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总谐波失真

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  • 发布时间:2013/9/23 10:45:37
  • 作者:hb_yinhe

总谐波失真定义

  总谐波失真(THD)指原有频率的各种倍频的有害干扰。放大1kHZ的频率信号时会产生2kHZ的2次谐波和3kHZ及许多更高次的谐波,理论上此数值越小,失真度越低。 由于放大器不够理想,输出的信号除了包含放大了的输入成分之外,还新添了一些原信号的2倍、3倍、4倍……甚至更高倍的频率成分(谐波),致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。

总谐波失真计算

  关于THD的计算公式,不同标准的定义略有不同。

  1、《GBT--17626.7-2008电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》中,对THD的定义如下:

  符号G表示谐波分量的有效值,它将按要求在表示电流时被I代替,在表示电压时被U代替,H的值在与限制有关的每一个标准中给出。按照上述定义,THD不包含间谐波,并且,有一固定的谐波上限。

  2、《GB/T12668.2-2002调速电气传动系统 一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定》对THD定义如下:

  上式中,Q为总有效值,Q1为基波有效值,可代表电压或电流,按照上述定义,THD包含间谐波和直流分量。

  WP4000变频功率分析仪采用就是这种计算方法。

  THD:不大于某特定阶数H的所有谐波分量有效值Gn与基波分量有效值G1比值的方和根;

总谐波失真分类

  由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波,不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波,其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。

  (l)互调失真(IMD):将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波,按4:1的幅值输入到被测量的放大器 中,从额定负载上测出互调失真系数。

  (2)瞬态失真(TIM):将方波信号输入到放大器后,其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够,则方波信号即会产生变形,而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中,如打击乐器、钢琴、木琴等,如瞬态失真大,则清脆的乐音将变得含混不清。

  (3)瞬态互调失真:将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4:1混合,经放大器后,新增加全部互调失真的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回环负反馈,瞬态互调失真一般较大,具体反映出声音呆滞、生硬、无临场感;反之,则声音圆滑、细腻、自然。

总谐波失真测量与运算

  从总谐波失真的计算公式可知,总谐波失真的数值与谐波次数的上限值H密切相关。一般的谐波测量设备如谐波分析仪等,大多适用于电网谐波测量,其上限值通常在40次以内。

  对于变频器等包含较高次谐波的谐波发射设备,测量总谐波失真需要采用可以测量更高次谐波的专用谐波设备如:变频功率分析仪。此外,对于高电压、大电流系统,还需注意所用的传感器具有必要的带宽如:变频功率传感器

用于总谐波失真测量的WP4000变频功率分析仪

用于总谐波失真测量的WP4000变频功率分析仪


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