失真度基础知识课件

失真度基础知识（一）定义：失真度的定义为全部谐波能量与基波能量之比的平方根值，即：（1-1-1）

式中：P—信号总能量，单位为W；P1—信号的基波能量，单位为W；Pn—信号的第n次谐的能量，单位为W。当负载为纯电阻负载时，也可以用全部谐波电压（或电流）的有效值与基波电压（或电流）的有效值之比的百分数来表示，即：过渡公式：（1-1-2）则：（1-1-3）由式（1-1-3）可以看出，失真度K值可由电压量值导出，他仅与信号中所含基波及各次谐波的电压有效值相关，而与他们之间的相位无关。失真度K是一个无量纲的比例系数（又称失真系数、非线性失真系数），通常用百分数或分贝数（dB）表示。（二）非线性失真的测量方法1.基波抑制法

首先，当开关S接向1的位置，用电压表测出被测信号电压的总有效值。然后将S开关接到2的位置，即接入基波抑制电路，将基波信号滤除，再用电压表测出除基波外的全部谐波电压的总有效值。基波抑制电路通常采用具有频率选择性的无源网络，例如：谐振电桥、文氏电桥、T型电桥等，也可以用截止频率高于基波频率而低于二次谐波频率的无源高通滤波器。

注意：基波抑制法是一种间接测量法，无法直接测量出失真定义值。在这里，应着重强调的是：由于基波抑制法不能单独测量出基波电压的有效值，所以，其失真度定义值公式也就不能够直接应用于失真示值结果的误差处理过程中。换句话说，采用基波抑制原理测量失真不能够直接测出失真定义值。因此，基波抑制法测得失真度Kx有别于失真度定义值K，其计算公式如式（1-2-1）。（1-2-1）基波抑制法测量的失真度Kx、定义值K两者之间的关系可通过以下简单的推导求得。

（1-2-3）所以，基波抑制法测得的失真度Kx要比定义失真度K小倍。

当K=20%时，K与Kx的绝对差为0.4%；当K=10%时，K与Kx的绝对差为0.05%。K愈小，Kx与K值差别愈小，在小失真度测量时，K≈Kx。

2.谐波分析法频谱分析仪是利用扫频原理，把基波和各次谐波频率分量，以谱线的方式显示在频谱仪的荧光屏上，从而实现失真度的测量。但这种方法操作计算复杂，所以在低频段一般不采用此种方法测量失真度。另外用谐波分析法测量失真度的下限受测量设备自身的失真度及动态范围的限制，如采用测量接收机，一般测量的最小失真度在0.1%左右；采用动态范围为80dB的频谱分析仪一般可测到0.01%左右。第二节小结：1．非线性失真测量方法2．非线性失真度系数（定义值），用基波抑制法是无法直接测得求出的。

（三）失真度测量仪中的电压测量一.交流电压的表征交流电压的有效值交流电压的平均值交流电压的峰值二.交流电压表的组成形式放大------检波式检波------放大式超外差式三.交流电压表的响应特性峰值响应平均值响应有效值响应四.波形附加对失真度测量的影响一.交流电压的表征1.交流电压的有效值

（1-3-1）式中：u(t)------周期性交流电压的瞬时值；T------交流信号的周期。对于正弦信号，u(t)=Umsinωt，则有效值为：对于非正弦周期性信号，可按傅里叶级数将其分解为一系列幅度和相位不同的各次谐波的组合，将它们代入公式（1-3-1）中化简后得：U=（U12+U22+…+Un2）1/2(1-3-2)式中：U1------基波电压的幅度；

U2------二次谐波电压的幅度；

UN------第n次谐波电压的幅度。

3.交流电压的峰值为了表征同一信号的有效值、平均值和峰值之间的关系，引入波形因数KF和波峰因数Kp。交流电压的波形因数KF定义为该电压的有效值与平均值之比，即(1-3-5)交流电压的波峰因数Kp定义为该电压的峰值与有效值之比，即

(1-3-6)对于正弦信号有：

二.交流电压表的组成形式1.放大------检波式2.检波------放大式3.超外差式四.波形附加对失真度测量的影响有效值电压表的波形误差可视为相对于基波电压求得：(1-3-10)当K＜10%时，上式可改写为：(1-3-11)式中，K------失真度定义值。公式（1-3-11）表明，有效值电压表的误差为正误差，只与失真度有关。当K=5%时,=0.125%。可见，有效值电压表对波形并不敏感。第三节小结：1．从交流电压表的组成形式上区分：放大----检波式电压表检波----放大式电压表超外差式电压表。2．就交流电压表的响应特性而言可分为：峰值响应电压表、平均值响应电压表、有效值响应电压表。3．由于用