[发明专利]一种总谐波失真测量方法和系统

说明书

本发明公开了一种总谐波失真测量方法和系统，包括：采集输入信号，将输入信号与预设基准电压叠加；对输入信号的幅度进行判断，基于输入信号的幅度，对输入信号进行不同倍数的放大；将放大后的输入信号整形为矩形波信号，通过所述矩形波信号的上升沿时间差T确定采样频率；对采样信号进行快速傅里叶变换转化成信号频谱；基于所述信号频谱基波及高次谐波的幅度值，计算并输出失真度、基波及各谐波分量的归一化幅值。在一定程度提高相对精度，降低采样的量化误差，通过获取信号频率，计算出合适的采样频率与采样时间，使得采集值在傅里叶变换之后的频谱信号更接近原始信号，减小失真率误差。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种总谐波失真测量方法和系统。

背景技术

在当今互联网时代，随着多媒体以及虚拟实体的不断发展，通信领域已经成为了推进社会的核心板块。总谐波失真Total Harmonic Distortion，THD，是在音频传输过程中常见的信号干扰现象之一，主要是输入信号由于接收电路振荡等其他原因产生二次以上的谐波分量，原信号叠加带来的一系列影响。因此，THD已经成为了目前通信领域中信息传输性能的重要指标之一，在一定意义上反映的是谐波信号之间的关系，决定了通信内容的准确度。

现有技术的谐波失真测量方式通常是将输入信号经过三极管两极放大电路输出，经单片机控制的模拟开关自动控制输出，经过电位抬升电路，进入单片机，并在单片机内部进行DA采样并运行FFT算法，测量由信号源产生的正弦波、三角波、方波的总谐波失真度，并对输入的正弦信号进行顶部失真、底部失真、双向失真、交越失真类型判断，目前现有的各类测量装置不经结构复杂、成本较高、测量高时延、而且存在采样频率不准确或者采样频率幅度适应度差导致谐波失真测量误差累积的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的谐波失真测量方式存在结构复杂、成本较高、测量高时延并在存在采样频率不准确或者采样频率幅度适应度差导致谐波失真测量误差累积的问题，提供一种采用高响应、高精度、低时延的总谐波失真测量方法和系统，提高采样频率幅度，降低测量误差，简化总谐波失真测量系统的结构复杂度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种总谐波失真测量方法，包括：

(1)采集输入信号，将输入信号与预设基准电压叠加；

(2)对输入信号的幅度进行判断，基于输入信号的幅度，对输入信号进行不同倍数的放大；

(3)将放大后的输入信号整形为矩形波信号，通过所述矩形波信号的上升沿时间差T确定采样频率；

(4)对采样信号进行快速傅里叶变换转化成信号频谱；

(5)基于所述信号频谱基波及高次谐波的幅度值，计算并输出失真度、基波及各谐波分量的归一化幅值。

提高输入信号幅度能在一定程度提高相对精度，降低采样的量化误差，通过获取信号频率，计算出合适的采样频率与采样时间，使得采集值在傅里叶变换之后的频谱信号更接近原始信号，减小失真率误差。

作为优选，所述通过所述矩形波信号的上升沿时间差T确定采样频率包括：

捕捉所述矩形波信号的上升沿时间差T，多次测量求出平均值Td，利用f＝1/Td求出基波频率f，根据所述基波频率的倍数确定采样频率。通过输入信号的信号频率计算出合适的采样频率，使得该采样信号转化的频谱信号更接近原始信号，减小失真率，进一步降低误差。

作为优选，所述基于输入信号的幅度，对输入信号进行不同倍数的放大包括：

将输入信号的幅度由小到大分为若干等级，每个等级分别对应一种放大倍数，所述放大倍数值随信号幅度的增大而减小。在不同幅度的输入信号的条件下，采用灵敏的分段放大方式提高信号的测量精度。

一种总谐波失真测量系统，包括放大模块：对输入信号的幅度进行判断，基于输入信号的幅度，对输入信号进行不同倍数的放大，输出放大后的输入信号；