失真度基础知识.ppt

关于失真度基础知识式中：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：第2页,共24页，2024年2月25日，星期天过渡公式：（1-1-2）则：（1-1-3）第3页,共24页，2024年2月25日，星期天式中：U1——信号基波电压的有效值，单位为V；Un——信号的第n次谐波电压的有效值，单位为V。第4页,共24页，2024年2月25日，星期天由式（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。第5页,共24页，2024年2月25日，星期天（二）非线性失真的测量方法1.基波抑制法第6页,共24页，2024年2月25日，星期天首先，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。第7页,共24页，2024年2月25日，星期天因此，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。第8页,共24页，2024年2月25日，星期天将公式（1-1-3）的分子分母同乘以，便有（1-2-2）同理，将（1-2-1）式分子分母同除以，便有第9页,共24页，2024年2月25日，星期天（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。第10页,共24页，2024年2月25日，星期天结论:基波抑制法实际上是一种间接测量法，但直接刻度成失真度Kx值，它和谐波分析法相比，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的应用，失真度测量仪就是根据这一测量原理而设计制造的。第11页,共24页，2024年2月25日，星期天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。第12页,共24页，2024年2月25日，星期天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，接收机的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的水平偏转板上，于是在示波管荧光屏上便显示出被测信号的各分量的谱线幅值，由此测出基波和各次谐波的大小，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的失真度测量。第13页,共24页，2024年2月25日，星期天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