采样理论与方法研究及其在谐波分析中的应用

采样理论与方法研究及其在谐波分析中的应用

文档编号:ZD393 文档字数:14705,页数:43

摘要：本文介绍了采样理论，并从傅立叶级数出发，详细讨论了采样与谐波分析的数学基础。论述了经典的谐波分析方法—DFT与FFT（离散傅立叶变换与快速傅立叶变换）。本文主要探讨了同步采样、准同步采样、非整周期采样三种常见采样方法的特点。在充分理解三种采样算法的基础上，使用Matlab仿真软件进行采样和谐波分析,比较结果从中得出三种采样和谐波分析方法的优缺点。
本课题的目的是在研究三种采样方法的基础上，选择一种合适的方法应用于中频发电机的谐波分析。本文用labVIEW虚拟仪表技术来进行中频发电机电压信号的谐波分析，采用的算法是非整周期采样算法。用DAQ采集电压信号，并把40次谐波分析的结果显示出来。
关键字：采样; 谐波分析; 虚拟仪器; 图形化编程; 数字信号处理

Study of Sampling theory and solution
and its applings in Harmonic analysis

ABSTRACT： This paper investigated the sampling theory.And from the fourier series ,the mathmatic bases of sampling and harmonics analyzing are proposed.The fundamental methods of harmonics analyzing (DFT and FFT)are performed. The comprision investigated the character of the three sampling theory including synchronous sampling method ,non-integer-period sampling method and quasi-synchronous sampling method.Base on understanding,I sampled data and analyzed harmonics waveform with software Matlab .Through comparing them with each other ,we study their advantage and shortcoming.
We will choose a adaptive sampled-data measure to solve the harmonic analysis of the middle frequency generator.This paper subject apply non-integer-period Sampling method to harmonic analysis with Labview virtual device technology.the voltage is sampled with DAQ board and computer display the finally result of forty harmonics.
Keywords：Sample; Harmonics analyzing; Virtual instrument; Figure programming; The digital signal process

目   录

摘要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅰ
第1章绪论……………………………………………………………………………………1
    1.1 采样理论概述 ……………………………………………………………………1
        1.1.1采样的理论基础…………………………………………………………… 1
        1.1.2 采样定理…………………………………………………………………… 1
    1.2 Matlab仿真软件简介 …………………………………………………………… 2
    1.3 虚拟仪器(labVIEW)技术概述……………………………………………………3
        1.3.1 虚拟仪器简介………………………………………………………………3
        1.3.2 虚拟仪器软件组成和特点…………………………………………………3
第2章采样与谐波分析研究………………………………………………………………5
     2.1采样与谐波分析的发展与前景………………………………………………5
     2.2谐波分析的数学基础……………………………………………………………5
     2.3傅立叶变换…………………………………………………………………………7
         2.3.1连续傅立叶变换……………………………………………………………7
         2.3.2离散傅立叶变换(DFT)………………………………………………………7
         2.3.3快速傅立叶变换(FFT)………………………………………………………7
第3章采样与谐波分析方法………………………………………………………………9
     3.1同步采样算法………………………………………………………………………9
     3.2准同步采样………………………………………………………………………10
         3.2.1准同步采样原理……………………………………………………………10
         3.2.2原理证明……………………………………………………………………11
         3.2.3准同步采样递推系数 ……………………………………………………15
         3.2.4一次加权算法描述…………………………………………………………17
     3.3非整周期采样……………………………………………………………………18
         3.3.1算法理论基础………………………………………………………………18
         3.3.2非整周期采样算法…………………………………………………………23
     3.4仿真与结果………………………………………………………………………24
     3.5分析与总结………………………………………………………………………27
第4章基于LabVIEW的采样与谐波分析的应用………………………………………28
      4.1 实验项目硬件设计……………………………………………………………28
      4.2实验项目软件总体设计…………………………………………………………29
      4.3信号获取子模块设计………………………………………………………… 31
          4.3.1采集卡的相应配置………………………………………………………31
          4.3.2用LabVIEW写数据采集子VI……………………………………………31
      4.4信号分析层子模块设计…………………………………………………………33
          4.4.1谐波分析在数据处理中的作用…………………………………………34
4.4.2 DFT与FFT及其在本课题中的应用……………………………………34
4.4.3 程序………………………………………………………………………34
      4.5测试管理层设计…………………………………………………………………36
第5章调试………………………………………………………………………………38
      5.1采样与谐波分析的功能测试……………………………………………………38
          5.1.1程序的参数设置…………………………………………………………38
          5.1.2信号分析与处理功能测试………………………………………………38
      5.2实验………………………………………………………………………………39
          5.2.1调试步骤与规划…………………………………………………………39
          5.2.2试验结果及波形显示……………………………………………………39
结束语………………………………………………………………………………………42
参考文献……………………………………………………………………………………43
致谢……………………………………………………………………………………… 45
附录A 同步采样Matlab程序………………………………………………………………46
附录B 非整周期采样程序………………………………………………………………47
附录C 准同步采样程序……………………………………………………………………48

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