失真度基础知识
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失真度测量仪测量结果的不确定度研究与评定作者:李凡张宁孙景斌王穆涵来源:《品牌与标准化》2022年第04期【关键词】失真度测量仪;失真度;电压;不确定度1 失真度概述1.1 失真度的概念及定义用一个未经放大器放大前的信号与经过放大器放大后的信号作比较,被放大的信号与原信号之比的差别称为失真度,其单位为百分比。
失真的类型有谐波失真、互调失真、相位失真等。
我们通常所说的失真度为总谐波失真。
信号系统中的失真度为全部谐波能量与基波能量之比的平方根值。
1.2 失真度测量的意义在无线电电子工程及计量测试中,失真度是一个常见的测试项目,涉及面相当广泛。
除了通信、广播、电声、电视等领域外,电力、石油、地质、地震,以及各类传感器等非电量的电测部门也离不开失真的计量测试。
通信、广播、电声、电视等领域测量失真度的目的在于提高保真度,确保信号可以被真实清晰地传送。
为此,可以通过失真度的测试来检查设备的性能,从而改进设计,还可以根据客观的需要来测定设备的该项性能指标。
1.3 失真度测量仪介绍失真度测量仪,也称为失真度分析仪,在无线电、电子计量及电测领域里被广泛应用,其主要对信号及系统的非线性谐波失真进行测量。
非线性失真的测量方法主要有基波抑制法、谐波分析法和频谱分析法等。
失真度测量仪大多是采用基波抑制法,其基本原理是先测出被测信号(包括基波在内)的总电压U,再将被测信号经过基波抑制电路除去其基波分量,得出各次谐波的总电压Ux。
将两次测出的读数相比,即得出非线性系数(Ux/U)。
失真度测试仪就是利用这种原理构成的,可以直接读出非线性失真系数(或称失真度)。
2 测量概述2.1 测量依据校准失真度测量仪应依据JJF 1852—2020《失真度测量仪校准规范》。
2.2 环境条件温度:18~28 ℃;相对湿度:小于80%;电源要求:(220±11)V,(50±1)Hz;无影响仪器设备正常工作的电磁干扰和机械振动。
模块6 收音机性能参数测试单元3:能力提升,失真度仪框图原理教学目标专业能力:1、熟悉失真度仪的分类;2、掌握失真度仪的操作;3、。
掌握失真度仪电路结构及原理框图。
方法能力:1、资料查询、应用能力;2、工作中发现问题、解决问题的能力。
社会能力:1、分工合作能力2、语言沟通能力教学内容1、失真度仪操作步骤、使用方法及技术参数;2、仪器的设置、布局、连线;3、会用失真度仪检测收音机的失真度;4、失真度仪的工作原理介绍。
重点失真度仪的基本组成、工作原理与应用;整机调整及噪声测试。
难点失真度仪工作原理的认知。
教学设计教学方法演示法、实习法教学场所与条件多媒体教室、理实一体多媒体教室阶段行为步骤(内容)教学手段时间资讯明确任务:收集仪器设置、布局、连线及失真度仪噪声测试的相关资料问题导向法计划讨论教学重点、难点;确定失真度仪测试噪声的方法及测试点小组讨论确定该项目工作计划决策分组展示初步方案,相互讨论、修改方案;教师分析、答疑;根据学生、教师共同点评,修订、确定最终测试方案。
集中讨论讲授法实施观察学习失真度仪的操作步骤与应用方法;学习测试收音机的失真度;归纳总结,完成引导问题相关联工作任务;总结应用失真度仪在测试收音机噪声时应注意的问题。
学生自主完成检查电路连接是否正确;分析收音机电路可能出现的噪声情况。
学生自主完成评价汇报学习、实验心得;对任务完成情况,进行自我评价与教师评价。
学生自评、小组互 评、教师评价单元3:失真度仪的组成及工作原理 1. 常用的失真度测量仪类型几种常用的失真度测量仪,如表6-1所示。
从表中可以看出,失真度测量仪的主要技术性能,就是看它的频率范围和能够测的失真度范围。
表中所示有的型号的失真度测量仪叫“点频失真仪”。
“点频”是指在某一个频率时,输出信号的失真情况,因此这种仪器测的失真度就不是某段频率范围了。
从表中还可以发现,“立体声失真度测量仪”所选的“点频”为什么只有400Hz 和lkHz 这几个频率呢?这是因为人耳对该频率及其附近的频率较敏感。
调制失真度计算
调制失真度是指在信号传输过程中,信号的失真程度。
它是衡量信号质量的一个重要指标,尤其在音频和视频传输领域中应用广泛。
调制失真度的计算方法通常采用均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)或峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)等指标。
其中,RMSE是指原始信号与接收信号之间的差值平方的平均值的开方,而PSNR则是用原始信号的最大可能值除以RMSE的值再乘以10,可用于衡量信噪比的大小。
为了准确计算调制失真度,需要对信号的采样率、量化精度、码率等参数进行合理的设置,同时还需要考虑信号传输的通道噪声、抖动等因素对信号的影响。
在实际应用中,调制失真度的计算可以通过各种软件工具和硬件设备来实现,例如专业的音频和视频处理软件、信号分析仪器等,这些工具和设备可以提供准确和实时的调制失真度计算结果,为调试和优化信号传输系统提供重要参考。
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音响技术基础知识音响技术是一门涉及声学、电学、电子学等多个领域的综合性学科,它旨在为人们提供高质量的声音重现。
对于音响爱好者或者从事相关行业的人来说,掌握音响技术的基础知识是非常重要的。
一、声音的基本概念声音是由物体振动产生的机械波,通过空气等介质传播到人耳,引起听觉感受。
声音的主要特性包括频率、振幅和波形。
频率决定了声音的音调,单位是赫兹(Hz)。
人耳能够听到的声音频率范围大约在 20Hz 到 20kHz 之间。
低于 20Hz 的称为次声波,高于20kHz 的称为超声波。
振幅则决定了声音的响度,也就是音量的大小。
振幅越大,声音越响亮;振幅越小,声音越轻柔。
波形决定了声音的音色,不同的乐器和发声体产生的波形不同,从而形成了各具特色的音色。
二、音响系统的组成一个完整的音响系统通常包括音源、放大器、扬声器和连接线材等部分。
音源可以是 CD 播放器、数字音乐播放器、蓝牙接收器等,负责提供音频信号。
放大器的作用是将音源输出的微弱信号进行放大,以驱动扬声器发声。
放大器分为前级放大器和后级放大器,前级主要用于对信号进行处理和调节,后级则负责提供强大的功率输出。
扬声器是将电信号转换为声音的关键部件。
常见的扬声器类型有动圈式、静电式、带式等。
扬声器的性能参数包括频率响应、灵敏度、阻抗等。
连接线材则用于连接各个音响设备,保证信号的传输质量。
优质的线材能够减少信号损失和干扰。
三、音响设备的参数1、频率响应频率响应是指音响设备能够重放的声音频率范围以及在各个频率上的响应特性。
理想的频率响应应该是平坦的,能够准确重现各种频率的声音。
2、灵敏度灵敏度表示扬声器在输入一定功率的信号时所产生的声压级。
灵敏度越高,扬声器在相同输入功率下发出的声音越大。
3、阻抗阻抗是指音响设备对交流电流的阻碍作用。
一般来说,扬声器的阻抗有4Ω、8Ω 等常见值。
放大器的输出阻抗应与扬声器的阻抗匹配,以获得最佳的性能。
4、失真度失真是指音响设备输出的信号与输入信号相比发生的变化。
模拟电子技术基础知识功率放大器的失真原因与校正技术研究功率放大器在模拟电子技术中扮演着重要的角色,用于放大信号的功率。
然而,功率放大器在实际应用中常常存在着失真问题,这会对信号的准确传输产生负面影响。
本文将探讨功率放大器的失真原因以及现有的校正技术。
一、功率放大器的失真原因1. 非线性失真功率放大器的核心特性是将输入信号的幅度放大到期望的输出幅度。
然而,在高功率放大的过程中,放大器可能会表现出非线性的响应特性,使得输出信号的波形畸变。
这种失真是由于非线性元件(如晶体管等)的非线性特性引起的。
2. 失真源的存在功率放大器系统中,除了放大器本身,还会引入其他部件和电路,如滤波器、耦合电容等。
这些元件可能会引入各种失真,例如相位失真、频率失真等。
3. 热失真功率放大器在工作时会产生大量的热量,这可能导致器件温度的升高。
由于器件的特性随温度变化,因此功率放大器的性能可能受到热失真的影响。
热失真可能导致输出信号的频率响应变化、失真增加等问题。
二、功率放大器失真的校正技术为了解决功率放大器的失真问题,现有的技术提出了多种校正方法,以下为几种常见的校正技术。
1. 反馈校正技术反馈校正技术是一种常见且有效的失真校正方法。
该方法通过引入反馈路径,将输出信号与输入信号进行比较,并将误差信号反馈给放大器的控制电路。
通过调节控制电路来减小失真,使输出信号更接近于输入信号。
2. 预失真技术预失真技术是一种通过预先对输入信号进行处理的方法来减小功率放大器的失真。
该方法通过在输入信号上添加补偿信号,使得放大器对输入信号的非线性响应得到补偿。
预失真技术需要对放大器进行精确建模,以便生成适当的补偿信号。
3. 自适应校正技术自适应校正技术是一种根据实时信号和系统状态对放大器进行动态调整的方法。
该技术基于反馈机制,通过在放大器中引入传感器和自适应算法,实现对失真的实时监测和修正。
自适应校正技术能够根据不同的工作条件和环境自动调整,提高系统的稳定性和性能。
失真函数的定义和主要形式是什么
失真函数(也称失真度或失真度函数)用来衡量一个信号经过处理后失真的大小。
失真函数定义为一个非负函数,它描述了两个信号之间的失真程度,通常用失真度的百分比表示。
失真函数的主要形式有两种:
1. 绝对失真度函数:绝对失真度函数指的是两个信号之间的失真程度,通常用失真度的百分比表示。
如果信号a经过处理后变成了信号b,那么它们的失真函数为d(a,b),则失真度为d= d(a,b)/a。
2. 相对失真度函数:相对失真度函数指的是两个信号之间的相对失真程度,通常也用失真度的百分比表示。
如果信号a经过处理后变成了信号b,那么它们的相对失真函数为
DR(a,b)=(d(a,b)-dmin)/(dmax-dmin),其中d(a,b)是信号a和信号b之间的失真度,dmin是最小失真度,dmax是最大失真度。
[编辑本段]谐波失真简介谐波失真(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。
[编辑本段]谐波失真解析总谐波失真指音频信号源通过功率放大器时,由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。
谐波失真是由于系统不是完全线性造成的,我们用新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。
例如,一个放大器在输出10V的1000Hz时又加上Lv的2000Hz,这时就有1 0%的二次谐波失真。
所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。
一般说来,10 00Hz频率处的总谐波失真最小,因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。
但总谐波失真与频率有关,因此美国联邦贸易委员会于1974年规定,总谐波失真必须在20~20000Hz的全音频范围内测出,而且放大器的最大功率必须在负载为8欧扬声器、总谐波失真小于1%条件下测定。
国际电工委员会规定的总谐波失真的最低要求为:前级放大器为0.5%,合并放大器小于等于0.7%,但实际上都可做到0.1%以下:FM立体声调谐器小于等于1.5%,实际上可做到0.5%以下;激光唱机更可做到0.01%以下。
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。