变频率信号的FFT分析方法？

selfstudy

问题描述：控制系统中，对象A的频率范围是20~60Hz，在特定频率工作中，频率有波动。
目的：在单位时间内（如控制周期为50ms）获得对象A当前的频率和有效值
方法：1）NI采集卡+IEPE加速度获得振动信息，2 通过FFT计算频率，根据信号计算频率整周期提取信号计算有效值。

问题： 1）由于A对象的频率有波动，难以实现整周期采样，采样频率怎么考虑；

          2）控制周期为50ms，采样点设置多少，如何实现FFT算法以获得当前信号的周期？
             FFT要求1024点，如果以50Hz的信号，50ms采样1024点需要 1024*20Hz的采样率。 采用历史 数据进行FFT计算是否合适？

目前系统还未试验，打算定好方法再进行。 谢谢！

hcharlie

1）你的系统是不是以单个频率工作，而频率有变化（波动），变化（波动）的速度怎样？慢还是快？
2）你是要找一个测定当前频率和有效值的方法？（FFT不一定是最合适的方法）。

selfstudy

hcharlie 发表于 2014-2-16 11:38
1）你的系统是不是以单个频率工作，而频率有变化（波动），变化（波动）的速度怎样？慢还是快？
2）你是要 ...

谢谢主任支持。
1）系统工作时 希望是单频工作，但是机器结构难以保证，所以频率有波动，波动不大，几Hz。
   大 波动的情况只是在变频过度工作 时发生，因为机器有高频和低频2种工作方式。
2）FFT确实需要较多的点数。本来考虑过 粗测频率范围，再整周期采样。但考虑到测试的信号分析后，要尽快给控制系统传递值，所以 采样和计算的时间有限。
3）系统的控制值与 频率、加速度有效值有关，所以频率需准确测量。

impulse

首先，你没有一个准确的参考信号，很难精确计算信号基频，其实你对FFT理解有误，采样点数不决定频率分辨率（其实是采样时间），你的采样时间是固定的，50ms，神仙也做不了

hcharlie

采样50ms，选取1个整周期信号，数一数包含几个采样即算出周期，换算成频率，再计算有效值。
比如采样频率10000，采样50ms为500采样点，分析信号取一个整周期比如300点，周期应为30ms，频率33.3Hz，计算这300采样点的有效值。
不需用FFT。

selfstudy

hcharlie 发表于 2014-2-16 16:01
采样50ms，选取1个整周期信号，数一数包含几个采样即算出周期，换算成频率，再计算有效值。
比如采样频率1 ...

谢谢！

按您的方案调试，有问题再请教。

selfstudy

impulse 发表于 2014-2-16 12:19
首先，你没有一个准确的参考信号，很难精确计算信号基频，其实你对FFT理解有误，采样点数不决定频率分辨率 ...

主要是涉及到控制，所以暂定50ms为一个控制周期。

impulse

hcharlie 发表于 2014-2-16 16:01
采样50ms，选取1个整周期信号，数一数包含几个采样即算出周期，换算成频率，再计算有效值。
比如采样频率1 ...

建议不错，我觉得无法实施，按他的频率范围，采集50ms可以获得1-3个周期信号，对于一个实际含噪声信号，不是正弦信号，也不是脉冲信号，你怎么去准确选取一个整周期？

qhai_yun

请LZ将波形打出来，看看hcharlie主任的方法能不能成。

r505964437

sy0116

以前听说过APFFT（全相位FFT）方法好像是可以不需整周期采样的，楼主可以去找找有关资料

westrongmc

推荐看一下三点法频率测量技术。请在百度文库里面搜索关键词：三点法 频率
有不少相关介绍的论文。

这种方法是建立在三角函数变换基础上的数据拟合方法。
只需要3个等间隔采样的样本点，假设信号是正弦函数的前提下，导出求解信号频率的线性方程，进而拟合出方程的系数，求出频率。


下面的链接即是一篇：
http://wenku.baidu.com/link?url=6tzlKxc40la6tunpLyW8eEy6Dhzoq6Co3uPcUXx_-KwAruypuuLQlYuNhQ84ybW1IyJQXNEsyIF_TgVR_kf7TGceZuzHPd1keNySqMNKn_m

这种方法在电力系统的谐波电压/电流测量方面应用的很广泛，当然有不少改进的方法，自己搜索论文看下吧。

selfstudy

谢谢大家的指点，很久没有上线了。