基于Nuttall窗压缩感知的谐波和间谐波检测方法

来源：电子测量技术杂志2025年第15期北京时间：

作者：刘远达，梁成斌，杨明，王德光，董昱

单位：1.贵州大学电气工程学院 贵阳 550025;2.贵州省计量测试院 贵阳 550003

摘要：为降低谐波和间谐波检测时频谱泄露和栅栏效应引起的测量误差，同时解决数据传输和存储困难的问题，本文提出基于Nuttall窗压缩感知与插值技术的谐波和间谐波检测方法，并搭建了谐波检测实验平台。首先，将4项3阶Nuttall窗融入到压缩感知的压缩采样过程中，实现信号的加窗压缩采样；其次，利用稀疏度自适应匹配追踪算法对经压缩采样后的稀疏向量进行重构估计，并使用三谱线插值技术对其进行修正得出信号参数检测结果；最后，搭建实验平台对理论正确性与实际可行性进行验证。结果表明，所提方法在压缩比为50%时，对频率、幅值、相位的最大相对误差分别为-0.008%、-0.42%和1.37%，实现对谐波和间谐波特征参数的准确测量，同时大大缓解了数据处理负担。在硬件实验中，谐波信号的频率和幅值测量的最大绝对误差分别为0.026 1 Hz和0.080 5 V，验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词：谐波;间谐波;压缩感知;4项3阶Nuttall窗;稀疏度自适应匹配追踪算法;三谱线插值

基金资助：贵州省科技支撑计划项目（黔科合支撑［2024］一般136）、贵州省基础研究（自然科学）项目（黔科合基础MS［2025］600）、贵州大学自然科学专项科研基金(贵大人基合字202313)项目资助