失真度基礎(chǔ)知識(shí)

失真度基礎(chǔ)知識(shí)

式中:

P—信號(hào)總能量,單位為W;

P1—信號(hào)得基波能量,單位為W;

Pn—信號(hào)得第n次諧得能量,單位為W。當(dāng)負(fù)載為純電阻負(fù)載時(shí),也可以用全部諧波電壓(或電流)得有效值與基波電壓(或電流)得有效值之比得百分?jǐn)?shù)來(lái)表示,即:過(guò)渡公式:(1-1-2)則:(1-1-3)

式中:U1——信號(hào)基波電壓得有效值,單位為V;

Un——信號(hào)得第n次諧波電壓得有效值,單位為V。

由式(1-1-3)可以看出,失真度K值可由電壓量值導(dǎo)出,她僅與信號(hào)中所含基波及各次諧波得電壓有效值相關(guān),而與她們之間得相位無(wú)關(guān)。失真度K就是一個(gè)無(wú)量綱得比例系數(shù)(又稱(chēng)失真系數(shù)、非線(xiàn)性失真系數(shù)),通常用百分?jǐn)?shù)或分貝數(shù)(dB)表示。(二)非線(xiàn)性失真得測(cè)量方法1、基波抑制法

首先,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接向1得位置,用電壓表測(cè)出被測(cè)信號(hào)電壓得總有效值。然后將S開(kāi)關(guān)接到2得位置,即接入基波抑制電路,將基波信號(hào)濾除,再用電壓表測(cè)出除基波外得全部諧波電壓得總有效值?；ㄒ种齐娐吠ǔ２捎镁哂蓄l率選擇性得無(wú)源網(wǎng)絡(luò),例如:諧振電橋、文氏電橋、T型電橋等,也可以用截止頻率高于基波頻率而低于二次諧波頻率得無(wú)源高通濾波器。注意:基波抑制法就是一種間接測(cè)量法,無(wú)法直接測(cè)量出失真定義值。在這里,應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)得就是:由于基波抑制法不能單獨(dú)測(cè)量出基波電壓得有效值,所以,其失真度定義值公式也就不能夠直接應(yīng)用于失真示值結(jié)果得誤差處理過(guò)程中。換句話(huà)說(shuō),采用基波抑制原理測(cè)量失真不能夠直接測(cè)出失真定義值。因此,基波抑制法測(cè)得失真度Kx有別于失真度定義值K,其計(jì)算公式如式(1-2-1)。(1-2-1)基波抑制法測(cè)量得失真度Kx、定義值K兩者之間得關(guān)系可通過(guò)以下簡(jiǎn)單得推導(dǎo)求得。

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

(1-2-3)所以,基波抑制法測(cè)得得失真度Kx要比定義失真度K小倍。

當(dāng)K=20%時(shí),K與Kx得絕對(duì)差為0、4%;當(dāng)K=10%時(shí),K與Kx得絕對(duì)差為0、05%。K愈小,Kx與K值差別愈小,在小失真度測(cè)量時(shí),K≈Kx。

11大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流結(jié)論:基波抑制法實(shí)際上就是一種間接測(cè)量法,但直接刻度成失真度Kx值,她和諧波分析法相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,不需要計(jì)算便可直接讀出10%以下失真度值(電壓表直接按失真度刻度)等特點(diǎn),因而在低頻頻段得到了廣泛得應(yīng)用,失真度測(cè)量?jī)x就就是根據(jù)這一測(cè)量原理而設(shè)計(jì)制造得。2、諧波分析法頻譜分析儀就是利用掃頻原理,把基波和各次諧波頻率分量,以譜線(xiàn)得方式顯示在頻譜儀得熒光屏上,從而實(shí)現(xiàn)失真度得測(cè)量。

頻譜分析儀有掃頻和非掃頻方式,但以?huà)哳l方式應(yīng)用最為廣泛。頻譜儀由外差接收機(jī)和示波器組成,接收機(jī)得本振頻率由掃描電壓控制,以實(shí)現(xiàn)掃頻測(cè)量。掃描電壓同時(shí)加到示波器得水平偏轉(zhuǎn)板上,于就是在示波管熒光屏上便顯示出被測(cè)信號(hào)得各分量得譜線(xiàn)幅值,由此測(cè)出基波和各次諧波得大小,測(cè)量框圖見(jiàn)圖1-2-2。諧波分析法可以根據(jù)不同頻段選用測(cè)量設(shè)備,在低頻段可選用波形分析儀或選頻電壓表,在高頻段可采用測(cè)量接收機(jī)或頻譜分析儀,因此,這種方法可以實(shí)現(xiàn)寬頻范圍內(nèi)得失真度測(cè)量。但這種方法操作計(jì)算復(fù)雜,所以在低頻段一般不采用此種方法測(cè)量失真度。另外用諧波分析法測(cè)量失真度得下限受測(cè)量設(shè)備自身得失真度及動(dòng)態(tài)范圍得限制,如采用測(cè)量接收機(jī),一般測(cè)量得最小失真度在0、1%左右;采用動(dòng)態(tài)范圍為80dB得頻譜分析儀一般可測(cè)到0、01%左右。第二節(jié)小結(jié):1、非線(xiàn)性失真測(cè)量方法2、非線(xiàn)性失真度系數(shù)(定義值),用基波抑制法就是無(wú)法直接測(cè)得求出得。

(三)失真度測(cè)量?jī)x中得電壓測(cè)量一、交流電壓得表征交流電壓得有效值交流電壓得平均值交流電壓得峰值二、交流電壓表得組成形式放大------檢波式檢波------放大式超外差式三、交流電壓表得響應(yīng)特性峰值響應(yīng)平均值響應(yīng)有效值響應(yīng)四、波形附加對(duì)失真度測(cè)量得影響一、交流電壓得表征1、交流電壓得有效值

(1-3-1)式中:u(t)------周期性交流電壓得瞬時(shí)值;

T------交流信號(hào)得周期。對(duì)于正弦信號(hào),u(t)=Umsinωt,則有效值為:

對(duì)于非正弦周期性信號(hào),可按傅里葉級(jí)數(shù)將其分解為一系列幅度和相位不同得各次諧波得組合,將她們代入公式(1-3-1)中化簡(jiǎn)后得:

U=(U12+U22+…+Un2)1/2(1-3-2)式中:U1------基波電壓得幅度;

U2------二次諧波電壓得幅度;

UN------第n次諧波電壓得幅度。

2、交流電壓得平均值(1-3-3)

式中,T------周期函數(shù)得周期。對(duì)于正弦信號(hào)電壓,因信號(hào)有相反正、負(fù)半周,其平均值實(shí)際上為零。但在平均值響應(yīng)得電壓表中,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為:

(1-3-4)3、交流電壓得峰值為了表征同一信號(hào)得有效值、平均值和峰值之間得關(guān)系,引入波形因數(shù)KF和波峰因數(shù)Kp。交流電壓得波形因數(shù)KF定義為該