3HZ对应周期的最小公倍数60ms，故累加后求平均值可得到常数Q1 =(-A/2) *cos (c)和 Q2= A/2*sin (c) ο
[0032](6)最后求Qp 02的均方根和商的反正切，作为最终需要的83.3HZ信号的幅值和初始相位。
[0033]实施例三:在20HZ、50HZ和90HZ的混频信号中提取出50HZ信号的幅值和相位。
[0034](I)混频周期信号 Y = B+A*sin(2 π *20t+C)+A1^sin (2 π ^Ot+Cj+A2*sin (2 π *90t+c2)(其中，B为信号零点，即信号以该点上下对称；A、AJP A 2为振幅；C、C JP C 2为初始相位为时间；Y为混频信号)先经过AD采样芯片采样后，再通过SPI将采样数据传输到CPU芯片。
[0035](2)根据采样频率和要求的信号分辨率，以及各混频信号的频率选择N个采样点，得到一个NX I阶矩阵F ;如何确定点数N，需要根据要求的信号分辨率η来确定。所谓信号分辨率就是能够用该算法分析得到所需频率信号幅值和相位的每周期最小采样点数；在本实施例中根据50ΗΖ信号分辨率并结合AD芯片的采样频率，将每周期最小采样点数定为η=128完全能够满足该算法的分辨率要求。
[0036](3)米样时间由混频彳目号的周期决定，取各混频频率和所需频率彳目号频率的差及和，再算出各差值及和值频率对应周期的最小公倍数作为最终采样时间；本实施例中采样时间确定为30ΗΖ、40ΗΖ、50ΗΖ、70ΗΖ和140ΗΖ频率对应周期的最小公倍数100ms ；10ms是50ΗΖ信号周期的5倍，因此可得出采样点N = η*5 = 640。
[0037](4)设计与要提取50ΗΖ信号频率相同的正弦信号y1= sin (2 Ji *50t)和余弦信号I2= cos (2 JT *50t)的NX I阶矩阵f f2，作为传递函数矩阵；将矩阵F分别与传递函数矩阵匕和f 2点乘后得到相同个数的N个点，分别存储为NX I阶矩阵F F 2；
[0038](5)分别将NXl阶矩阵FjPFj^N个元素累加，由于采样周期为各混频30HZ、40HZ、50HZ、70HZ合140HZ对应周期的最小公倍数100ms，故累加后求平均值可得到常数Q1=(-A/2) *cos (c)和 Q2= A/2*sin (c)。
[0039](6)最后求Qp 02的均方根和商的反正切，作为最终需要的50HZ信号的幅值和初始相位。
[0040]实施例四:在30HZ、40HZ、80HZ和95HZ的混频信号中提取出80HZ信号的幅值和相位
[0041](I)混频周期信号 Y = B+A*sin(2 π *30t+C)+A1^sin (2 π MOt+Q)+A2^sin (2 π *80t+C2)+A3*sin(2 3i*95t+C3)(其中，B为信号零点，即信号以该点上下对称^A1'AjPA3为振幅WX1XjP C3为初始相位为时间；Y为混频信号)先经过AD采样芯片采样后，再通过SPI将采样数据传输到CPU芯片。
[0042](2)根据采样频率和要求的信号分辨率，以及各混频信号的频率选择N个采样点，得到一个NX I阶矩阵F ;如何确定点数N，需要根据要求的信号分辨率η来确定。所谓信号分辨率就是能够用该算法分析得到所需频率信号幅值和相位的每周期最小采样点数；在本实施例中根据80ΗΖ信号分辨率并结合AD芯片的采样频率，将每周期最小采样点数定为η=128完全能够满足该算法的分辨率要求。
[0043](3)米样时间由混频彳目号的周期决定，取各混频频率和所需频率彳目号频率的差及和，再算出各差值及和值频率对应周期的最小公倍数作为最终采样时间；本实施例中采样时间确定为15ΗΖ、40ΗΖ、50ΗΖ、80ΗΖ、110ΗΖ、120ΗΖ和175ΗΖ频率对应周期的最小公倍数200ms ；200ms是80HZ信号周期的16倍，因此可得出采样点N = n*16 = 2048。
[0044](4)设计与要提取80HZ信号频率相同的正弦信号yi= sin(2 3i*80t)和余弦信号I2= cos (2 JT *80t)的NX I阶矩阵f f2，作为传递函数矩阵；将矩阵F分别与传递函数矩阵匕和f 2点乘后得到相同个数的N个点，分别存储为NX I阶矩阵F F 2；
[0045](5)分别将NX I阶矩阵匕和F 2的N个元素累加，由于采样周期为各混频15HZ、40HZ、50HZ、80HZ、110HZ、120HZ和175HZ对应周期的最小公倍数200ms，故累加后求平均值可得到常数 Q1= (-A/2) *cos (c)和 Q 2= A/2*sin (c)。
[0046](6)最后求Qp 02的均方根和商的反正切，作为最终需要的80HZ信号的幅值和初始相位。
[0047]其中，实施例一为通用的在混频信号中求出特定频率的波的幅值和初始相位的方法，而实施例二到实施例四分别为在两种、三种、四种具体的混频信号中求出特定频率的波的幅值和初始相位的实施例，可以根据实施例一到实施例四的方法求出在多种混频信号中求出所需信号的幅值和初始相位的方法，简单方便，易操作且可靠性高。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在混频周期信号中提取特定频率的波的数字滤波方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)通过SPI通讯从AD采样芯片中读取需要进行数字滤波的数据； (2)根据采样频率和所求的信号分辨率，以及各混频信号的频率，在步骤(I)中读取的需要进行数字滤波的数据中确定采样周期和采样点个数； (3)利用数字锁相放大滤波算法，将步骤(2)中提取数据与设计的锁相滤波矩阵相乘； (4)将步骤(3)中的数据进行周期累加后得出常数，然后求常数的均方根和商的反正切，得到最终需要的滤波并输出。2.根据权利要求1所述的在混频周期信号中提取特定频率的波的数字滤波方法，其特征在于:所述数字锁相放大滤波算法包括以下步骤: (1)根据采样频率和所求的信号分辨率，以及各混频信号的频率选择N个采样点，得到一个NX I阶矩阵F ; (2)根据最终所求的信号频率，设计与所要求信号频率相同的正弦NXI阶矩阵和余弦NX I阶矩阵f2，其中匕和f 2作为传递函数矩阵； (3)将步骤⑴中矩阵F分别与步骤⑵中的传递函数矩阵匕和匕点乘后得到相同个数的N个点，分别存储为NX I阶矩阵FjP F 2; (4)再分别将步骤(3)中的NXl阶矩阵FJPFd^N个元素累加后求平均值，因采样时间为各混频周期的公倍数，可得到常数QJP Q 2。
【专利摘要】本发明公开了一种在混频周期信号中提取特定频率的波的数字滤波方法，包括以下步骤：(1)通过SPI通讯从AD采样芯片中读取需要进行数字滤波的数据；(2)根据采样频率和所求的信号分辨率，以及各混频信号的频率，在步骤(1)中读取的需要进行数字滤波的数据中确定采样周期和采样点个数；(3)利用数字锁相放大滤波算法，将步骤(2)中提取数据与设计的锁相滤波矩阵相乘；(4)将步骤(3)中的数据进行周期累加后得出常数，然后求常数的均方根和商的反正切，得到最终需要的滤波并输出。克服了上百倍的噪声干扰，获得真实的幅值，且电路简单，便于操作，可靠性高。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105093010
【申请号】CN201510428717
【发明人】程立明, 唐晓燕, 孔洪亮, 丛恒利, 李殿斌, 孟祥滨, 郑艳萍, 潘庆波, 姜海科
【申请人】胜利油田胜利电器有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月21日