一、實(shí)際應(yīng)用中的難點(diǎn)分析及解決方法

為了滿(mǎn)足電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性這兩大基本要求，采樣時(shí)間和計(jì)算時(shí)間要盡可能短，并且還能準(zhǔn)確區(qū)分噪聲信號(hào)和有用信號(hào)?？稍谌绱硕痰牟蓸訒r(shí)間下，基于離散傅里葉變換的頻譜分析必然存在頻譜泄漏、分辨率不足兩大問(wèn)題。

由Gibbs現(xiàn)象可知，時(shí)間域內(nèi)的間斷，反映到頻域上，必然發(fā)生振蕩現(xiàn)象。而快速傅里葉變換處理的對(duì)象是有限長(zhǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)，此時(shí)必然存在截?cái)?，故在頻域上存在能量泄漏現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子信號(hào)能量遠(yuǎn)小于50Hz交流正弦電源信號(hào)能量，如果不對(duì)其進(jìn)行任何改進(jìn)，那么泄漏能量會(huì)淹沒(méi)轉(zhuǎn)子信號(hào)。

此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度為2868r/min，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子頻率為47.8Hz，可是在轉(zhuǎn)子頻率對(duì)應(yīng)處并沒(méi)有出現(xiàn)極值點(diǎn)，說(shuō)明信號(hào)被覆蓋了.東莞電機(jī)廠建議改善措施有如下幾種：

（1）通過(guò)自適應(yīng)濾波方法來(lái)抵消50Hz交流正弦電源信號(hào)能量，但是需要增加電路，同時(shí)有用信號(hào)也會(huì)衰減；

（2）采用AR模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，但受噪聲影響大，效果不穩(wěn)定；

（3）利用希爾伯特變換或者其它變換巧妙地減小頻譜泄漏，但會(huì)引入其它噪聲；

（4）采用窗函數(shù)處理截?cái)嗵幍牟贿B續(xù)狀態(tài)，從而減小能量泄漏.目前存在很多加窗函數(shù)可以減小快速傅里葉變換中的頻譜泄漏，可是這會(huì)加寬主瓣，從而使頻率分辨率降低.在多次實(shí)驗(yàn)比較之后，本文采用的窗函數(shù)有兩種，即布萊克曼窗和凱塞窗。

由于頻譜分辨率與采樣時(shí)間成反比，即采樣時(shí)間越短，頻譜分辨率越差.當(dāng)系統(tǒng)測(cè)速分辨率為1r/min，則A/為0.0167Hz，此時(shí)采樣時(shí)間t為60s，雖然可以有效減少柵欄效應(yīng)，但實(shí)時(shí)性差.東莞電機(jī)廠建議改善措施有3種：（1）補(bǔ)零細(xì)分；（2)Chirp-Z變換;（3)復(fù)調(diào)制細(xì)分.這里選用復(fù)調(diào)制細(xì)分方法.

除了以上兩個(gè)問(wèn)題之外，強(qiáng)噪聲的存在也是一個(gè)問(wèn)題.它會(huì)影響轉(zhuǎn)子信號(hào)的識(shí)別，如圖2，噪聲信號(hào)頻率位于轉(zhuǎn)子頻率附近，且幅值略大于轉(zhuǎn)子信號(hào)幅值，就會(huì)產(chǎn)生誤判，因此需要進(jìn)行準(zhǔn)確判定。