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

一种滤除工频干扰的装置及其方法
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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