一、基本概念:Hz是周期的倒數,也就是每秒鐘的運行周期次數,因此單位是1/s。(1代表周期個數的單位)
Sps是采樣率,是每秒鐘采樣點的數量,Sp代表采樣點數。在采樣時,1個Sample就是的采樣的一個周期。因此,兩個單位在數值上應該是相等的,不同的話就是頻率Hz可以是小數而采樣率S/s一定是整數。1KSPS=1KHz 1MSPS=1MHz,
例如現在微機繼電保護比較流行的AD芯片AD7656,指標是最高吞吐率為250kSPS,就是說每秒鐘最多采樣250,000個點。
二、AD轉換器的選擇ADC(A/D轉換器)是數據采集電路的核心,在整個系統中占有重要的地位。沒有高精度ADC的保證,高次諧波的計算將毫無意義。ADC的選擇一般應視具體的工程應用而定,其原則通常有以下兩點:
1、采樣精度ADC的采樣精度是電能質量在線監測精度的保證,沒有高精度的A/D轉換,裝置測量的精度無從談起。分辨率是決定A/D采樣精度的一個重要參數,通常人們習慣用ADC輸出二數的位數來說明ADC對輸入信號的分辨能力。理論上講,n位輸出的ADC能區分 個不同等輸入模擬電壓,能區分輸入電壓的最小值為滿量程的 。
《電能質量公用電網諧波》(GB/T 14549-93)附錄D5.3節中對A級諧波測量儀表的精度有明確要求,當諧波電壓Uh小于標稱電壓UN的百分之一時,電壓允許誤差是0.05%,即Uh≤0.05%UN。也就是說ADC至少要能達到1/2000的分辨率,同時,被測電流電壓信號都是雙極性信號,輸出數字信號中必定有一位符號位,這種情況下,12位ADC僅剛能在理論上滿足要求,14位ADC是最佳選擇。然而在實際應用中,由于轉換誤差的存在,模數轉換不可能達到理想精度。為了提高裝置的性能及采樣數據的準確率,本裝置選用16位高精度模數轉換器。
2、采樣速率A/D轉換器的采樣速率是選擇ADC的另一個重要的因素。為了降低頻率混疊成分,提高能正確分析的諧波次數,需盡可能提高采樣率。但是提高采樣率又必需滿足下列條件:
①AD具有較短的轉換時間;
②AD具有較高的采樣轉換位數,否則兩點之者的數據區分度不夠;
③最重要的也是最關鍵的一點,軟件最長程序流程的執行時間要求更短,須小于兩次采樣間隔時間,否則會產生數據阻塞和重疊。
采樣速率的高低主要取決于ADC的轉換時間。不同類型的轉換器轉換速度相差甚遠。其中并行比較ADC的轉換速度最高,逐次比較型ADC次之,間接ADC速度最慢。A/D轉換器的分辨率與其轉換速率是相互制約的,ADC的分辨率越高,其轉換所需要的時間就越長,轉換速率也就越低。
例如設計的裝置檢測信號正常為工頻50Hz,每周波采集128個點,采樣速率至少為50×128=6.4kSPS。綜合考慮采樣速度、精度要求、輸入模擬信號的范圍及輸入信號的極性等方面,本裝置最終選擇16位逐次逼近型模數轉換器AD7656。