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工业环境中,信号测量常受到周期干扰的影响,传统的方法是硬件模拟滤波或高速采样后软件数字滤波消除来消除,但两者都存在一定的缺陷。文中先讨论了时域平均法在正弦、方波周期干扰下对采样率的要求,根据自适应积分器对周期干扰具有较好免疫性的特点,从原理上分析双积分型、∑-△型和VFC型积分器的周期干扰抑制能力,并探讨了实现同步于干扰周期的积分器的可能性。
在深入分析VFC型模数转换器低通特性的基础上,得出合理选择VFC输出脉冲测频的计数周期能完全消除正弦或非正弦的周期干扰,再利用干扰和激励相位相关这一条件,设计了能自动跟踪激励频率去消除相关干扰对测量结果影响的电路。经测试该方法能很好地满足设计要求,和其他方法相比,它具有电路简单、成本低、可灵活调整测量时间和分辨力的优势。
锁定放大器(LIA)是阻抗谱测量系统中的关键元件,但以往模拟低通滤波器构成的锁定放大器输出积分器由于时间常数过大,在进行多个低频离散频率点阻抗测量时导致测量时间过长。而且,阻抗测量是基于在测量时间内参数稳定不变的假设条件,测量时间过长容易增加测量的不确定性,降低测量精度。文中提出的VFC型自适应积分器比传统方法在测量时间、交流衰减能力和等效噪声带宽三方面存在较大优势,提高了系统的性能。最后,结合直接数字频率综合器(DDS)、锁定放大器(LIA)和压频转换器(VFC)设计了一种具有更好实时性的新型阻抗谱测量系统。