基于雙向工頻通信的自動(dòng)抄表系統(tǒng)

　　3 信號(hào)檢測(cè)

　　信號(hào)檢測(cè)是一個(gè)判斷過(guò)零點(diǎn)處有無(wú)畸變的問題。目前國(guó)內(nèi)一般采用數(shù)字差分技術(shù)(Digital Differential Technique)進(jìn)行檢測(cè)，即前一次的采樣值與當(dāng)前的采樣值進(jìn)行做差運(yùn)算。

　　如果F(t)=A1 sin(ω1t)，T是其周期Tper的整數(shù)倍，則d(t1)≡0。從這個(gè)結(jié)果可以看出，由式(1)所描述的數(shù)字差分技術(shù)應(yīng)用到具有穩(wěn)定周期的周期信號(hào)時(shí)，其差分結(jié)果恒等于O。但由于電網(wǎng)信道環(huán)境復(fù)雜，其中充斥了大量的諧波分量和噪聲的干擾，使得理論上十分可行的數(shù)字差分技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中效果卻并不理想。

　　本文采用的小波檢測(cè)法是時(shí)頻分析的有力工具。信號(hào)x(t)的連續(xù)小波變換為：

　　式中：a為伸縮尺度因子;b為平移因子。離散小波函數(shù)ψj，k(t)可表示為：

　　為了使小波變換具有可變化的時(shí)間和頻率分辨率，需要改變a，b的大小，使小波變換具有“變焦距”的功能。實(shí)際中，廣泛應(yīng)用的是二進(jìn)制離散小波，即用二進(jìn)制動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)格，a0=2，b0=1，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)的尺度為2j，而平移為2jk。由此得到的小波ψj，k(t)被稱為二進(jìn)小波(Dyadic Wavelet)。

　　二進(jìn)小波對(duì)信號(hào)的分析具有變焦距的作用。假定開始選擇一個(gè)放大倍數(shù)2-j，它對(duì)應(yīng)為觀測(cè)到信號(hào)的某部分內(nèi)容。如果要進(jìn)一步觀看信號(hào)更小的細(xì)節(jié)，就需要增加放大倍數(shù)，即減小j值;反之，則減小放大倍數(shù)，即加大j值。任意信號(hào)都可以表示成式(5)形式：

　　j和k的取值均在±∞，意味著在所有尺度上做細(xì)化處理，補(bǔ)充細(xì)部特征。在用尺度的觀點(diǎn)分析各種信號(hào)時(shí)，超過(guò)某一特定的尺度(例如j0)后，細(xì)部特征就不再起作用了，這時(shí)可將式(5)以尺度j0為界限分成兩部分，j0以下各尺度作為細(xì)化特征的近似;j0以上的各尺度用于基本特征的提取。用濾波的觀點(diǎn)就是j0 以下各尺度對(duì)應(yīng)于中心頻率不同的帶通濾波器組，j0以上各尺度對(duì)應(yīng)于帶寬不同的低通濾波器組。式(5)可表示為：等式右邊第一部分可看作信號(hào)x(t)的尺度為2j0的逼近低頻信號(hào);第二部分可看作是x(t)的細(xì)節(jié)高頻信號(hào)。任意一個(gè)尺度的逼近信號(hào)均可表示成下一尺度的逼近信號(hào)和細(xì)節(jié)信號(hào)之和。

　　4 仿真實(shí)驗(yàn)

　　根據(jù)等效電路，在Simulink中搭建工頻畸變信號(hào)仿真電路，將兩個(gè)連續(xù)周期電壓信號(hào)的第1，3過(guò)零點(diǎn)處加上正向脈沖，產(chǎn)生的單相電壓畸變波形(夸張了畸變信號(hào))如圖5所示。從仿真圖中可以直觀地看出，電壓波形的兩次畸變發(fā)生在采樣點(diǎn)50和150附近。

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