陷波濾波器的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陷波濾波器的設(shè)計方法，包括以下步驟：S1、對K對中的第i對截止頻率分別為wi1和wi2的理想低通濾波器的時域響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行變換以生成長度均為N的低通濾波器的函數(shù)hi1（n）和hi2（n），其中i、K均為正整數(shù)且i≤K，a＝（N-1）/2，wi1大于wi2；S2、hi3（n）=hi1（n）-hi2（n）；其中h4（n）為全通濾波器的時域響應(yīng)函數(shù)；S4、對h5（n）進(jìn)行變換以得到該陷波濾波器。本發(fā)明能夠設(shè)計出具有九個極窄帶的陷波阻帶的陷波濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)機(jī)測試中的50Hz及其二到九次諧波的濾除，同時也能夠保證信號其它頻譜不受影響。
【專利說明】陷波濾波器的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陷波濾波器的設(shè)計方法，特別是涉及一種能夠設(shè)計出對風(fēng)機(jī)測試中的50HZ及其二到九次諧波進(jìn)行濾除的陷波濾波器的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)機(jī)是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力機(jī)械，風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否正常直接影響到風(fēng)力發(fā)電的產(chǎn)量，風(fēng)機(jī)故障可能會導(dǎo)致機(jī)組本身的損壞，還有可能造成其它一些更嚴(yán)重的后果。因此，為了保障風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行振動狀態(tài)檢測和故障診斷是非常重要的。
[0003]風(fēng)機(jī)機(jī)組振動狀態(tài)檢測是通過在風(fēng)機(jī)機(jī)組中設(shè)置振動傳感器以對機(jī)組振動信號定期進(jìn)行監(jiān)測，從而掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。而在振動傳感器采集信號時的主要噪聲源是50Hz的工作頻率及其高次諧波，這些噪聲常以電磁波的輻射形式對電子設(shè)備造成比較嚴(yán)重的干擾，而這種干擾就被稱之為工頻干擾，嚴(yán)重的會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行異常。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中雖然存在對工頻干擾進(jìn)行濾除的算法，但是基本都是僅僅對50Hz的基波進(jìn)行濾除而不能濾除高次諧波，并且都不能保證具有極窄的阻帶，從而使得信號中的其它有用的頻譜成分也會被濾除、受到損傷，以及輸出容易受到初值影響還有容易漏檢噪聲源等弊端。因此，現(xiàn)有技術(shù)中還不能對風(fēng)機(jī)機(jī)組中的工頻及其高次諧波的干擾進(jìn)行有效地濾除，嚴(yán)重影響到風(fēng)機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中對工頻干擾進(jìn)行濾除的算法基本都不能保證具有極窄的阻帶，從而使得信號中的其它有用的頻譜成分也會被濾除、受到損傷，以及輸出容易受到初值影響還有容易漏檢噪聲源的缺陷，提供一種能夠設(shè)計出對風(fēng)機(jī)測試中的50Hz及其二到九次諧波進(jìn)行濾除的陷波濾波器的設(shè)計方法。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0007]本發(fā)明提供了一種陷波濾波器的設(shè)計方法，其特點(diǎn)在于，該設(shè)計方法包括以下步驟:
[0008]S1、對K對中的第i對具有相同的相位延時a、截止頻率分別為Wil和Wi2的離散時間理想低通濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行變換以生成一對長度均為N的非遞歸低通濾波器的函數(shù)hn (η)和hi2 (n)，其中1、K均為正整數(shù)且i≤K，a= (N-1)/2，在每一對離散時間理想低通濾波器中Wil均大于Wi2 ；
[0009]S2、計算hi3 (n)=hn (n)_hi2 (n)，其中hi3 (n)為上限截止頻率為Wil、下限截止頻率為Wi2的帶通濾波器的函數(shù)；
[0010]S3、對全通濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行變換以生成長度為N的函數(shù)h4(η),計算h5 (n) =h4 (n)，其中h5 (n)為該陷波濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函



i二 I數(shù)；
[0011]S4、對h5 (η)進(jìn)行變換以得到該陷波濾波器。
[0012]對于截止頻率為Wil的離散時間理想低通濾波器Hil (e>)，其頻率響應(yīng)為
【權(quán)利要求】
1.一種陷波濾波器的設(shè)計方法，其特征在于，該設(shè)計方法包括以下步驟: 51、對K對中的第i對具有相同的相位延時a、截止頻率分別為Wil和Wi2的離散時間理想低通濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行變換以生成一對長度均為N的非遞歸低通濾波器的函數(shù)hn (η)和hi2 (n)，其中1、K均為正整數(shù)且i <K，a= (N_l)/2，在每一對離散時間理想低通濾波器中Wil均大于Wi2 ； 52、計算hi3(n)=hn (n)-hi2 (η),其中hi3 (n)為上限截止頻率為wn、下限截止頻率為Wi2的帶通濾波器的函數(shù)； 53、對全通濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行變換以生成長度為N的函數(shù)h4(n)，計算h5 (n) =h4 (η) _2>ι3(η)，其中h5 (η)為該陷波濾波器的時域單位脈沖響應(yīng)函數(shù)；


?=1 54、對h5(η)進(jìn)行變換以得到該陷波濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，該陷波濾波器用于對一振動傳感器采集到的信號進(jìn)行濾波，步驟S1中的Κ=9，利用公式wn=2 Ji Xfn/fs> wi2=2Ji Xfi2/fs,^wn和wi2分別進(jìn)行賦值以使得fn和fi2的取值分別為49.5Hz和50.5Hz、99.5Hz和100.5Hz、149.5Hz 和 150.5Ηζ、199.5Hz 和 200.5Ηζ、249.5Ηζ 和 250.5Ηζ、299.5Ηζ 和 300.5Ηζ、349.5Ηζ和350.5Ηζ、399.5Ηζ和400.5Ηζ以及449.5Ηζ和450.5Ηζ，其中，fn和fi2分別為該陷波濾波器的下限截止頻率和上限截止頻率，fs為該振動傳感器的采樣頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)計方法，其特征在于，fs的取值為1500Hz或3000Hz。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的設(shè)計方法，其特征在于，步驟S1中N的取值范圍為 512-1024。`
【文檔編號】H03H7/01GK103684321SQ201210361713
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
【發(fā)明者】范兆驥 申請人:上海東銳風(fēng)電技術(shù)有限公司