在功率測(cè)量中常常需要用到濾波器，但是很多用戶對(duì)于橫河功率分析儀WT5000中兩種濾波器的區(qū)別以及設(shè)置方法常常會(huì)感到疑惑。本期，我們將對(duì)WT5000的線路濾波器（Line Filter）和頻率濾波器（Frequency Filter）的區(qū)別和各自的作用，以及WT5000的高級(jí)濾波功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。

什么是濾波器？

濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的選頻特性，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。（例如：去除電源中的高頻噪聲）。

線路濾波器和

頻率濾波器的區(qū)別

WT5000內(nèi)部配置了兩種濾波器——線路濾波器（Line Filter）和頻率濾波器（Frequency Filter），這兩種濾波器所在的回路不同，因此產(chǎn)生的作用也不同。

線路濾波器(Line Filter)

• 屬于低通濾波器，會(huì)去除信號(hào)的高頻成分（高頻諧波成分），僅測(cè)量低頻成分。

• 會(huì)導(dǎo)致電壓RMS、電流RMS、有功功率P等測(cè)量值發(fā)生變化，謹(jǐn)慎使用。

• 對(duì)于變頻器PWM電壓測(cè)量來(lái)說(shuō)，如果必須要開啟線路濾波器去除高頻干擾的話，一般要保證線路濾波器的截止頻率至少是調(diào)制波頻率的9倍至10倍以上。電壓測(cè)量可能會(huì)產(chǎn)生一定的衰減作用，但基本不會(huì)對(duì)功率測(cè)量產(chǎn)生影響。

頻率濾波器(Frequency Filter)

• 又可稱作零交叉濾波器，用于去除進(jìn)入頻率測(cè)量電路的輸入信號(hào)的高頻成分。

• 對(duì)測(cè)量的電壓/電流波形沒(méi)有直接影響，但對(duì)周期檢測(cè)有影響。

• 對(duì)于高頻噪聲很多或者嚴(yán)重畸變的波形，需要使用頻率濾波器才能得到穩(wěn)定的信號(hào)頻率。

• 功率計(jì)算需要準(zhǔn)確設(shè)定被測(cè)信號(hào)的周期，使用頻率濾波器過(guò)濾掉無(wú)關(guān)的頻率含量。

• 諧波分析需要獲得準(zhǔn)確的基波頻率，需要使用頻率濾波器。

高級(jí)濾波功能及設(shè)置方法

WT5000線路濾波器（Line Filter）的數(shù)字并行通路結(jié)構(gòu)

由于諧波分析算法的特殊性，WT5000中將常規(guī)測(cè)量和諧波分析分別用兩個(gè)并行的運(yùn)算電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

常規(guī)測(cè)量回路：采用常規(guī)功率算法，負(fù)責(zé)電壓、電流、功率、效率等常規(guī)參數(shù)的運(yùn)算

諧波分析回路：采用FFT算法，負(fù)責(zé)相關(guān)信號(hào)的各次諧波運(yùn)算及諧波畸變率等諧波分析

常規(guī)測(cè)量和諧波分析對(duì)信號(hào)的濾波處理要求不同；WT5000采用了數(shù)字并行通路結(jié)構(gòu)，為常規(guī)測(cè)量和諧波分析分別配備了獨(dú)立的數(shù)字線路濾波器，用戶可以單獨(dú)設(shè)置截止頻率。

如下圖所示，將高級(jí)線路濾波器設(shè)置打開時(shí)，即可單獨(dú)對(duì)每個(gè)通道的常規(guī)測(cè)量和諧波測(cè)量分別設(shè)置不同的截止頻率；兩個(gè)線路濾波器的截止頻率可以從100Hz至100kHz，以100Hz的分辨率任意設(shè)定。

WT5000頻率濾波器(Frequency Filter)的高級(jí)濾波設(shè)置

WT5000的頻率濾波器除低通濾波外，同時(shí)支持高通濾波，可以有效去除低頻干擾對(duì)基波的影響。

高級(jí)設(shè)置關(guān)閉時(shí)，高通濾波器固定為打開，截止頻率為0.1Hz。

開啟高級(jí)設(shè)置后，除了高通和低通濾波器以外，還可以設(shè)置整流信號(hào)源和零交叉電平，同時(shí)測(cè)量同一信號(hào)的基波頻率和載波頻率。對(duì)于疊加在直流偏置信號(hào)上的交流信號(hào)，即使沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，仍然可能通過(guò)設(shè)置高通濾波器測(cè)量到該交流信號(hào)的頻率。

▲頻率濾波器高級(jí)設(shè)定打開時(shí)

• 高通濾波器可以選擇以下截止頻率：0.1Hz，1Hz，10Hz，100Hz~100kHz (0.1kHz步進(jìn)）。

• 整流器一般用于整流波形基波的測(cè)量。

• 交叉電平可靈活設(shè)定，用于檢測(cè)幅值變化較大或者無(wú)過(guò)零點(diǎn)的信號(hào)的頻率。

WT5000的第二頻率測(cè)量：WT5000可以同時(shí)測(cè)量單個(gè)輸入信號(hào)的兩個(gè)頻率（如基波和載波）。將第二頻率測(cè)量功能打開后，可以設(shè)置第二頻率的高通截止頻率及交叉電平。

如上圖所示，例如，如果單元1的電壓信號(hào)基波為50Hz并疊加1kHz的載波信號(hào)，WT5000可以同時(shí)測(cè)量50Hz和1kHz。測(cè)量1kHz頻率時(shí)，需要設(shè)置第二頻率測(cè)量的頻率濾波器。

高級(jí)頻率濾波的應(yīng)用實(shí)例：

失真波形的周期檢測(cè)方法

利用WT5000功率分析儀頻率濾波器中的高級(jí)設(shè)定，精確設(shè)置數(shù)字濾波器的截止頻率和零交叉電平，可以準(zhǔn)確測(cè)量失真波形的周期。

▲ 整流器OFF時(shí)的測(cè)量周期檢測(cè)

• 如上圖中的電源整流波形，由于每個(gè)載波周期的幅值變化很大，使用默認(rèn)的過(guò)零交叉電平很難測(cè)得穩(wěn)定的載波頻率。如果手動(dòng)調(diào)整交叉電平，就可以準(zhǔn)確測(cè)得載波的頻率。

• 通過(guò)打開整流器功能，將上述波形整流為下圖的波形，然后設(shè)置合適的頻率濾波截止頻率，再設(shè)置合適的交叉電平位置，就可以得到信號(hào)的變化周期（基波頻率）

▲ 整流器ON時(shí)的測(cè)量周期檢測(cè)

橫河高精度分析儀WT5000具有無(wú)與倫比的精確度和模塊化的構(gòu)架，能讓工程師們兼顧精度與靈活性進(jìn)行創(chuàng)新，以更高的效率將概念快速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，推向市場(chǎng)。