电机微机测试中软件同步采样的误差及其抑制
马宏忠 （南京建教中心210003）
胡虔生 （东南大学 南京210018）
1引言
电机微机测试中通常采用同步采样法，其优点在于当满足一定的采样要求时，理论上没有测量方法误差。但在实际的同步采样测量中，由于锁相环路跟踪误差的存在，总存在着同步误差，同步误差已限制了同步采样系统准确度的进一步提高。近年来，人们在同步采样的基础上提出了准同步采样的采样测量方法，它通过增加采样周期数（一般需采样3～5个周期）并采用新的数据处理方法，较好地解决了同步误差对测量精度的影响。
在电机微机测试中，堵转试验往往采用动态测试法进行，即测试电机得电起动瞬间的电流电压有效值以及平均功率代替电机实际堵转时的数值。小功率电机起动的过渡过程一般很短，有的只有几个周波，且电流衰减很快，准同步采样显然不能适用。为此本文采用软件同步采样技术，并对软件同步采样在实施过程中的误差进行分析，力求减小或消除测量的方法误差，保证测量精度。
2 软件同步采样的误差及其抑制
2.1同步误差
电机微机测试系统中被测参量多为50hz（或60hz）周期电信号，软件实现同步采样首先需测取被测信号的周期丁，该周期除以一周采样患数ⅳ（n≥3的正整数）得到采样间ts，然后依次按此采样间隔采样n点。但是在实际微机测量系统中，因为受微处理器晶振频率的限制，计数器的计数周期不能无限小，而信号周期和采样间隔均以计数器计数周期的倍数表示，其计数值为正整数，这样就会产生舍入误差，从而引起同步误差△t，同步误差定义为：
本文以目前测试系统中常用的mcs-51系列单片机为例进行分析。在以mcs-51系列单片机为核心的智能测试系统中一般采用ale信号4分频作计数脉冲来测被测信号的周期。设被测信号的频率为fr,-周采样n点，机器的晶振频率，则可以推得同步误差（用角度表示为：
同步误差产生的本质是由于微处理器的晶振频率不能无限高，分辨率不能无限小所引起的，由式(2)可见，同步误差的大小与被测信号的频率、采样点数及所用微机的晶振频率三者有关。如果它们满足
同步误差为零。式(3)称同步采样的无差条件。微机定型后:为一确定的常数，因此当被测信号频率恒定不变时，可选择采样点数使同步误差为零或近似为零。但当被测信号频率有波动时，系统很难不断调整一周采样点数以满足式(3)，但用式(2)可以进行误差分析，计算出被测信号频率波动范围内****可能的同步误差。例如当f=12mhz时，若一周采样50点，对工频信号在±百分之1的频率波动范围内，****同步误差为0. 89。
2.2电压电流有效值和平均功率测量误差的数学模型
2.2.1正弦波电压电流有效值
设被测信号u(t) =umsin(ωt)，其有效值为专导，一周等间隔采样n+l点，第一个采样点在α处，最后一个采样点在27π+β处（见图1），如果β≠α，则存在同步误差，实际采样间隔为；
根据此采样间隔采样，单片机将一周ⅳ个采样值用复化梯形积分形式计算电压有效值：
将上述计算结果与实际电压有效值相比较，****误差：
设被测信号按文中所讨论的软件同步采样复化梯形算法计算电压有效值的方法进行仿 |
