模擬濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域

　　濾波是信號(hào)處理中的一項(xiàng)基本而重要的技術(shù)，利用濾波技術(shù)可以從各種信號(hào)中提取出所要的信號(hào)，濾除不需要的干擾信號(hào)。濾波器是信號(hào)的頻域分析中的一個(gè)重要元器件。

　　濾波器種類繁多，各種濾波器具有不同的性能特點(diǎn)，因此在濾波器選擇時(shí)，通常需要綜合考慮客戶的實(shí)際使用環(huán)境以及客戶性能需求才能做出正確、有效、可靠的選擇。

　　濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器，模擬濾波器用來處理模擬信號(hào)或連續(xù)的信號(hào)，數(shù)字濾波器用來處理離散的數(shù)字信號(hào)。

　　模擬濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場(chǎng)/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。

　　通信行業(yè)

　　為了滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)行需要，通信配電系統(tǒng)中的UPS使用容量在大幅上升。據(jù)調(diào)查，通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為UPS、開關(guān)電源、變頻空調(diào)等。

　　其產(chǎn)生的諧波含量都較高，且這些諧波源設(shè)備的位移功率因數(shù)極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)通信設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命，并且使配電系統(tǒng)更符合諧波環(huán)境的設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　半導(dǎo)體行業(yè)

　　大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的3次諧波非常嚴(yán)重，主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設(shè)備。3次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點(diǎn)，導(dǎo)致中性線壓力過大，甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象，存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。

　　諧波還會(huì)造成斷路器跳閘，耽誤生產(chǎn)時(shí)間。3次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，加速了變壓器的老化。嚴(yán)重的諧波污染必然對(duì)配電系統(tǒng)中的設(shè)備使用效率和壽命造成影響。

　　石化行業(yè)

　　由于生產(chǎn)的需要，石化行業(yè)中存在著大量泵類負(fù)載，并且不少泵類負(fù)載都配有變頻器。變頻器的大量應(yīng)用使石化行業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。

　　目前絕大部分變頻器整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖將交流轉(zhuǎn)化為直流，因此產(chǎn)生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現(xiàn)為對(duì)電力設(shè)備的危害及在計(jì)量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。

　　化纖行業(yè)

　　為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質(zhì)量，以及延長(zhǎng)爐齡、節(jié)省能源，在化纖行業(yè)常用到電助熔加熱設(shè)備，借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。

　　鋼鐵/中頻加熱行業(yè)

　　鋼鐵業(yè)中常用到的中頻爐、軋機(jī)、電弧爐等設(shè)備都會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響，使電容補(bǔ)償柜過載保護(hù)動(dòng)作頻繁、變壓器和供電線路發(fā)熱嚴(yán)重、熔斷器頻繁熔斷等，甚至引起電壓跌落、閃變。

　　汽車制造業(yè)

　　焊機(jī)是汽車制造業(yè)中不可少的設(shè)備，由于焊機(jī)具有隨機(jī)性、快速性及沖擊性的特點(diǎn)，使大量使用焊機(jī)造成嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)、自動(dòng)化程度高的機(jī)器人由于電壓不穩(wěn)而不能工作，無功補(bǔ)償系統(tǒng)無法正常使用等情況。

　　直流電機(jī)諧波治理

　　大型直流電機(jī)場(chǎng)所都需要先通過整流設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，由于此類工程的負(fù)載容量都較大，因此在交流側(cè)存在嚴(yán)重的諧波污染，造成電壓畸變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起事故。

　　自動(dòng)化生產(chǎn)線和精密設(shè)備的使用

　　在自動(dòng)化生產(chǎn)線和精密設(shè)備場(chǎng)合，諧波會(huì)影響到其正常使用，使智能控制系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等出現(xiàn)故障。

　　醫(yī)院系統(tǒng)

　　醫(yī)院對(duì)供電的連續(xù)性和可靠性有非常嚴(yán)格的要求，0類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間T≤15S，1類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間0.5S≤T≤15S，2類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間T≤0.5S，電壓總諧波畸變率THDu≤3%，X光機(jī)、CT機(jī)、核磁共振都是諧波含量極高的負(fù)載。

　　劇場(chǎng)/體育館

　　可控硅調(diào)光系統(tǒng)、大型LED設(shè)備等都是諧波源，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的三次諧波，不但造成配電系統(tǒng)的電力設(shè)備效率低下，而且還會(huì)造成燈光頻閃，對(duì)通信、有線電視等微弱電回路產(chǎn)生雜音，甚至產(chǎn)生故障。

　　在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器應(yīng)用也極為廣泛，這里列舉部分應(yīng)用最成功的領(lǐng)域。

　　語音處理

　　語音處理是最早應(yīng)用數(shù)字濾波器的領(lǐng)域之一，也是最早推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理理論發(fā)展的領(lǐng)域之一。該領(lǐng)域主要包括5個(gè)方面的內(nèi)容：

　　第一，語音信號(hào)分析。即對(duì)語音信號(hào)的波形特征、統(tǒng)計(jì)特性、模型參數(shù)等進(jìn)行分析計(jì)算；

　　第二，語音合成。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件來產(chǎn)生語音；

　　第四，語音增強(qiáng)。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語音信號(hào)。

　　第五，語音編碼。主要用于語音數(shù)據(jù)壓縮，目前已經(jīng)建立了一系列語音編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，大量用于通信和音頻處理。

　　圖像處理

　　數(shù)字濾波技術(shù)以成功地應(yīng)用于靜止圖像和活動(dòng)圖像的恢復(fù)和增強(qiáng)、數(shù)據(jù)壓縮、去噪音和干擾、圖像識(shí)別以及層析X射線攝影，還成功地應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、超聲波和紅外信號(hào)的可見圖像成像。

　　在現(xiàn)代通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，幾乎沒有一個(gè)分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應(yīng)信道均衡等，都廣泛地采用數(shù)字濾波器，特別是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像通信、多媒體通信等應(yīng)用中，離開了數(shù)字濾波器，幾乎是寸步難行。其中，被認(rèn)為是通信技術(shù)未來發(fā)展方向的軟件無線電技術(shù)，更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎(chǔ)。

　　電視、雷達(dá)

　　數(shù)字電視取代模擬電視已是必然趨勢(shì)。高清晰度電視的普及指日可待，與之配套的視頻光盤技術(shù)已形成具有巨大市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)；可視電話和會(huì)議電視產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。

　　視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)所取得的成就和標(biāo)準(zhǔn)化工作，促成了電視領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，而數(shù)字濾波器及其相關(guān)技術(shù)是視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)的重要基礎(chǔ)。

　　雷達(dá)信號(hào)占有的頻帶非常寬，數(shù)據(jù)傳輸速率也非常高，因而壓縮數(shù)據(jù)量和降低數(shù)據(jù)傳輸速率是雷達(dá)信號(hào)數(shù)字處理面臨的首要問題。告訴數(shù)字器件的出現(xiàn)促進(jìn)了雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步。

　　在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理部分是不可缺少的，因?yàn)閺男盘?hào)的產(chǎn)生、濾波、加工到目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)和目標(biāo)成像顯示都離不開數(shù)字濾波技術(shù)。雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字濾波器是當(dāng)今十分活躍的研究領(lǐng)域之一。聲納信號(hào)處理分為兩大類，即有源聲納信號(hào)處理和無源聲納信號(hào)處理，有源聲納系統(tǒng)涉及的許多理論和技術(shù)與雷達(dá)系統(tǒng)相同。