全相位FFT问题——全相位时移相位差法请教！！！

zhwang554 · 发表于 2012-4-23 10:08

本帖最后由 zhwang554 于 2012-4-23 10:45 编辑

回复 15 # wangze2008scu 的帖子

用数据和知道的采样频率, 你用全相位时移相位差的方法求解，频率,幅值和相位(笫N个取样点的相位),

50.000000       1.000000       328.593750
100.000000       0.300000       277.187494

你不是可以画出二个频率成份的波形,

   n=-N+1:2*N-1;

   x1=1*cos(50*n*2*pi/fs+328.59375*pi/180);

   x2=0.3*cos(100*n*2*pi/fs+277.187494*pi/180);

一切不是全介决了, x1+x2等於原数椐, 表明分解正确. 二个波形的任一点相位关糸不是都知道了

wangze2008scu · 发表于 2012-4-23 10:36

回复 16 # zhwang554 的帖子

十分感谢王老的悉心解答，向您致敬！
以后有问题再向您请教，谢谢您~:handshake

jifeiyun · 发表于 2012-5-3 15:01

学习了

wangze2008scu · 发表于 2012-5-30 19:28

王教授，您好！
      最近在用基于全相位FFT理论检测谐波/间谐波时遇到了新的问题，当测试实际工程采样数据时有时候就不知道该怎么处理了，可以忙帮看一下吗？谢谢！
   已知采样频率为10240Hz，风电电压波动数据如文本VA1.txt所示，数据较多共65536个，估计在100Hz附近有一个间谐波。具体测出来应该是多少，我采用apFFT时移相位差法和apFFT综合相位差法结果相差较大。
   不甚感激，谢谢。

VA1.rar (141.92 KB, 下载次数: 6)

zhwang554 · 发表于 2012-5-31 10:25

本帖最后由 zhwang554 于 2012-5-31 22:16 编辑

回复 19 # wangze2008scu 的帖子

用4种方法测的结果(N=10240; fs=10240)

1,apfft/apfft相位差法
50.001 100.19 148.69 199.74 250.09 300 350.31 400.09

29425 2302.4 93.994 204.54 181.1 156.8 264.31 209.47

2 apfft 比值法
50.004 100.24 149.35 200.29 249.95 300.31 350.33 400.42

29426 2368.7 97.284 208.88 179.78 177.92 268.7 260.48

3 fft 比值法

50.002 100.22 150.13 199.62 250.04 299.92 350.35 399.83
29484 2419.8 231.56 107.73 127.48 196.04 145.34 200.64

4 fft/apfft相位差法

50.003 100.18 149.63 199.95 250.11 300.03 350.15 400.07
29543 2513.4 145.25 51.483 90.521 243.07 77.732 186.99

apfft/apfft和apfft比值法频率差小於1,振幅差也不大,这二种方法计算机模拟精度高

fft/apfft和fft比值法频率差不大,但高次谐波振幅差较大,由於fft/apfft中用了fft的振幅谙和相位谱,谱图中有泄漏,结果和fft法类同

apfft比值法参见日志"全相位比值法和Hann窗生成公式"

http://forum.vibunion.com/home-spa ... -18820-op-edit.html

wangze2008scu · 发表于 2012-5-31 11:52

非常感谢王教授的悉心解答，感动中！！！
由VA1时域图可以大致看出其波动频率在0.3Hz左右，而现在您的频率分辨率为1Hz，不能分离出2次谐波和其附近的间谐波(假设是100Hz和100.32Hz)，您现在的处理是将二者合并为一个整体。有办法分离出这两个频率分量吗？

zhwang554 · 发表于 2012-5-31 16:31

本帖最后由 zhwang554 于 2012-5-31 23:33 编辑

回复 21 # wangze2008scu 的帖子

参见"全相位FFT 密集谱识别与校正"

黄翔东，王兆华，罗蓬 , 吕伟电子学报, 2011 Vol:39 No:1 p172-177
http://www.ejournal.org.cn/qikan/manage/wenzhang/20110130.pdf

看测试数椐的apfft相位谱50Hz有2Hz宽是水平的,
100Hz只有1Hz宽是水平的
其它高次谐波是斜的,这儿原来不是一个频率成份

wangze2008scu · 发表于 2012-5-31 18:37

本帖最后由 wangze2008scu 于 2012-5-31 18:40 编辑

谢谢您的指导。这篇文章已经看过了，很有用，我再继续研究一下。
谢谢！
工程信号确实太过复杂了，在相位谱上的分布太乱，规律性不大，不如仿真信号好研究。

zhwang554 · 发表于 2012-5-31 19:12

本帖最后由 zhwang554 于 2012-6-1 06:45 编辑

回复 23 # wangze2008scu 的帖子

      你用放大观看apfft相位谱,50Hz-52Hz处有一个2Hz宽水平台阶(见下图一左箭头所指), 它是严格的水平线(见下图二),表明这个峰值只有一个频率成份
      仔细观察下图一右箭头所指101Hz-102Hz处,有一个1Hz宽水平台阶，频谱上101Hz正是频率成分100Hz, 用不同起点的任何一组数据处理后相位谱101Hz处都有1Hz宽一个水平台阶, 它是一条水平线(见下图三),, 它表明这个峰值只有一个频率成份(或主要是一个成份), 你在19# 中提到的"估计在100Hz附近有一个间谐波" 和在21# 中提到的"不能分离出2次谐波和其附近的间谐波(假设是100Hz和100.32Hz)"有什么根据, 是"由VA1时域图可以大致看出其波动频率在0.3Hz左右",为何在100Hz上波动
      其它高次谐波峰值对应的相位谱都是斜线,都不是单一频率成分,20 #测的频率振幅无意义

图一 10Hz-120Hz放大apfft相位谱

图二 50Hz-52Hz附近放大apfft相位谱

图三 101Hz-102Hz附近放大apfft相位谱

用不同起点的任何一组数据处理后相位谱都有上述特性
但工程信号中的随机噪声大,比泄漏的影响大,apfft只有在泄漏影响测试时才有用

wangze2008scu · 发表于 2012-6-4 09:53

回复 24 # zhwang554 的帖子

谢谢，王教授。最近本科答辩很抱歉没能及时回复，您的解答很清晰，感谢您。我主要开始没有办法确定100Hz左右处是否是一个频率成分，您的解答了我的一大难题。以后有问题再向您请教~~ 祝老师身体健康、工作顺利！

zhwang554 · 发表于 2012-6-4 19:47

本帖最后由 zhwang554 于 2012-6-5 00:14 编辑

回复 25 # wangze2008scu 的帖子

你提供的风电电压波动数据文本VA1.txt值得仔细研宄
基波50.001Hz信号稳定, 振幅大,
谐波信号除100.19Hz外,其它都不是单成份信号
但二次谐波100.19Hz不是基波50.001Hz的倍频,这二次谐波是什么产生的
150Hz,200Hz,250Hz…虽不是单成份信号,但峰值明显,这些峰值叉是如何形成的( 见图一)
由图一(b)最左面可以看出一个<1Hz信号(你从VA1时域图看出波动频率在0.3Hz左右)

一般谐波是基频的整数倍,

见本论坛日志”apfft谱分析实例八----滚动轴承外圈故障信号数据 data130.mat”

http://forum.vibunion.com/home-space-uid-62061-do-blog-id-17809.html

图一(b)VX1.txt的对数振幅谱中,100Hz,150Hz,200Hz,…等峰值明显,其中100.19Hz(用不同起点的任何一组数据测到的数值类同)是单成份信号, 但不是基频50.001的2倍,其它150Hz,20Hz0,...都不是单成份信号.这样的信号是什么形成的?你可从信号采集,风电分析, 混入其它市电信号?

图一数据VX1.txr的N=10240阶apfft/apfft谱分析图(N=0:N/16)

wangze2008scu · 发表于 2012-6-5 16:57

本帖最后由 wangze2008scu 于 2012-6-5 17:04 编辑

回复 26 # zhwang554 的帖子

这是前段时间导师布置给我的课题，数据采集是风电厂电压母线上的实测数据，是别人采集好发送给我作具体检测的，因此如何采集这方面不得知。
本身是有三相电压、三相电流采样数据的，我只是上传了一相的电压数据。风电中的变频装置极易引起间谐波(正如100.19Hz这种非基波50.001Hz的整数倍)，因此要将100.19Hz的频率视为2次谐波附近的间谐波，不能视作谐波。
正因为有了间谐波的存在才引起电压波动。我估计是在实际采样时系统的噪声太大的缘故，准确测量比较困难~

图1 由间谐波引起的电压波动现象

zhwang554 · 发表于 2012-6-5 18:10

回复 27 # wangze2008scu 的帖子

清楚一些了, 对电力系统不了解, 通过此例学习了不少

wangze2008scu · 发表于 2012-6-5 18:26

回复 28 # zhwang554 的帖子

术业有专攻，以后还得多向教授请教~

zhwang554 · 发表于 2012-6-6 18:45

本帖最后由 zhwang554 于 2012-6-7 02:38 编辑

回复 29 # wangze2008scu 的帖子
用原信号y(1:65000) (如图一(a)所示)作N=10240*2的apfft/apfft分析,求出100Hz附近间谐波的3个参数
f1 =100.351027839751
z1 =893.454517375478
p11 =353.924331329886
时域重构100Hz附近间谐波
t=(-N+1:3*N-1)/fs; s=(z1*cos(2*pi*f1*t+p11*pi/180))*2;
在时域从原信号中减去间谐波(如图一(b)所示)
r=y(1:65000)-1*s(1:65000);

图一 VA1数椐波形和去掉100Hz附近间谐波后波形
从图一可见,原VA1数椐波形(a)有波动, 去掉间谐波后波形(b)波动减弱, 但数椐两端波动仍有, 估计是在实际采样时系统的噪声太大的缘故
这样做不是为了实用中消除100Hz附近间谐波(用低通滤波更筒单), 是研究分析用, 可说明100Hz附近间谐波主要是单一成份

图二(a)原VA1数椐波对数振幅谱,横坐标k=100(即50Hz),k=201(即100.5Hz)振幅值大
图二(a)原VA1数椐波相位谱,k=99-101, k=200-201 相位谱是水平线,它们是单一成分
图二(a)去除100Hz附近的VA1数椐波对数振幅谱,k=201处信号去除,但k=200,202处仍有
图二(a)去除100z附近的VA1数椐波相位谱,k=200,202处相位谱是斜线,它们不是单一成分
(本图的N=10240*2,频率分辨率是0.5Hz, 而23# 中的图一的N=10240,频率分辨率是1Hz)

图二 VA1数椐和去掉100Hz附近间谐波后的频谱比较(N=10240*2)

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