[发明专利]正弦信号的幅值检测方法和系统

摘要

本发明涉及一种正弦信号的幅值检测方法和系统，对采样所得的信号序列进行截短处理，获得截短信号序列；以所测参考频率的余弦函数和参考频率的正弦函数分别与信号序列和截短信号序列相乘，生成两组实频向量序列和虚频向量序列；通过对两组虚频向量序列和实频向量序列数字陷波，生成两组虚数向量陷波序列和实数向量陷波序列，进而积分生成两组虚数向量积分值和实数向量积分值；将两组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为序列幅值和两个相位，再将两个相位进行扩展，获得扩展相位；将两个扩展相位转换为频差；将所述序列幅值、所述频差转换为所述正弦信号的基波幅值。实施本发明，得到准确度较高的基波幅值。

主权项

1.一种正弦信号的幅值检测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据正弦信号频率范围的下限和预设采样频率及预设信号周期数，获得初步采样序列长度；根据所述初步采样序列长度，对所述正弦信号进行初步采样，获得所述正弦信号的初步采样序列；对所述初步采样序列进行频率初测，生成所述正弦信号的初步频率，以所述初步频率给定参考频率；根据预设采样频率和所述参考频率计算所述正弦信号的单位周期序列长度；根据所述预设信号周期数和所述单位周期序列长度，获得预设序列长度；根据预设序列长度，从所述初步采样序列中，获得信号序列；对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述截短信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行数字陷波，生成第一实频向量陷波序列和第一虚频向量陷波序列；分别对所述第一实频向量陷波序列和所述第一虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行数字陷波，生成第二实频向量陷波序列和第二虚频向量陷波序列；分别对所述第二实频向量陷波序列和所述第二虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；根据预设的相位和幅值转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位和序列幅值；所述预设的相位和幅值转换规则为：通过公式将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，其中PH1为第一相位，单位rad；通过公式将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为序列幅值，其中Amp为序列幅值，单位v；R1为第一实频向量积分值；I1为第一虚频向量积分值；Tn为采样间隔，单位s；n为序列离散数，单位无量纲；L1为第一积分长度，单位无量纲，L1为1.5倍所述单位周期序列长度；Ω为信号频率与参考频率的频差，单位rad/s；α(Ω)为数字陷波在频差Ω的移相，单位rad；为信号初相位，单位rad；N信号序列长度，单位无量纲，信号序列长度等于所述预设序列长度；A为信号幅值，单位v；K(Ω)为数字陷波在频差Ω的无量纲增益；根据预设的相位转换规则，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；所述预设的相位转换规则为：通过公式将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位，其中PH2为第二相位，单位rad；R2为第二实频向量积分值；I2为第二虚频向量积分值；L2为第二积分长度，单位无量纲，L2为0.75倍所述单位周期序列长度；NS为截短信号序列长度，单位无量纲；根据预设的第一相位扩展规则，对所述第一相位进行扩展，获得第一扩展相位；所述预设的第一相位扩展规则为：通过公式获得第一扩展相位，其中Ph1为第一扩展相位，范围在0～±πard；&代表与逻辑；根据预设的第二相位扩展规则，对所述第二相位进行扩展，获得第二扩展相位；所述预设的第二相位扩展规则为：通过公式获得第二扩展相位，其中PH2为所述第二相位，范围在0～±0.5πard；Ph2为第二扩展相位，范围在0～±πard；根据预设的频差转换规则，将所述第一扩展相位和所述第二扩展相位转换为所述正弦信号频率与所述参考频率的频差；所述预设的频差转换规则为：通过公式获得所述正弦信号频率与所述参考频率的频差，其中其中，△ω为所述正弦信号频率与所述参考频率的频差，单位rad/s；根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述正弦信号频率与所述参考频率的频差转换为所述正弦信号的基波幅值；所述预设的幅值转换规则为：通过公式获得正弦信号的基波幅值，其中AMP为所述正弦信号的基波幅值，单位v；Amp为所述序列幅值，单位v；△ω为所述频差，单位rad/s；KL1(△ω)为所述第一积分在所述频差的幅值增益，单位无量纲；KW1(△ω)为滑动三角窗一算术平均陷波器在所述频差的幅值增益，单位无量纲；KD1(△ω)为滑动矩形窗一算术平均陷波器在所述频差的幅值增益，单位无量纲；KW2(△ω)为滑动三角窗二算术平均陷波器在所述频差的幅值增益，单位无量纲；KD2(△ω)为滑动矩形窗二算术平均陷波器在所述频差的幅值增益，单位无量纲；NW1为三角窗参数一，即三角窗函数1序列长度，单位无量纲；ND1为矩形窗参数一，即矩形窗函数1序列长度，单位无量纲；NW2为三角窗参数二，即三角窗函数2序列长度，单位无量纲；ND2矩形窗参数二，即矩形窗函数2序列长度，单位无量纲。