原创 示波器帮助测量谐波含量计算

2021-10-20 13:36 338 2 2 分类: 测试测量 文集: 示波器

最近有一位麦科信示波器的用户询问如何使用示波器来计算信号谐波含量,那么我们今天就来系统地学习下示波器如何测量出信号的谐波,如何计算谐波含量的具体的操作。

谐波的干扰,在电力系统中会影响电网供电质量,造成电能浪费,还会使电气设备以及导线过载运行,从而发热,损耗增大,缩短使用寿命,甚至发生故障或烧毁,造成重大经济损失。在信号传输中,也会干扰通信系统,降低信号传输质量。

谐波含量是从交流量中减去基波分量后所得到的量,是评价电能质量的重要指标之一。那么如何利用示波器找出信号中的谐波呢?

我们来回顾一下示波器的FFT(快速傅里叶变换)功能。傅立叶变换认为,任何复杂的信号都是由多个正弦波叠加而来的。

比如这个红色信号,我们就可以看作是多个蓝色正弦波在垂直向量上的叠加。其中频率最小,电压最大的那个蓝色正弦波称之为基波,频率为基波2倍的蓝色正弦波称之为2次谐波。同理,频率为基波3倍的蓝色正弦波称之为3次谐波,以此类推。

这里,每个被分出来的蓝色信号都有不同的频率,每个信号有不同的电压值。如果我们把这些信号的频率作为X轴,电压值作为Y轴,就会是下面这样:

如下图红色直方图就是对示波器的校准方波进行FFT(快速傅里叶变换)以后的样子。从红色直方图中可以看出,频率为0Hz的信号成分电压为0,代表该信号不含有直流成分。而第一根红线就是该信号的基波,其频率为1KHZ,幅值为896.6mV。通过X轴光标X1和X2的差值,我们发现第五条直线的频率为9KHz,是基波的9倍,那就是九次谐波。通过Y轴光标Y1和Y2的差值,我们可以得知该次谐波的幅值为104mv。

那么如何计算该次谐波的含量呢?给出公式:

某次谐波的含量 = 某次谐波的大小 ÷ 整个波形的均方根值 x 100%

用这个方法,我们来计算一下一个1MHz方波的7次谐波电压含量。

如图所示,黄色是频率为1MHz,有效值为2.369V的方波,红色是FFT(线)后的直方图。该基波的频率为1MHz,光标框选出来的谐波频率为7MHz,即第七次谐波,其电压值为188mV。

所以该信号第七次谐波含量为(0.188 ÷ 2.369)X 100% ≈ 7.936%

作者: 电子小面包, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3899429.html

版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!

文章评论0条评论)

登录后参与讨论
相关推荐阅读
电子小面包 2021-11-16 16:06
数字示波器的自动(自动设置和自动量程)详解
示波器的自动功能主要是指示波器的自动设置和自动量程,注意和触发当中的自动触发不是一回事,不要搞混淆了。有些示波器使用很熟练的人也许会说,自动功能只适合示波器小白用,自己从来不用。诚然,示波器自动功能的...
电子小面包 2021-10-26 14:36
测量示波器电流探头的传播延迟时间
示波器标配的探头只能测量电压,事实上示波器本身也是只能测量电压的。如果要测量电流,就必须选用电流探头,而电流探头实际上也是将电流信号转换成了电压信号传输给了示波器,相当于是一个传感器。选用电流探头要注...
电子小面包 2021-10-14 15:28
示波器的高低通数字滤波功能和硬件带宽限制
示波器的作用是把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,越优秀的示波器肯定越能还原信号真实的样子,我们肯定不希望看到的信号是被“美颜”过的。然而,在实际测量中,硬件电路中的噪声是无法避免的,有的时候噪声...
电子小面包 2021-07-06 14:57
示波器触发的作用及原理讲解
要了解示波器的触发,我们首先就要明白示波器的触发有什么作用。我们来看当前示波器处于运行状态,示波器捕获的是一个正弦波,它看起来似乎是禁止不动的,我们将画面放大观察,就可以发现其实波形是在不断变化的,只...
电子小面包 2021-06-21 17:15
示波器测量的各个值代表的具体含义是什么
波器的测量项里有各种各样的测试项目,比如周期、频率、上升时间、下降时间、延时、正负占空比、正负脉宽、突发脉宽、相位、峰峰值、幅值、高低值、最大最小值、均方根、C均方根、平均值、C平均值等。那么这些测试...
广告
我要评论
0
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
广告
关闭 热点推荐上一条 /3 下一条