОГО СПЕКТРОВ

А.Н. Серов, А.А. Лупачев
Download PDF
Аннотация: В настоящее время для измерения параметров спектра наиболее широко используемым методом является дискретное преобразование Фурье. Однако точность данного метода ограничена по причине возможных отклонений частоты входного сигнала от номинального значения. Это приводит к так называемому эффекту «растекания спектра», вызывающему допол-нительные погрешности измерения и амплитудного, и фазового спектров. Применение существующих методов снижения эффекта «растекания спектра» – использование оконных функций и подстройка времени измерения – сопряжено с дополни-тельными сложностями. В обоих случаях требуется реализация дополнительных вычислительных блоков, приводящих к возникновению дополнительных методических погрешностей. По этой причине представляется актуальным поиск методов определения параметров спектра, лишенных указанных недостатков. В настоящей статье проведено исследование метода измерения амплитудного и фазового спектров, основанного на применении квадратурной демодуляции. Рассмотрено влияние параметров входных сигналов, времени измерения и частоты дискретизации на погрешность измерения. Выполнено исследование влияния параметров выходных фильтров квадратурного демодулятора на статическую и динамическую по-грешности измерения. Установлено, что основная причина возникновения методической погрешности связана с отклонением частоты входного сигнала от номинального значения. Показана связь дискретного преобразования Фурье и квадратурной демодуляции, определены условия, при которых данные методы эквивалентны с точки зрения оценки погрешности. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить погрешность измерения амплитудного и фазового спектров при применении метода квадратурной демодуляции. Достоверность аналитических зависимостей подтверждена результатами имитационного математического моделирования, выполненного в программном пакете Matlab. Полученные результаты могут быть использованы при построении спектроанализаторов, средств измерения показателей качества электроэнергии и других измерительных приборах, где требуется измерение амплитудного или фазового спектров сигнала.
Ключевые слова: погрешность измерения, амплитудный спектр, фазовый спектр, цифровая фильтрация, частота сетевого напряжения.

Контакты

Россия, 659305, Алтайский край, г. Бийск,
ул. Трофимова, 27, к. 404Б
Тел. +7-923-162-93-27
(ответственный секретарь -
Голых Роман Николаевич)
e-mail: info@s-sibsb.ru

Свидетельство