CN109324227A - 一种畸变频谱测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种畸变频谱测量装置和方法，解决现有装置和方法设备复杂、实时处理能力差的问题。一种畸变频谱测量装置，包含：隔直网络模块、频谱分析仪；所述隔直网络模块用于滤除机载直流供电信号中的直流分量，输出畸变谐波信号；所述频谱分析仪用于接收所述畸变谐波信号，测量畸变参数，所述畸变参数包含畸变幅度、畸变频率。一种畸变频谱测量方法，包含：对所述机载直流供电信号滤除直流分量；对所述畸变谐波信号进行测量，得到畸变参数。本发明对畸变信号的幅度和频谱具有较好的适应性和完整性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子设备领域，尤其涉及一种畸变频谱测量装置和方法。
背景技术
畸变谐波严重影响新一代飞机供电系统的可靠性和安全性，现阶段，对于飞机供电系统畸变谐波的测量方法多采用数据采集卡的形式，通过PC计算机本身的PCI总线或ISA总线实现数据采集分析的方法实现畸变谐波的测量，缺点是受PC机机箱环境和计算机总线的限制，存在电源功率不足、机箱内噪声干扰、总线面向计算机而非面向仪器、插卡尺寸较小、插槽之间无屏蔽、散热差等问题，且受采集卡采样率和采样带宽的限制，实际测量过程中会出现采集信号的分辨率过低，频谱泄漏的缺点，且数据采集卡采样时间越长，计算量也相应增加很多，即数据实时分析处理能力将大大降低。
发明内容
本发明提供一种畸变频谱测量装置和方法，解决现有装置和方法设备复杂、实时处理能力差的问题。
一种畸变频谱测量装置，包含：隔直网络模块、频谱分析仪；所述隔直网络模块用于滤除机载直流供电信号中的直流分量，输出畸变谐波信号；所述频谱分析仪用于接收所述畸变谐波信号，测量畸变参数，所述畸变参数包含所述畸变谐波信号的幅度、频率。
进一步地，所述隔直网络模块，包含：电容、电阻；所述电容的一端用于接收所述机载直流供电信号，另一端与所述电阻、所述频谱分析仪连接；所述电阻另一端用于接收所述机载直流供电信号、且与所述频谱分析仪、大地连接。
优选地，所述机载直流供电信号畸变频谱的频率范围为10Hz～500kHz，幅度范围为1mV～1V。
优选地，所述电容为4545型高耐压高品质因数陶瓷电容。
进一步地，所述隔直网络模块采用N型接头与所述频谱分析仪连接。
进一步地，所述隔直网络模块采用耐压硅胶灌封工艺。
优选地，所述频谱分析仪为安捷伦公司的N9020A。
一种畸变频谱测量方法，用于所述装置，包含以下步骤：对所述机载直流供电信号滤除直流分量；对所述畸变谐波信号进行测量，得到畸变参数。
本发明有益效果包括：本发明提供的畸变频谱测量装置和方法，有效的避免了现有装置受采集卡的采样率和采样带宽限制的问题，有效提高了畸变频谱分辨率，解决了频谱泄漏的问题；同时，应用了高压隔直网络，能够实现隔直电压达到400V，并将直流信号进行滤除；另外，对畸变频谱的频率测量范围可达到10Hz～500kHz，幅度测量范围可达到1mV～1V，对畸变信号的幅度和频谱具有较好的适应性和完整性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种畸变频谱测量装置实施例；
图2为一种隔直网络模块装置实施例；
图3为一种畸变频谱测量方法流程实施例；
图4为一种畸变频谱测量方法测量结果实施例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着航空事业的发展，飞机性能的提高，大量高性能的电力电子设备陆续装机使用，这些电力电子负载的使用对飞机供电系统的供电能力与供电品质提出了全新的要求。所以在研制新飞机和对现役飞机进行改进时，都要对飞机电网的供电特性进行严格测试，其中一个重要参数就是电压波形畸变频谱的测量，畸变谐波含量过大会使飞机发电机热损耗增加，发电效率降低，会严重影响飞机发动机的能量输入输出比，畸变谐波还能引起飞机上的一些电路保护装置(断路器、接触器、继电器)的误动作，畸变谐波含量过大，会增加机上电缆的发热量和有害电磁的产生，会严重影响飞机供电系统的可靠性和安全性。因此，畸变频谱的测量方法对于新一代飞机供电系统的可靠性和安全性尤为重要。
对于飞机上的直流系统，随着电力电子设备的使用，如直流发电机整流子换相作用以及整流引起的电压波动等，在电网中产生了各种频率的干扰信号,它们不仅会干扰其他设备的工作,而且可能会导致谐波补偿装置失效或损坏,成为主要的谐波源，作为机载直流供电特性模拟器用于模拟机载设备的直流供电系统，在国军标中用畸变频谱来衡量直流电压波形的畸变，用以评价机载直流供电特性模拟器是否满足试验要求。
通常为了实现对畸变频谱的测量，需要通过调理电路对衰减后的信号进行高通滤波后，进行数据采样，而且由于畸变信号相对直流电压来说幅度很小，为了提高对畸变信号的采样分辨率，在采样前通过硬件调理电路从被测信号中提取畸变信号，通常采用高通滤波器抑制直流信号，然后对畸变频谱信号进行放大，最后采用数据处理软件完成对数据的采集、传输和信号处理，显示最终的畸变频谱测量结果。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1为一种畸变频谱测量装置实施例，用于机载直流供电特性畸变频谱的测量，作为本申请实施例，一种畸变频谱测量装置，包含：隔直网络模块1、频谱分析仪2。
所述隔直网络模块用于滤除机载直流供电信号中的直流分量，输出畸变谐波信号；所述频谱分析仪用于接收所述畸变谐波信号，测量畸变参数，所述畸变参数包含所述畸变谐波信号的幅度、所述畸变谐波信号的频率。
作为本申请实施例，所述机载直流供电信号可由机载直流供电特性模拟器产生，所述机载直流供电特性模拟器用于模拟产生GJB181中规定的飞机供电特性的工作状态，用来主要验证直流用电设备在其电源输入端的电压发生电压畸变频谱所规定的电压畸变时能否正常工作，以验证用电设备可以在电压畸变时连续正常工作，或设备没有损坏或导致不安全状态。
优选地，所述机载直流供电特性模拟器为NetWave20.2机载直流供电特性模拟器，测量指标的频率范围为10Hz～500kHz，幅度范围为-100dBm～-20dBm。
需要说明的是，所述机载直流供电信号可由本实施例中的机载直流供电特性模拟器产生，也可由其他装置产生，这里不做特别限定。还需说明的是，所述机载直流供电特性模拟器的型号可以为本实施例中的NetWave20.2，也可以是其他型号，这里不做特别限定。
作为本申请实施例，所述频谱分析仪为安捷伦公司的N9020A。需说明的是，所述频谱分析仪的型号可以是本申请实施例中提到的型号，也可以是满足频率范围和幅度测量要求的其他型号频谱分析仪，这里不做特别限定。
本发明实施例提供的畸变频谱测量装置，采用隔直网络实现对直流信号的滤除和抑制，然后通过频谱分析仪对机载直流供电信号中的畸变频谱进行测量，解决了频谱泄漏的问题，对畸变频谱的频率测量范围可达到10Hz～500kHz，幅度测量范围可达到1mV～1V，对畸变信号的幅度和频谱具有较好的适应性和完整性。
图2为一种隔直网络模块装置实施例，用于所述畸变频谱测量装置的隔直网络模块，作为本申请实施例，一种隔直网络模块1，包含：电容3、电阻4。
所述电容的一端用于接收所述机载直流供电信号，另一端与所述电阻、所述频谱分析仪连接；所述电阻另一端用于接收所述机载直流供电信号、且与所述频谱分析仪、大地连接。
作为本申请实施例，为了提高耐压防止高压打火，所述隔直网络模块采用耐压硅胶灌封工艺，能够实现隔直电压达到400V，并将恒定的直流信号进行滤除，只允许畸变交流信号量通过。
优选地，所述电容为4545型高耐压高品质因数陶瓷电容，耐电压达到800V。
作为本申请实施例，所述隔直网络模块采用N型接头与所述频谱分析仪连接，需要说明的是，所述隔直网络模块也可采用其他型式的接头与所述频谱分析仪连接，这里不做特别限定。
作为本申请实施例，所述机载直流供电特性模拟器为NetWave20.2机载直流供电特性模拟器，测量指标的频率范围为100Hz～10kHz，幅度范围为1mV～1V。
需说明的是，所述电容可以是本申请实施例中的型号，也可以是其他型号，这里不做特别限定；所述隔直网络模块与所述频谱分析仪连接的接头可以是N型接头，也可以是其他接头，这里不做特别限定。
还需说明的是，所述机载直流供电特性模拟器的型号不做特别限定。
本发明实施例提供的畸变频谱测量装置，所述隔直网络模块在电路设计上采用二阶滤波的方式实现，并且应用了耐压耐电元器件，能够有效滤除直流分量。
图3为一种畸变频谱测量方法流程实施例，用于畸变频谱测量装置，作为本申请实施例，一种畸变频谱测量方法，包含以下步骤：
步骤101，对所述机载直流供电信号滤除直流分量。
在步骤101中，根据所述隔直网络模块，对所述机载直流供电信号滤除直流分量。
在步骤101中，所述机载直流供电信号可由机载直流供电特性模拟器提供，使用前需进行开机预热，目的是使机器内部温度和器件稳定。
步骤102，对所述畸变谐波信号进行测量，得到畸变参数。
在步骤102中，根据频谱分析仪对所述畸变谐波信号进行测量，使用前需开机预热，目的是使机器内部温度和器件稳定。
在步骤102中，需对所述频谱分析仪设置合适的输入衰减和测量频率范围，对所述频谱分析仪进行数据读取，可以得到包含所述畸变谐波信号的幅度、所述畸变谐波信号频率的所述畸变参数。
本发明实施例提供的畸变频谱测量方法，应用畸变频谱测量装置对畸变谐波进行测量，避免了频率泄漏造成的测量干扰，且所述方法实时性强。
图4为一种畸变频谱测量方法测量结果实施例，根据所述畸变频谱测量方法得到。
作为本申请实施例，所述被测设备为NetWave20.2机载直流供电特性模拟器，测量指标的频率范围为10Hz～500kHz，幅度范围为-100dBm～-20dBm，所述频谱分析仪选取安捷伦公司的N9020A。
所述频谱分析仪设置的起始频率为10Hz，终止频率为500kHz，扫频带宽为100Hz，测量结果包含多个频率点的畸变谐波，其中的幅度最大点的频率值为20.5kHz，幅度为-21.58dBm。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种畸变频谱测量装置，其特征在于，包含：隔直网络模块、频谱分析仪；
所述隔直网络模块用于滤除机载直流供电信号中的直流分量，输出畸变谐波信号；
所述频谱分析仪用于接收所述畸变谐波信号，测量畸变参数，所述畸变参数包含所述畸变谐波信号的幅度、频率。
2.如权利要求1所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述隔直网络模块，包含：电容、电阻；
所述电容的一端用于接收所述机载直流供电信号，另一端与所述电阻、所述频谱分析仪连接；
所述电阻另一端用于接收所述机载直流供电信号、且与所述频谱分析仪、大地连接。
3.如权利要求1～2任一项所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述机载直流供电信号畸变频谱的频率范围为10Hz～500kHz，幅度范围为1mV～1V。
4.如权利要求2所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述电容为4545型高耐压高品质因数陶瓷电容。
5.如权利要求1～2任一项所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述隔直网络模块采用N型接头与所述频谱分析仪连接。
6.如权利要求1～2任一项所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述隔直网络模块采用耐压硅胶灌封工艺。
7.如权利要求1～2任一项所述的畸变频谱测量装置，其特征在于，所述频谱分析仪为安捷伦公司的N9020A。
8.一种畸变频谱测量方法，用于权利要求1～7任一项所述装置，其特征在于，包含以下步骤：
对所述机载直流供电信号滤除直流分量；
对所述畸变谐波信号进行测量，得到畸变参数。
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