CN111740716A - 一种滤除工频干扰的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工频干扰滤除技术领域,具体是一种滤除工频干扰的装置及其方法,所述外壳的一侧嵌入设置有采集接入端口,且外壳的另一侧嵌入设置有输出端口,所述外壳的内部设置有线路板,所述线路板的电源电路上分别锡焊检测模块、干扰滤除模块和处理器,所述采集接入端口的输入端连接检测模块的输入端。本发明原理简单,针对50Hz工频干扰及其二次谐波干扰问题,设计了两个窄带阻中心频率,分别为50Hz和100Hz的双T有源滤波电路,两者串联形成可滤除50Hz工频干扰作业的带阻滤波电路,提升了工频干扰的滤波效果,提升了滤波效率,且可以避免被二次谐波干扰的问题,增加了实用性。
Description
技术领域
本发明涉及工频干扰滤除技术领域,具体是一种滤除工频干扰的装置及其方法。
背景技术
市电电压的频率为50Hz,它会以电磁波的辐射形式,对人们的日常生活造成干扰,我们把这种干扰称之为工频干扰,工频干扰是由于用户设备中采集电路与供电电路等不能很好的共地,从而导致电源到采集电路形成有效压差,因此电力信号进入了采集电路,产生的干扰。
目前市面上的工频干扰消除装置在滤除方面并不是很好,且容易出现而成谐波干扰的问题。因此,本领域技术人员提供了一种滤除工频干扰的装置及其方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滤除工频干扰的装置及其方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种滤除工频干扰的装置,包括外壳,所述外壳的一侧嵌入设置有采集接入端口,且外壳的另一侧嵌入设置有输出端口,所述外壳的内部设置有线路板,所述线路板的电源电路上分别锡焊检测模块、干扰滤除模块和处理器,所述采集接入端口的输入端连接检测模块的输入端,所述检测模块的输出端通过处理器的输入端,所述处理器的输出端分别电性连接干扰滤除模块和连接输出端口,所述干扰滤除模块的输出端电性连接输出端口。
作为本发明更进一步的方案:所述干扰滤除模块采用具有滤波、放大、反馈、可调Q值的双T有源带阻滤波电路,且双T有源带阻滤波电路上增设有具有反馈功能的运算放大器U2和具有调节功能的电位器Rw。
作为本发明更进一步的方案:所述电位器Rw具有调节电路品质因素Q的作用,Q值越大,阻带宽度越窄。
作为本发明更进一步的方案:一种滤除工频干扰的装置及其方法,包括以下步骤:
步骤1、通过所述检测模块对接入的信号进行工频检测得出频率值,同时将检测后的结果传递给处理器;
步骤2、所述处理器对接收的结果进行数值比对,频率值高于设定阈值时传递给干扰滤除模块;
步骤3、所述干扰滤除模块对工频干扰进行滤除,滤除后通过输出端口输出数据;
步骤4、步骤2中所检测的阈值属于正常值时,直接通过输出端口输出数据。
作为本发明更进一步的方案:所述步骤1中的检测方法:设s为有用信号,r为工频干扰信号,则含有工频干扰的采集信号可以表示为 x(t)=a11s(t)+a12r(t)=a11s(t)+a12Asin(2π∫0+θ0);
作为本发明更进一步的方案:式中A、∫0、θ0分别代表工频干扰的幅度、频率和相位;a11、a12代表强度系数。
作为本发明更进一步的方案:所述步骤3中工频干扰滤除的步骤如下:
S1、在50Hz带阻波电路中,令C1=C2=0.01uF,则R1=R2≈318.4KΩ,C3=0.02uF,R3≈159.2KΩ;
S2、在100Hz带阻滤波电路中,令C4=C5=0.02uF,则R5=R6≈79.6KΩ,C6=0.04uF,R7≈39.8KΩ;
S3、调整电位器Rw1、Rw2,使阻带中心频率分别在50HZ和100HZ处,并且阻带带宽在2Hz以内,以达到在输出电压V0中完全滤除50HZ工频信号以及而成谐波干扰。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明原理简单,针对50Hz工频干扰及其二次谐波干扰问题,设计了两个窄带阻中心频率,分别为50Hz和100Hz的双T有源滤波电路,两者串联形成可滤除50Hz工频干扰作业的带阻滤波电路,提升了工频干扰的滤波效果,提升了滤波效率,且可以避免被二次谐波干扰的问题,增加了实用性。
附图说明
图1为一种滤除工频干扰的装置及其方法的结构示意图;
图2为一种滤除工频干扰的装置及其方法中有源带阻滤波电路图。
图中:1、外壳;2、输出端口;3、处理器;4、干扰滤除模块;5、线路板;6、检测模块;7、采集接入端口。
具体实施方式
请参阅图1~2,本发明实施例中,一种滤除工频干扰的装置,包括外壳1,外壳1的一侧嵌入设置有采集接入端口7,且外壳1的另一侧嵌入设置有输出端口2,外壳1的内部设置有线路板5,线路板5的电源电路上分别锡焊检测模块6、干扰滤除模块4和处理器3,采集接入端口7的输入端连接检测模块6的输入端,检测模块6的输出端通过处理器3的输入端,处理器3的输出端分别电性连接干扰滤除模块4和连接输出端口2,干扰滤除模块4的输出端电性连接输出端口2。
进一步的,干扰滤除模块4采用具有滤波、放大、反馈、可调Q值的双T有源带阻滤波电路,且双T有源带阻滤波电路上增设有具有反馈功能的运算放大器U2和具有调节功能的电位器Rw。
进一步的,电位器Rw具有调节电路品质因素Q的作用,Q值越大,阻带宽度越窄。
进一步的,一种滤除工频干扰的装置及其方法,包括以下步骤:
步骤1、通过检测模块6对接入的信号进行工频检测得出频率值,同时将检测后的结果传递给处理器3;
步骤2、处理器3对接收的结果进行数值比对,频率值高于设定阈值时传递给干扰滤除模块4;
步骤3、干扰滤除模块4对工频干扰进行滤除,滤除后通过输出端口2输出数据;
步骤4、步骤2中所检测的阈值属于正常值时,直接通过输出端口2输出数据。
进一步的,步骤1中的检测方法:设st为有用信号,rt为工频干扰信号,则含有工频干扰的采集信号可以表示为x(t)=a11s(t)+a12r(t)=a11s(t)+a12Asin(2π∫0+θ0);
进一步的,式中A、∫0、θ0分别代表工频干扰的幅度、频率和相位;a11、a12代表强度系数。
进一步的,步骤3中工频干扰滤除的步骤如下:
S1、在50Hz带阻波电路中,令C1=C2=0.01uF,则R1=R2≈318.4KΩ,C3=0.02uF,R3≈159.2KΩ;
S2、在100Hz带阻滤波电路中,令C4=C5=0.02uF,则R5=R6≈79.6KΩ,C6=0.04uF,R7≈39.8KΩ;
S3、调整电位器Rw1、Rw2,使阻带中心频率分别在50HZ和100HZ处,并且阻带带宽在2Hz以内,以达到在输出电压V0中完全滤除50HZ工频信号以及而成谐波干扰。
综上所述:本发明原理简单,针对50Hz工频干扰及其二次谐波干扰问题,设计了两个窄带阻中心频率,分别为50Hz和100Hz的双T有源滤波电路,两者串联形成可滤除50Hz工频干扰作业的带阻滤波电路,提升了工频干扰的滤波效果,提升了滤波效率,且可以避免被二次谐波干扰的问题,增加了实用性。
以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种滤除工频干扰的装置,包括外壳(1),其特征在于,所述外壳(1)的一侧嵌入设置有采集接入端口(7),且外壳(1)的另一侧嵌入设置有输出端口(2),所述外壳(1)的内部设置有线路板(5),所述线路板(5)的电源电路上分别锡焊检测模块(6)、干扰滤除模块(4)和处理器(3),所述采集接入端口(7)的输入端连接检测模块(6)的输入端,所述检测模块(6)的输出端通过处理器(3)的输入端,所述处理器(3)的输出端分别电性连接干扰滤除模块(4)和连接输出端口(2),所述干扰滤除模块(4)的输出端电性连接输出端口(2)。
2.根据权利要求1所述的一种滤除工频干扰的装置及其方法,其特征在于,所述干扰滤除模块(4)采用具有滤波、放大、反馈、可调Q值的双T有源带阻滤波电路,且双T有源带阻滤波电路上增设有具有反馈功能的运算放大器U2和具有调节功能的电位器Rw。
3.根据权利要求2所述的一种滤除工频干扰的装置,其特征在于,所述电位器Rw具有调节电路品质因素Q的作用,Q值越大,阻带宽度越窄。
4.根据权利要求1-3其中任意一项所述的一种滤除工频干扰的装置及其方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、通过所述检测模块(6)对接入的信号进行工频检测得出频率值,同时将检测后的结果传递给处理器(3);
步骤2、所述处理器(3)对接收的结果进行数值比对,频率值高于设定阈值时传递给干扰滤除模块(4);
步骤3、所述干扰滤除模块(4)对工频干扰进行滤除,滤除后通过输出端口(2)输出数据;
步骤4、步骤2中所检测的阈值属于正常值时,直接通过输出端口(2)输出数据。
5.根据权利要求4所述的一种滤除工频干扰的装置及其方法,其特征在于,所述步骤1中的检测方法:设s(t)为有用信号,r(t)为工频干扰信号,则含有工频干扰的采集信号可以表示为x(t)=a11s(t)+a12r(t)=a11s(t)+a12Asin(2π∫0+θ0);
6.根据权利要求5所述的一种滤除工频干扰的装置及其方法,其特征在于,式中A、∫0、θ0分别代表工频干扰的幅度、频率和相位;a11、a12代表强度系数。
7.根据权利要求4所述的一种滤除工频干扰的装置及其方法,其特征在于,所述步骤3中工频干扰滤除的步骤如下:
S1、在50Hz带阻波电路中,令C1=C2=0.01uF,则R1=R2≈318.4KΩ,C3=0.02uF,R3≈159.2KΩ;
S2、在100Hz带阻滤波电路中,令C4=C5=0.02uF,则R5=R6≈79.6KΩ,C6=0.04uF,R7≈39.8KΩ;
S3、调整电位器Rw1、Rw2,使阻带中心频率分别在50HZ和100HZ处,并且阻带带宽在2Hz以内,以达到在输出电压V0中完全滤除50HZ工频信号以及而成谐波干扰。
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