在非正弦的周期性振蕩中,包含基波和諧波。和該振蕩周期相等的正弦波分量稱為基波分量。相應(yīng)于這個周期的頻率稱為基波頻率。頻率等于基波頻率的整倍數(shù)的正弦波分量稱為諧波。
一個周期信號可以通過傅里葉變換分解為直流分量c0和不同頻率的正弦信號的線性疊加:
其中,cm表示m次諧波的幅值,其角頻率為mω,初始相位為φm,其有效值為cm/√2。
當m=1時,為基波分量的表達式,其角頻率為ω,初始相位為φ1,其方均根值c1/√2稱為基波有效值。
ω/2π為基波分量的頻率,稱為基波頻率,基波分量的頻率等于交流信號的頻率。而m次諧波的頻率為基波頻率的整數(shù)倍(m倍)。
當信號的諧波頻率與基波頻率差距較大時,即信號的低次諧波含量較小,主要為高次諧波時,可以通過低通濾波的方法將高次諧波濾除,剩下就是信號的基波,采用均值檢波表、峰值檢波表和真有效值檢波表均可測量其有效值,測量結(jié)果近似等于基波有效值。
當信號頻譜較復(fù)雜時,尤其是低次諧波含量較大時,很難用濾波的方法將基波準確分離,一般先用交流采樣獲取離散時間信號序列,再用離散傅里葉變換(DFT或FFT)對其進行傅里葉展開,即可求得基波有效值。各種諧波分析儀和寬頻功率分析儀(變頻功率分析儀、高精度功率分析儀等)等設(shè)備均可測量適用頻率范圍內(nèi)交流信號的基波有效值。上述儀器除了測量電壓、電流的基波有效值之外,還具備功率測量及諧波測量功能。
圖. 可測量基波分量有效值的WP4000變頻功率分析儀
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