【正文】 高次諧波成分的抑制能力將更差。圖中畫(huà)出了兩次采樣時(shí)間T`，每次采樣起始點(diǎn)與干擾電壓的過(guò)零點(diǎn)同步，一次與正向過(guò)零點(diǎn)同步，第二次與負(fù)向過(guò)零點(diǎn)同步。若將兩次采樣值相加，應(yīng)等于零，亦即實(shí)現(xiàn)SMR=。由圖可見(jiàn)，由于≠而使兩次采樣所得的誤差(以面積A+與A代表)不相等。 下面分析時(shí)帶來(lái)的誤差。第一次采樣時(shí)若≠0，有讀差，利用式(7－3)，代入得 此式表示，γ=0，則sinπkγ=0，△n1=0。它的物理意義如圖78所示。利用這一原理，可以用一次采樣法獲得很高SMR值，已有若干利用此原理設(shè)計(jì)的提高SMR值的方法，讀者可參閱文件[1]。第一次采樣后經(jīng)過(guò)約半周期，當(dāng)干擾電壓負(fù)向通過(guò)零點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第二次采樣，這時(shí)=kT1(1γ)，但初始點(diǎn)相位由于隔了半周期而成為(π+2)，仍代入式(73)得 （711）將兩次采樣值相加，得最后的干擾誤差為 （712）相應(yīng)地 （713）由式(7—13)可知，若γ=0，則sin(πkγ)=0，或1=2，則=0，均可使SMR=。但即使γ≠0及1≠2，只需γ較小和2―1=Δ也較小，由于sin(πkγ)及亦因而很小，其積將更小，從而可望得到較高的SMR值。 相隔半周期兩次采樣法的缺點(diǎn)是必須進(jìn)行兩次采樣，降低了采樣速度。四、γ=0法前面兩種方法仍然受頻偏γ的影響，因此，近年來(lái)趨向于采用使γ=0的方法，即盡量使T=kT1的條件在電網(wǎng)頻率有波動(dòng)時(shí)仍能得到保證的方法。 現(xiàn)以圖79所示整形電路為例。取其兩個(gè)上跳沿或下跳沿去控制采樣時(shí)間，波形關(guān)系示于圖710中。但只要1是定值，仍可保證TS=T1。 △T下面計(jì)算由于△T的存在造成的誤差。 設(shè)ΔT=4181。當(dāng)然，1也有可能相當(dāng)大，使公式中sin(πγ－1)這一項(xiàng)增大而降低SMR。令這一方法雖好，但帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題，即TS不是常數(shù)。以雙斜積分型轉(zhuǎn)換器為例，被測(cè)電壓Ux與轉(zhuǎn)換出來(lái)的時(shí)間T2的關(guān)系為 式中 T2——對(duì)參考電壓UR的積分時(shí)間， T1——對(duì)被測(cè)電壓Ux的采樣時(shí)間，相當(dāng)于這里的Ts為使對(duì)時(shí)鐘信號(hào)在T2時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值nx能與Ux成正比，必須保證：T1=Ts=nR及T2=nx，代入上式，有 顯然，只有nR=常數(shù)時(shí)，nx與的比值不變。ΔTs的變化，nR也會(huì)相應(yīng)變化，這將造成工頻整形法的誤差。設(shè)當(dāng)產(chǎn)生177?！鱑R的變化，由于，若能保證如下條件：就能保持nx不變，即不產(chǎn)生誤差?！鱑R為這一電壓可由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，當(dāng)測(cè)出ΔTS后，先將其轉(zhuǎn)換成數(shù)碼，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生相應(yīng)的ΔUR，圖711即為實(shí)現(xiàn)方案之一。采樣一開(kāi)始，即以周期=1181。若TS=20ms，采樣結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)器的示數(shù)為零，輸入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的數(shù)碼亦為零，后者不產(chǎn)生補(bǔ)償電壓ΔUR。在采樣結(jié)束的瞬間，計(jì)數(shù)器中將存入n=個(gè)數(shù)，后者使數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生相應(yīng)的。反之，若20ms，則采樣結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)器中就剩下若干數(shù)，產(chǎn)生一△，使相應(yīng)拉長(zhǎng)，糾正了不夠長(zhǎng)帶來(lái)的誤差?！鞫兊膯?wèn)題?！餮a(bǔ)償這一誤差的方法外，另一種方法是使時(shí)鐘頻率跟蹤作相應(yīng)的變化，即使相應(yīng)變化，從而保證不變。ΔV的邏輯控制為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤變化，采用了鎖相頻率跟蹤技術(shù)。鎖相頻率跟蹤技術(shù)有數(shù)字式及模擬式兩類(lèi)，現(xiàn)分別介紹之：(一）數(shù)字式鎖相頻率自動(dòng)跟蹤法。圖7一１2數(shù)字式鎖相頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)原理圖由圖中可見(jiàn)，采樣時(shí)間T=ω是的固定倍數(shù)，因ω是計(jì)數(shù)器的分頻系數(shù)?！鱐通過(guò)數(shù)字式電壓發(fā)生器產(chǎn)生的控制。△。例如當(dāng)m=2，n=40000，=60000 時(shí)，得k＝3，即T＝3，實(shí)現(xiàn)了采樣時(shí)間與工頻周期成整倍數(shù)的條件，但同時(shí)與T之間也始終保持著固定的比值。數(shù)字式電壓發(fā)生器同時(shí)還起記憶作用，使在達(dá)到平衡而177?！鱑，從而保證平衡時(shí)的也是穩(wěn)定的。一種是一次比較就達(dá)到平衡的方式。設(shè)－n＝△T令 △T＝△U及 △U＝△由之得 △＝ 若在設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)時(shí)使 ＝n。 此法平衡速度快。 另一種方法是逐步逼近法。若△T仍不等于零，再次增加一個(gè)，如此逐步進(jìn)行下去，直至△T=0。取得小，調(diào)節(jié)細(xì)度好，可使n=的條件滿足得更精確，調(diào)整次數(shù)多，踉蹤過(guò)程慢，在工頻波動(dòng)較快時(shí)可能跟不上。 國(guó)產(chǎn)Pz12型數(shù)字電壓表即是采用后一種逐步逼近法，效果良好，圖713所示為其SMR隨工頻波動(dòng)量△?％而變的情況。2％的范圍內(nèi)，采取=0法兼數(shù)字式鎖相頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)后SMR可保持67dB基本不變，而未采用此法前在49Hz及51Hz點(diǎn)上已降至30dB左右。 Pz12型數(shù)字電壓表的這一串模干擾抑制系統(tǒng)具有典型性。(一) 模擬式鎖相頻率自動(dòng)跟蹤法?！鱐)是由鑒相器檢出后記憶在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中的，因而稱(chēng)為數(shù)字式。比之前者在結(jié)構(gòu)上要簡(jiǎn)單得多，效果也頗佳。工頻電壓u～經(jīng)整形后進(jìn)行m分頻，得脈寬為=m的負(fù)矩形波，控制D觸發(fā)器的D端。若T，由圖714可見(jiàn)采樣時(shí)間T結(jié)束時(shí)D觸發(fā)器的CP端上將出現(xiàn)正跳變，而D端已先于CP處于1狀態(tài)(上跳的結(jié)果)，故此時(shí)Q輸出端將由0變1，打開(kāi)與門(mén)1。到了測(cè)量休息階段，由0變1，與門(mén)1輸出低電平，這一負(fù)跳變使三極管導(dǎo)通，將電容 ()上的電荷拉走一部分給反向充電(即放電)，達(dá)到穩(wěn)定后又自動(dòng)截止。如此循環(huán)幾次之后，可得T=。當(dāng)由0變1時(shí)與門(mén)2輸出0，倒相器輸出為1，使三極管導(dǎo)通并由給補(bǔ)充一個(gè)電荷量，使電壓增加了一個(gè)△U，從而導(dǎo)致 增加一個(gè)△，在下一次測(cè)量階段采樣時(shí)間T增長(zhǎng)一些而接近，幾個(gè)循環(huán)后達(dá)到T=。國(guó)產(chǎn)DS14型數(shù)字電壓表采用這一系統(tǒng)后得到在工頻變動(dòng)范圍為50Hz士2Hz的情況下SMR60dB。現(xiàn)在準(zhǔn)確度較高的數(shù)字電壓表已大都內(nèi)部裝有微處理機(jī)；既然A／D轉(zhuǎn)換器及181。 數(shù)字濾波技術(shù)應(yīng)用了較多的數(shù)學(xué)，本課程限于篇幅，不作詳細(xì)介紹，讀者有需要時(shí)可參閱文獻(xiàn)(3)。數(shù)字濾波器并不是具體的裝置，而是一種算法。 這種方法是參考了模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型而發(fā)展的。相應(yīng)地，在離散時(shí)間信號(hào)的系統(tǒng)中，為避免直接求解差分方程，發(fā)展了z變換方法，將求解差分方程問(wèn)題轉(zhuǎn)換為求解代數(shù)方程問(wèn)題。例如若信號(hào)x( t )中含有50Hz的干擾成分，可設(shè)計(jì)模擬濾波器具有相應(yīng)的傳遞函數(shù)。如圖7－15所示。 x( z )——輸入離散信號(hào)x( n )的z變換函數(shù)。圖7—16為與上述Z變換傳遞函數(shù)的數(shù)字濾波算法流圖及相應(yīng)的濾波特性。在圖7—16 c中，含的小方框?yàn)閱挝谎訒r(shí)環(huán)節(jié)，其輸入輸出關(guān)系為 y( n )=x( n1 )意即x( n )經(jīng)環(huán)節(jié)后將延遲一個(gè)均勻采樣時(shí)間間隔T后輸出，即為y( n )。由圖716 c可見(jiàn)，它是與式(719)對(duì)應(yīng)的，而這樣的算法，微處理機(jī)是可以勝任的。 前已述及，積分式數(shù)字電壓表的采樣時(shí)間T應(yīng)取20ms的整數(shù)倍，才能獲得高的SMR值。