Измерение полного гармонического искажения

В этом примере показано, как измерить полное гармоническое искажение (THD) синусоидального сигнала. В примере используется следующий сценарий: производитель звуковых динамиков утверждает, что динамик модели A производит менее 0,09% гармонических искажений при частоте 1 кГц со входом 1 вольт. Гармоническое искажение измеряется относительно основного (THD-F).

Предположим, вы записываете следующие данные, полученные при включении громкоговорителя с тональным сигналом 1 кГц при напряжении 1 В. Данные отбирают при 44,1 кГц для анализа.

Fs = 44.1e3;
t = 0:1/Fs:1;
x = cos(2*pi*1000*t)+8e-4*sin(2*pi*2000*t)+2e-5*cos(2*pi*3000*t-pi/4)+...
    8e-6*sin(2*pi*4000*t);

Получение полного гармонического искажения входного сигнала в дБ. Укажите, что при вычислении THD используются шесть гармоник. Это включает основную частоту 1 кГц. Введите частоту дискретизации 44,1 кГц. Определите частоты гармоник и их оценки мощности.

nharm = 6;
[thd_db,harmpow,harmfreq] = thd(x,Fs,nharm);

Функция thd выводит полное гармоническое искажение в дБ. Преобразуйте измерение из дБ в процент для сравнения значения с заявками производителя.

percent_thd = 100*(10^(thd_db/20))

percent_thd = 0.0800

Полученное значение указывает на правильность утверждений производителя о THD для модели динамика A.

Дополнительные сведения можно получить, изучив мощность (дБ) отдельных гармоник.

T = table(harmfreq,harmpow,'VariableNames',{'Frequency','Power'})

T=6×2 table
    Frequency     Power 
    _________    _______

       1000      -3.0103
       2000      -64.949
       3000       -96.99
       4000      -104.95
     4997.9       -306.1
     5998.9      -310.62

Суммарное гармоническое искажение составляет приблизительно $$-\mathrm{}62$$ дБ. Если вы изучите мощность отдельных гармоник, вы увидите, что основной вклад происходит от гармоники на 2 кГц. Мощность на 2 кГц приблизительно на 62 дБ ниже мощности основного. Остальные гармоники не вносят существенного вклада в полное гармоническое искажение. Кроме того, синтезированный сигнал содержит только четыре гармоники, включая основную. Это подтверждается таблицей, которая показывает большое снижение мощности после 4 кГц. Поэтому повторение вычисления только с четырьмя гармониками существенно не меняет суммарное гармоническое искажение.

Постройте график спектра сигнала, отобразите полное гармоническое искажение на заголовке рисунка и аннотируйте гармоники.

thd(x,Fs,nharm);

См. также

thd

Связанные темы

• Анализ гармонических искажений