失真度基础知识.ppt

1、失真度的基本知识：(1)定义：失真度的定义是所有谐波能量与基波能量之比的平方根值，即(1-1-1)，其中：P信号的总能量，单位为W；P1信号的基本能量，单位为w；Pn信号第n次谐波的能量，单位为w。当负载为纯电阻负载时，也可以用所有谐波电压(或电流)的有效值与基波电压(或电流)有效值之比的百分比表示，即过渡公式为：(1-1-2)然后：(1-1-3)，其中：U1信号基波电压有效值单位为V；Un信号的第n次谐波电压的有效值，单位为v.从公式(1-1-3)可以看出，失真k的值可以从电压值中导出，该电压值仅与基波和信号中包含的每个谐波的电压有效值相关，而与它们之间的相位无关。失真k是一个无量纲的比例系

2、数(也称为失真系数和非线性失真系数)，通常用百分比或分贝(dB)表示。(2)非线性失真的测量方法，(1)基波抑制法，首先，当开关S接在位置1时，用电压表测量被测信号电压的总有效值。然后将S开关切换到位置2，即接通基波抑制电路，滤除基波信号，然后用电压表测量除基波以外的所有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，如谐振桥、文丘里电桥、丁字桥等。并且还可以使用截止频率高于基波频率且低于二次谐波频率的无源高通滤波器。注：基波抑制法是一种间接测量方法，不能直接测量畸变定义值。这里需要强调的是，基波抑制法不能单独测量基波电压的有效值，因此其畸变定义值公式不能直接应用于畸变指示结

3、果的误差处理。换句话说，失真的定义值不能通过基于基本抑制原理测量失真来直接测量。因此，基波抑制法测得的失真Kx与失真定义值k不同，其计算公式如公式(1-2-1)所示。(1-2-1)基波抑制法测得的失真Kx与定义值k之间的关系可通过以下简单推导得到。将公式(1-1-3)的分子和分母相乘，得到(1-2-2)。同样，将公式(1-2-1)的分子和分母相除，得到(1-2-3)。因此，基波抑制法测得的失真Kx小于定义失真k倍。当K=20%时，K和Kx之间的绝对差值为0.4%。当K=10%时，K和Kx之间的绝对差值为0.05%。k越小，Kx和k之间的差值就越小。当失真很小时，KKx。结论：基波抑制法实际上是

4、一种间接测量方法，但其标度与失真Kx值直接相关。与谐波分析法相比，它具有结构简单、操作方便的特点，无需计算即可直接读出10%以下的畸变值(电压表直接测量畸变程度)，因此在低频带得到广泛应用。畸变仪就是根据这一测量原理设计制造的。谐波分析频谱分析仪利用扫频原理，将基波和谐波频率成分以谱线的形式显示在光谱仪的荧光屏上，从而实现畸变的测量。频谱分析仪有扫频和非扫频，但扫频是使用最广泛的。光谱仪由外差接收机和示波器组成，接收机的本振频率由扫描电压控制，实现扫频测量。扫描电压同时施加到示波器的水平偏转板上，使得被测信号各分量的谱线幅度显示在示波器屏幕上，从而测量基波和各次谐波的幅值。测量框图见图1-2-

5、2。谐波分析法可以选择测量设备此外，谐波分析法测量的失真下限受测量设备的失真和动态范围的限制。如果使用测量接收器，测量的最小失真通常约为0.1%；动态范围为80dB的频谱分析仪一般可测量0.01%左右。第二节概述：1非线性失真测量方法2非线性失真系数(定义值)，不能用基波抑制法直接测量获得。(3)畸变测量仪中的电压测量，1。交流电压均方根值交流电压平均值交流电压峰值2。交流电压表的组成放大检测型检测放大超外差型3。交流电压表的响应特性峰值响应平均响应均方根响应4。波形叠加对失真测量的影响，1。交流电压的表示交流信号的周期。对于正弦信号，u(t)=Umsint，则有效值为：对于非正弦周期信号，可

6、以根据傅里叶级数分解成一系列不同幅值和相位的谐波组合，并代入简化公式(1-3-1)，即：u=(u 12u 2 un 2)1/2(1-3-2)U2-二次谐波电压的幅值；n次谐波电压的幅度。交流电压的平均值(1-3-3)，其中t是周期函数的周期。对于正弦信号电压，平均值实际上为零，因为信号具有反相和负半周。但是，在平均响应电压表中，正弦波的平均值是全波整流后的平均值，所以正弦波的平均值是：(1-3-4)。3.交流电压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，引入了波形因子KF和峰值因子Kp。交流电压的波形因数KF被定义为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

7、被定义为电压的峰值与有效值之比，即(1-3-6)对于正弦信号：2。交流电压表的组成1。扩增-检测公式2。检测-检测公式。测量信号电压的峰值，单位为v。KPS-正弦波的波峰因数2。平均响应aav=KFS Uav=1.11Uav (1-3-8)，其中aav平均电压表的指示值；单位是v。正弦波的Kfs波形因子；UAV-测量电压的平均值。3.均方根响应a=U (1-3-9)，其中：均方根电压表的指示值；u-测量电压的有效值。第四章。波形叠加对失真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：(1-3-10)当K10%时，上述公式可改写为：(1-3-11)在公式中，k是失真的定义值。公式(1-3-11)表明均方根电压表的误差为正误差，它只与失真度有关。当K=5%，=0.125%时。可以看出均方根电压表对波形不敏感。第三节小结：1它区别于交流电压表的组成：放大-检测电压表检测-放大电压表超外差电压表。2交流电压表的响应特性可分为峰值响应电压表、平均响应电压表和有效值响