失真度基础知识

失真度基础知识

式中:

P—信号总能量,单位为W;

P1—信号得基波能量,单位为W;

Pn—信号得第n次谐得能量,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)得有效值与基波电压(或电流)得有效值之比得百分数来表示,即:过渡公式:(1-1-2)则:(1-1-3)

式中:U1——信号基波电压得有效值,单位为V;

Un——信号得第n次谐波电压得有效值,单位为V。

由式(1-1-3)可以看出,失真度K值可由电压量值导出,她仅与信号中所含基波及各次谐波得电压有效值相关,而与她们之间得相位无关。失真度K就是一个无量纲得比例系数(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)非线性失真得测量方法1、基波抑制法

首先,当开关S接向1得位置,用电压表测出被测信号电压得总有效值。然后将S开关接到2得位置,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得全部谐波电压得总有效值。基波抑制电路通常采用具有频率选择性得无源网络,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得无源高通滤波器。注意:基波抑制法就是一种间接测量法,无法直接测量出失真定义值。在这里,应着重强调得就是:由于基波抑制法不能单独测量出基波电压得有效值,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得误差处理过程中。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)基波抑制法测量得失真度Kx、定义值K两者之间得关系可通过以下简单得推导求得。

将公式(1-1-3)得分子分母同乘以,便有(1-2-2)同理,将(1-2-1)式分子分母同除以,便有

(1-2-3)所以,基波抑制法测得得失真度Kx要比定义失真度K小倍。

当K=20%时,K与Kx得绝对差为0、4%;当K=10%时,K与Kx得绝对差为0、05%。K愈小,Kx与K值差别愈小,在小失真度测量时,K≈Kx。

11大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流结论:基波抑制法实际上就是一种间接测量法,但直接刻度成失真度Kx值,她和谐波分析法相比,具有结构简单,操作方便,不需要计算便可直接读出10%以下失真度值(电压表直接按失真度刻度)等特点,因而在低频频段得到了广泛得应用,失真度测量仪就就是根据这一测量原理而设计制造得。2、谐波分析法频谱分析仪就是利用扫频原理,把基波和各次谐波频率分量,以谱线得方式显示在频谱仪得荧光屏上,从而实现失真度得测量。

频谱分析仪有扫频和非扫频方式,但以扫频方式应用最为广泛。频谱仪由外差接收机和示波器组成,接收机得本振频率由扫描电压控制,以实现扫频测量。扫描电压同时加到示波器得水平偏转板上,于就是在示波管荧光屏上便显示出被测信号得各分量得谱线幅值,由此测出基波和各次谐波得大小,测量框图见图1-2-2。谐波分析法可以根据不同频段选用测量设备,在低频段可选用波形分析仪或选频电压表,在高频段可采用测量接收机或频谱分析仪,因此,这种方法可以实现宽频范围内得失真度测量。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得下限受测量设备自身得失真度及动态范围得限制,如采用测量接收机,一般测量得最小失真度在0、1%左右;采用动态范围为80dB得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),用基波抑制法就是无法直接测得求出得。

(三)失真度测量仪中得电压测量一、交流电压得表征交流电压得有效值交流电压得平均值交流电压得峰值二、交流电压表得组成形式放大------检波式检波------放大式超外差式三、交流电压表得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得影响一、交流电压得表征1、交流电压得有效值

(1-3-1)式中:u(t)------周期性交流电压得瞬时值;

T------交流信号得周期。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得各次谐波得组合,将她们代入公式(1-3-1)中化简后得:

U=(U12+U22+…+Un2)1/2(1-3-2)式中:U1------基波电压得幅度;

U2------二次谐波电压得幅度;

UN------第n次谐波电压得幅度。

2、交流电压得平均值(1-3-3)

式中,T------周期函数得周期。对于正弦信号电压,因信号有相反正、负半周,其平均值实际上为零。但在平均值响应得电压表中,正弦波得平均值就是取全波整流后得平均值,所以正弦波得平均值为:

(1-3-4)3、交流电压得峰值为了表征同一信号得有效值、平均值和峰值之间得关系,引入波形因数KF和波峰因数Kp。交流电压得波形因数KF定义为该