[发明专利]模拟工频梳状陷波器及其调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号检测电路的模拟工频陷波器，尤其是具有多个衰减频带且衰减特性可调整的模拟工频梳状陷波器及其调整方法。

背景技术

在信号检测领域，工频(我国工频为50Hz)及其谐波电磁场经过电磁感应在信号检测电路中产生电磁干扰，严重影响了信号检测的效率和精度，是信号检测电路最主要的干扰源。在检测电路中加入工频陷波器能够滤除工频噪声，有利于提高信噪比和电路的抗干扰能力，在通信、雷达、医疗设备和地球物理勘探等领域应用广泛。

工频陷波器可分为数字和模拟两种。数字工频陷波器具有中心频率稳定，易实现多阻带，和便于调节等优点。但是，数字工频陷波器只能在输入信号转换为数字量后应用，难以实现实时性。而且，在微弱信号检测中，有用信号淹没在工频及其谐波噪声中，工频干扰很大时，电路不能进行有效放大，不利于测量微弱信号。因此，模拟工频陷波器起着无可替代的作用。

常规模拟工频陷波器的方法主要包括：1)使用低通滤波器和高通滤波器串联，并且高通滤波器的截止频率高于工频，低通滤波器的截止频率低于工频；2)使用带通滤波器和减法器串联，带通滤波器的中心频率为工频，利用减法器从原有信号中减去带通滤波器的输出，减法器的输出为工频陷波器的输出；3)双T工频陷波器，利用双T网络在工频处发生谐振，使工频噪声不能通过。常规模拟工频陷波器不能实现多阻带衰减，需要通过多级串联滤除多个频率的工频噪声，电路结构复杂，成本增加；常规模拟工频陷波器衰减频率及其衰减量受电容和电阻精度影响，调试困难，且衰减频率随温度变化产生漂移，进而导致衰减量恶化。

CN100562765C公开了一种弱信号检测仪中有用信号频带内工频谐波抑制电路，是利用频率、相位、幅度全面跟踪有用信号频带内的工频谐波，然后利用DDS产生一个与工频谐波噪声频率、相位、幅度均相同的正弦波，最后在有用信号中减去DDS产生的正弦波，达到抑制有用信号频带内工频谐波噪声的目的。该发明只能对有用信号频带内一个频率的工频噪声进行抑制，不能同时对多个频率的工频噪声进行抑制，当工频谐波的频率、幅度或相位测量不准确时，滤波效果差，甚至会影响有用信号。

CN101666834A公开了一种抗工频干扰的信号采样方法及系统，首先在输入的市电交流信号中提取工频信号，通过工频信号对叠加在检测信号上的工频干扰进行同步跟踪，并产生一个工频同步信号；然后，根据工频同步信号锁定工频干扰信号的过零相位，在过零相位对输入检测信号进行同步采样。该发明只能对一个频率的工频噪声进行抑制，不能同时对多个频率的工频噪声进行抑制，该方法要求在过零点的相位处进行检测，而过零点不易获取，易造成误差，影响信号检测的准确度。

CN2586170Y公开了一种超导量子干涉仪50Hz工频干扰的消除装置，该装置包括一个耦合被测信号得到参考信号的电感线圈，电感线圈与一个放大器相连，放大器与50Hz带通滤波器相连，带通滤波器与一个可将参考信号相位反相的相位调节器连接，相位调节器与加法器的一个输入端相连，加法器另一个输入端与超导量子干涉器的反馈环路连接，加法器的输出端与反馈环路的反馈电阻连接。该发明可以在测量点处，把不需要的干扰信号抵消掉，但只能抑制50Hz的噪声，不能衰减工频的谐波，而且为了得到参考信号加入了电感线圈，电感线圈自身也产生噪声，影响测量结果。

CN203502602U公开了一种消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，采用同一起始点相差半个工频谐波周期的两组核磁共振信号相加，抵消接近工频谐波噪声，装置由接收线圈与增益可调放大器、滤波器和二级放大器连接，二级放大器一端连接强度指示，二级放大器另一端连接迟滞比较器，迟滞比较器一端经触发器与加法器连接，迟滞比较器另一端经延时器与加法器连接，加法器与计算机连接构成。该装置只能滤除一个频率的工频谐波，滤波效果受延时器的延时精度影响，当延时不满足半周期条件或发生延时漂移时，工频谐波抑制效果较差。综上所述，现有技术虽然在一定程度上解决了工频陷波器衰减特性受电阻器和电容器的精度和温漂影响，但仍不能实现多阻带衰减，需要通过多级串联滤除多个频率的工频噪声，电路结构复杂，成本增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有模拟工频陷波器的不足，提供一种模拟工频梳状陷波器，对工频及其谐波均能进行衰减，而且其衰减特性可以调整。本发明的另一目的是提供一种模拟工频梳状陷波器的衰减频率、衰减量及其衰减带宽的调整方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：