功率分析儀詳解：諧波測量的解析(2)
上次介紹了FFT的一些基礎(chǔ)定義，以及PA6000功率分析儀與示波器的FFT的功能差異。如果大家想要了解更多的DFT以及FFT的介紹，可以參考《ZDS2000示波器FFT性能分析》這篇文章,里面詳細介紹了采樣率、FFT點數(shù)、頻率分辨率等定義，我們后續(xù)的介紹都是基于這篇文章中描述的FFT原理來進行延伸的。
從《ZDS2000示波器FFT性能分析》里可以知道，不同的采樣率，不同的FFT點數(shù)會產(chǎn)生不同的頻率分辨率，而不同的頻率分辨率，會引起不同的諧波測量結(jié)果！同一個被測信號，用不同的頻率分辨率去計算FFT，得到的諧波測量結(jié)果是不一樣的，為什么呢？我們知道信號在通過非線性元件的時候都會發(fā)生混頻，我們測試的信號肯定是經(jīng)過很多非線性元件的，所以都會經(jīng)過多次混頻，混頻后的結(jié)果是，信號的的頻譜里面布滿了各種各樣的雜散和諧波，而FFT運算一般都會有頻譜泄露及柵欄效應(yīng)，不同的頻譜分辨率，就會有不同的頻譜泄露及柵欄效應(yīng)，所以測量出來的諧波都不一樣，THD也是不一樣的。
大家知道計算諧波的第一步是FFT，那計算完FFT后，又如何得出所需要的諧波？
最簡單最直接的方式是對應(yīng)頻點的有效值。當(dāng)然有簡單的方式，肯定也有復(fù)雜的方式，這個我們后面再介紹。
整流：將輸入交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號
| PLL源的基波頻率 | 采樣率（S/s） | 相對FFT數(shù)據(jù)長度的窗口寬度（基波頻率） | 最大諧波分析次數(shù) | 采樣點數(shù) |
|---|---|---|---|---|
| 10~20Hz | f×3200 | 3 | 128 | 9600 |
| 20~40Hz | f×1600 | 6 | 128 | 9600 |
| 40~55Hz | f×960 | 10 | 128 | 9600 |
| 55~75Hz | f×800 | 12 | 128 | 9600 |
| 75~150Hz | f×480 | 20 | 128 | 9600 |
| 150Hz~440Hz | f×320 | 30 | 128 | 9600 |
| 440Hz ~1.1KHz | f×160 | 60 | 80 | 9600 |
| 1.1KHz~2.6KHz | f×80 | 120 | 40 | 9600 |
到此我們就可以清楚的知道，同一個信號用不同的儀器測量諧波，因為測量參數(shù)的不一樣，測量出來的諧波結(jié)果會存在差異，這個差異的大小不單單與測量參數(shù)有關(guān)，與被測信號類型也有關(guān)，比如正弦波信號差異會少一些，方波或PWM波信號差異會很大（可能差幾十倍?。?。所以我們測試前要先了解測試儀器的FFT計算參數(shù)：采樣率、FFT點數(shù)、頻率分辨率。
?PA6000常規(guī)諧波/諧波/IEC諧波
| 常規(guī)模式諧波 | 諧波模式諧波 | IEC模式諧波 | |
|---|---|---|---|
| 輸入信號 | 寬帶寬(0.5Hz-100KHz) | 10Hz-2.6kHz | 50Hz或60Hz |
| FFT點數(shù) | 4000 | 9600 | 9600 |
PA6000有多種諧波測量模式，包括常規(guī)模式諧波、諧波模式諧波、IEC模式諧波，還有獨立的FFT模式。從上表可以看出，就是PA6000在不同的諧波測量模式下，參與FFT運算的點數(shù)都是不一樣的，從測量的輸入信號范圍不一樣，也可以猜測出，采樣率也是不一樣的。這些不一樣，也就表明了就算同一款儀器，不同的諧波測量模式測出的諧波結(jié)果也是不一樣的。這就引入兩個問題，為什么要這么多的諧波測量模式？那個更準(zhǔn)確呢？這里就涉及到諧波正確應(yīng)用的方法問題，我們下次再介紹。
PA6000值得你擁有！
下一次具體介紹諧波正確應(yīng)用的方法和諧波測量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以及多路FFT的應(yīng)用意義，敬請關(guān)注。
