周期信号(实际中为周期和幅度均随时间变化的准周期信号)是人类活动中广为应用的一类信号,如电网电压与电流信号,广播、通信和雷达等各类无线电设备发射的电波信号,引擎与马达发出的振动信号等等。周期信号参数的实时、准确测量是电子测量的基本内容,是设备工作状态分析与故障诊断的重要依据。均值参数是一类重要参数,其计算的核心环节为求信号的均值,如周期信号的有效值、功率及功率的导出参数等均属于周期信号的均值参数

。基于信号采样法对周期信号均值参数的测量主要有同步采样法

和非同步采样法

。本文研究非同步采样法,通过加窗函数的优化设计实现非同步测量误差的有效抑制。均值参数非同步采样测量的主要步骤为信号的周期预估、采样、截取与加窗求均值。由于采样周期只能取整数个时钟周期,因而信号的截取和采样均与信号周期不同步,这将导致均值参数的测量误差。为了方便,在频域中对周期信号均值参数的测量误差进行分析。信号在时域中的加窗和非同步采样,在频域中分别表现为频谱泄漏和栅栏效应

,二者均会导致谐波测量误差。为了抑制加窗引起的频谱泄漏,人们针对不同应用背景和需求下的信号分析构建了一系列窗函数

。为了抑制非同步采样引起的栅栏效应,采用了多谱线插值

以及构造平顶窗

等多种方法。信号均值在频域中对应直流分量,而直流分量的频域采样不存在栅栏效应,对其测量误差的分析只需考虑基波和各次谐波在直流分量处的泄漏干扰。……