谐波测量基本原理
tdlas 二次谐波原理
tdlas 二次谐波原理
TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱技术）是一种利用可调谐激光器的窄线宽和激光波长随电流和温度的改变而变化的特性，实现分子的吸收线精准测量的技术。
它结合波长调制技术和锁相放大器，提取与气体浓度有关的谐波信号。
在提取的谐波信号中，偶次谐波的峰值位于吸收线中心位置，信号输出较大，且低次谐波幅值明显大于高次谐波幅值，因此一般采用二次谐波信号反演气体浓度。
TDLAS的二次谐波原理基于气体分子对激光的吸收和散射效应。
当强度为
I0的一束光穿过一定浓度的某种气体的吸收池时，气体分子会对光进行吸收，导致透射光强It减小。
根据Lambert-Beer定律，透射光强It与原始入射
光强I0、气体吸收后的透射光强、气体在频率v处的吸收截面、气体浓度以及气体吸收的光程长度有关。
通过测量透射光强It和原始入射光强I0，可
以计算出气体的浓度。
TDLAS技术具有高灵敏度、高精度和高选择性的优点，被广泛应用于气体
浓度的测量和气体成分的分析。
通过调整激光器的波长和调制频率，可以实现对不同气体成分的测量和分析。
谐波工作原理
谐波⼯作原理谐波⼯作原理1.什么是电⼒谐波理想上，电⼒系统只供应纯基波成份之⽆污染正弦波形，其电源频率仅50Hz（或60Hz）。
但现代诸多⼯业或信息设备均为⾮线性负载，其负载电流波形并⾮纯正弦波，畸变的波形中可被分析出许多整数倍于基波频率的成份，这些基频以外之交流周期性波形即称为谐波。
若其频率为基波的n倍，则称之为n次谐波，如250 Hz为50 Hz的5倍则称为5次谐波。
1其中K1为基波成份之有效值Kn为各谐波成份之有效数值（n分别为2, 3…）K1 is rms of fundamental wave.Kn is rms of each single harmonic. (n = 2, 3 …)欲表⽰某单⼀谐波之污染量，则可采⽤Single harmonic distortion can show as belowSHDn(%) = Kn ? 100%K12.电⼒谐波的影响当谐波严重污染电⼒系统时，除影响系统供电品质外，亦可能破坏电⼒设备或影响设备之正常运转，如功因改善电容器打穿，变压器及电缆过载或绝缘破坏等事故；当电⼒系统中电压闪烁污染严重时，会造成⽇光灯或⽩炽灯等灯具光度的闪变，使⼈的眼睛产⽣不舒适感觉；当三相负载严重失衡时，造成三相电压不平衡导致感应马达线圈异常过热，或⼲扰邻近计算机，导致荧光幕扭曲；当雷击或开关、电容器切换时引起之瞬时突波，可能使电⼒设备因过电压或过电流⽽发⽣故障；当雷击、盐害或⼈为与天灾引起之事故，导致系统电压骤降（Voltage sags）与骤升（Swell），可能造成电⼒设备⽋压或过压，导致保护电驿动作，造成电⼒中断。
故电⼒品质测量分析与改善技术之研究为当今各国电⼒公司与⼯业界⼯作之重点。
谐波存在电⼒系统中将可能引起若⼲问题：The effect of harmonic could cause many problems：系统或负载过电压、过电流System or load over-voltage, over-current.因集肤效应因⽽引起的电缆温升破坏及严重降压Because of skin effect, the temperature of wire cable rise and serious voltage step down. 变压器马达及发电机等的铜损、铁损增加⽽过温The copper and iron lost of transformer, motor and generator cause temperature rise.开关设备及电驿异常跳脱The break and reply unusual trip.⾃动控制设备及计算机运作异常Automatic control system and computer unusual operate.共振放⼤导致电容器破坏Resonance causes capacitor burn.计量仪表误差扩⼤Accurate Instrument measures error.感应磁场造成电话⼲扰Magnitude field interferes with phone system.电压波形失真及功因低落Voltage distortion and power factor la3.谐波管制的相关规范由于谐波污染严重影响供电系统以及其它外围设备，因此相关法规亦对电压及电流谐波失真加以限制，分别可参阅IEC 1000-3-2，IEC 1000-3-4及IEEE 519-19924.如何改善谐波整流（转换）设备之功率因⼦（Power factor）改善包含相位失真（Displacement component）与波形失真（Distortion component）两部份，前者为虚功改善，后者为谐波改善。
毕业论文《电力系统谐波的检测》
摘要随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。
由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。
谐波是目前电力系统中最普遍现象，是电能质量的主要指标。
电力系统谐波是电能质量的重要参数之一，随着电力电子技术的发展，大量的非线性负载和各种整流设备被广泛的应用于各行各业，使电网谐波含量大大增加，电能质量下降。
谐波给供电众业的安全运行和经济效益带来了巨大影响。
所以，抑制谐波污染、改善供电质量成为迫切需要解决的问题。
因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。
对电力系统谐波的治理，需要电力部门和用户共同参与。
一方面，用户需要电力部门公共电网电能质量能确保用户正常生产用电；另一方面，电力部门也要求用户的生产用电不影响公共电网的正常供电，特别是对于一些会对公必电网电能质量造成睡大影响的大型用户，从源头上进行电能质量的治理是必须的。
本文介绍了谐波的概念、检测及危害，详细介绍了谐波产生的来源于，电力系统中的谐波来自电气设备。
也就是说来自发电设备和用电设备。
同时介绍了谐波的危害，包括对电网运行和用电设备的危害，还包括对继电保护和自动装置的影响。
为了有效补偿负荷产生谐波电流，首先对谐波的成分有精确认识，因而需要实时检测负载电流中的谐波。
本文着重介绍了基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量的理论。
进而研究了电力系统谐波的抑制措施，消除或抑制谐波的对策,可以有效地减小谐波对电网的影响，以消除和防止谐波的影响。
关键词：电力系统谐波；危害；p、q检测方法,；ip、iq检测方法目录摘要 (I)目录 (I)第1章绪论 (3)1.1 谐波的提出及意义 (3)1.2国内外研究状况及进展 (4)1.2.1国外研究现状 (4)1.2.2国内研究现状 (6)1.3本文主要研究的内容 (7)第2章电力系统谐波的分析 (8)2.1 谐波的基本概念 (8)2.1.1 谐波的定义 (8)2.1.2 电力系统谐波的表达式 (8)2.1.3 电力系统谐波的标准 (9)2.2 电力系统谐波的产生 (10)2.3 电力系统谐波的危害 (12)2.3.1 对电机的危害 (12)2.3.2对变压器的危害 (12)2.3.3 对线路的危害 (13)2.3.4 对电容器的影响 (13)2.3.4 对继电保护、自动装置工作的影响 (14)2.3.5 对其通信系统的影响 (14)2.4 本章小结 (14)第3章电力系统谐波的检测 (16)3.1谐波检测的几种方法比较 (16)3.2基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量 (18)3.2.1 瞬时有功功率和瞬时无功功率 (18)3.2.2 瞬时有功电流和瞬时无功电流 (20)3.2.3 基于瞬时无功功率的p、q检测方法 (21)3.2.4 基于瞬时无功功率的ip、iq检测法 (22)3.2.5 检测示例 (24)3.3本章小结 (26)结论 (27)参考文献 (28)附录1 (29)附录2 (32)致谢 (337)燕山大学毕业论文评审意见表 (38)个人简介 (40)第1章绪论1.1 谐波的提出及意义“谐波”一词起源于声学。
二次谐波法
二次谐波法二次谐波法是一种用于研究物质性质的实验方法，通过观察和记录二次谐波信号来分析材料的非线性光学特性。
在这篇文章中，我们将介绍二次谐波法的原理、应用和实验步骤。
二次谐波法基于非线性光学效应，即光的能量在介质中传播时，会与介质分子发生相互作用，导致光的频率发生变化。
二次谐波信号的产生是通过光的二次谐波效应，即将一个光波分裂成两个频率相等的光波。
在实验中，我们首先需要一个激光器作为光源，激光器可以产生单色、相干的光束。
然后，将激光束通过一个透明的非线性晶体或介质样品，这个样品具有二次非线性光学效应。
当激光束通过样品时，部分光子会与样品中的分子相互作用，产生频率为原始光的二倍的光子。
这些二次谐波光子会被收集并进一步分析。
为了观察和记录二次谐波信号，我们通常使用一个光谱仪或者一个二次谐波发生器。
光谱仪可以将光的不同频率分离开来，并通过探测器将其转换为电信号。
二次谐波发生器则可以将二次谐波信号转换为可见光，并通过摄像机或其他成像设备进行观察和记录。
二次谐波法在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，二次谐波法可以用来研究材料的非线性光学性质，例如材料的非线性折射率、非线性吸收系数等。
这些性质对于光学器件的设计和制造非常重要。
在生命科学中，二次谐波法可以用来研究生物分子的结构和功能，例如蛋白质的二级结构和分子运动等。
在进行二次谐波实验时，需要注意一些实验步骤和注意事项。
首先，要保证实验环境的稳定性，例如温度、湿度等。
其次，要选择合适的样品和光源，以及适当的检测器和分析设备。
在实验过程中，要注意安全，避免直接接触激光束和二次谐波信号。
二次谐波法是一种非常有用的实验方法，可以用于研究材料的非线性光学性质。
通过观察和记录二次谐波信号，我们可以了解材料的非线性响应和光学特性。
这种方法在材料科学和生命科学等领域有广泛的应用，并为相关研究提供了重要的实验手段。
希望通过这篇文章的介绍，读者对二次谐波法有更深入的理解和认识。
谐波原理及治理方法
谐波原理及治理方法一、1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道理是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波原理
线性负载，例如纯电阻负载，其工作电流的波形与输入电压的正弦波形完全相同，非线性负载，例如斩波直流负载，其工作电流是非正弦波形。
传统的线性负载的电流/电压只含有基波(50Hz)，没有或只有极小的谐波成分，而非线性负载会在电力系统中产生可观的谐波。
谐波与电力系统中基波叠加，造成波形的畸变，畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。
非线性负载产生陡峭的脉冲型电流，而不是平滑的正弦波电流，这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变，形成谐波分量，进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。
计算机是此类非线性负载之一，象绝大多数办公室电子设备一样，计算机装有一个二极管/电容型的供电电源，这类供电电源仅在交流正弦波电压的峰值处产生电流，因此产生大量的三次谐波电流（150Hz）。
其它产生谐波电流的设备主要有：电动机变频调速器，固态加热器，和其他一些产生非正弦波变化电流的设备。
荧光灯照明系统也是一个重要的谐波源，在普通的电磁整流器灯光电路中，三次谐波的典型值约为基波（50Hz）值的13%-20%。
而在电子整流器灯光电路中，谐波分量甚至高达80%。
非线性负载所产生的谐波电流会影响电力系统的多个工作环节，包括变压器，中性线，还有电动机，发电机和电容器等。
谐波电流会导致变压器，电动机和备用发电机的运行温度(K参数)严重升高。
中性线上的过电流（由谐波和不平衡引起）不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会在三相变压器线圈中产生环流，导致变压器过热。
无功补偿电容器会因电网电压谐波畸变而产生过热，谐波将导致严重过流；另外，电容器还会与电力系统中的电感性元件形成谐振电路，这将导致电容器两端的电压明显升高，引致严重故障。
照明装置的启辉电容器对于由高频电流引起的过热也是十分敏感的，启辉电容器的频繁损坏显示了电网中存在谐波的影响。
谐波还会引起配电线路的传输效率下降，损耗增大，并干扰电力载波通讯系统的工作，如电能管理系统（EMS）和时钟系统。
谐波测量方法综述
电力系统谐波测量方法综述引言：20世纪70年代以来，随着电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波污染状况及危害程度呈急剧上升趋势。
由于电力电子装置所产生的谐波污染问题是阻碍电力电子技术发展的重大障碍，无法回避,且谐波污染对电力系统存在严重的危害，准确地掌握电网中的谐波成分对于电力系统的安全、经济运行具有重要的意义。
谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，也是研究分析谐波问题的出发点和主要依据。
谐波测量的主要作用有：(1)鉴定实际电力系统及谐波源用户的谐波水平是否符合标准的规定，包括对所有谐波源用户的设备投运时的测量。
(2)电气设备调试、投运时的谐波测量，以确保设备投运后电力系统和设备的安全及经济运行。
(3)谐波故障或异常原因的测量。
(4)谐波专题测试，如谐波阻抗、谐波潮流、谐波谐振和放大等。
现有的谐波分析方法主要有快速傅立叶变换，p、q分解法以及基于瞬时无功功率理论的虚实功率合成法，小波、人工神经网络以及支持向量机等方法，本文分析了个方法的优缺点并在其基础上作了验证。
1、采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波图1采用模拟滤波器谐波测量结构图输入信号经放大后送入一组并行联结的带通滤波器，滤波器的中心频率f1、f2、⋯、fn 是固定的，为工频的整数倍，且f1< f2<⋯<fn (其中n 是谐波的最高次数)，然后送至多路显示器显示被测量量中所含谐波成分及其幅值。
采用模拟滤波器谐波测量优点是电路结构简单，造价低。
但该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性，当电网频率发生波动时，不仅影响检测精度，而且检测出的谐波电流中含有较多的基波分量。
2、基于傅立叶变换的谐波测量基于傅立叶变换的谐波测量是当今应用最多也是最广泛的一种方法。
它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。
使用此方法测量谐波，精度较高，功能较多，使用方便。
谐波原理及抑制
施耐德电气公司房地产客户部
14
基本概念
术语
主要术语
¨³ Ì £ ± ê » Æ Ü Ï ³ ³ ² ¨º û ± â ¥ Á ¸ É Ò ò É ý ´ Ò Î Å Ò ò É ý û ± º â Ò ò É ý ã Ö ² µ Ò ò É ý TDH FP cosj FD FC
IEC D l cosj1 n FC
图形
次谐波
谐波分量频率低于基波频率
1 2 infra 3 4 inter 5
这两类干扰是由各种设备吸收的功率为周期性或随机变
化引起的。
例: 电弧炉 波形控制 电弧不稳定
循环变流器
频率变换器 变频器
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6
基本概念
定义
傅立叶变换:
所有周期性的非正弦连续函数, 可以被分解成无穷多的
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基本概念
电源阻抗
阻抗和频率的函数关系
输出阻抗与额定负载时输出阻抗的比值
等效图
变压器, 发电机,
电缆
150
Zs Zc % 发电机 X”d=12% 传统UPS
100
UPS
50
变压器 Usc=4%
MLI UPS
50
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250
500
750
F (Hz)
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基本概念
电源阻抗对电压和电流畸变的影响
电流谐波畸变依赖于负载
电压谐波畸变依赖于电源
较低的电源阻抗利于谐波电流流向电源, 但同时电压 畸变往往也较低 反之, 高电源阻抗阻止谐波电流流向电源, 但电压总畸 变往往也较高 电源阻抗与总谐波畸变 (u, i) 之间的变化是非线性的
实验一--谐波分析实验
实验三 电动力式速度传感器的准
一、实验目的
1．熟悉电动力式传感器的工作原理和应用范围；
2．了解传感器绝对校准法的原理；标定电动力式速度传感器的灵敏度、幅值线性度、
幅频特性、固有频率等。
二、实验装置及原理
1． 装置
图3.1
2如果用正弦波去合成波形，在合成三角波时，三次谐波的相位与合成方波、锯齿波时的相位是否一样？
3在一般的常规应用中，对于100HZ的方波、锯齿波及三角波信号，你认为所应考虑的频段范围各应为多少？
3．回答下列思考题。
（1）如果将图1.1所示的锯齿波仅把坐标移
一下使之成为图1.3所示。试对其进行谐波分析，
涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线
圈中通以高频（通常为2.5MHZ左右）电流，则
在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近
线圈时，交变磁场在板的表面层内产生感应电流
即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场，从而
减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感
量L、阻抗Z及Q值。线圈上述参数的变化在其
它条件不变的情况下仅是线圈与金属板之间距离 图2.2
实验二 电涡流传感器变换特性
一、实验目的
1．了解电涡流传感器的结构、工作原理及应用；
2．了解电涡流传感器调频电路的特点，测试电涡流传感器变换特性。
二、实验装置及原理
1．装置
图2.1
2．原理
电涡流传感器是七十年代以后发展较快的一
种新型传感器。它广泛应用在位移振动监测、金
属材质鉴别、无损探伤等技术领域中。
的单值函数。
实验中采用了测量线圈自感量L的调频电路，即把线圈作为谐振回路的一个电感元 件。当线圈与金属板之间距离h发生变化时，谐振回路的频率f也发生变化，再用鉴频器
谐波原理及抑制
谐波原理及抑制
谐波原理是指在一个振动系统中，当外力的频率与系统的固有频率相等或接近时，会发生谐振现象。
谐振是指系统的振幅随外力频率的变化而发生明显变化的现象。
在物理学中，任何振动系统都有一系列固有频率，即系统会固有地以特定的频率振动。
当外力的频率与系统的固有频率相同时，系统受到的驱动力最大，振幅也达到最大值。
这种现象被称为共振。
谐波原理在许多领域中都有广泛的应用，比如声学、电子学和机械工程等。
在声学中，谐波原理是解释音乐乐器产生声音的基础，也是研究声音传播和音响系统设计的重要原理之一。
在电子学中，谐振电路常用于信号滤波和放大器设计中。
在机械工程中，谐振原理被用于减振器的设计和振动控制等方面。
为了抑制不要标题的文字重复，需要在文中避免使用重复的词语和句子结构。
可以使用同义词替换、改变句子结构、增加插入语等方式来实现。
同时，也可以通过合理的段落划分和组织结构安排，使文中的内容连贯有序，避免重复的标题出现。
非正弦周期量的谐波分析
谐波分析的未来发展趋势
深度学习在谐波分析中的应用
深度学习算法具有强大的特征提取和分类能力，可以应用于谐波分析中，提高分析的准确 性和效率。
高性能计算技术的利用
随着高性能计算技术的发展，可以处理更复杂的非正弦周期信号，实现更精确的谐波分析 。
多域联合分析
将时域、频域和其他域的分析方法相结合，可以更全面地揭示非正弦周期信号的特性。
06
谐波分析的挑战与未来发展
谐波分析的挑战
复杂性和多样性
非正弦周期信号具有复杂性和多 样性，使得谐波分析变得困难。 需要开发更高级的数学工具和算
法来处理这些信号。
实时性要求
在许多应用中，如电力系统和音频 处理，谐波分析需要实时进行。这 对计算资源和算法效率提出了更高 的要求。
噪声干扰
实际信号中往往包含噪声，这会对 谐波分析的结果产生干扰。需要采 取降噪措施或开发对噪声具有鲁棒 性的算法。
频率等参数的测量和计算。
04
谐波分析的方法与步骤
基于傅里叶变换的谐波分析方法
傅里叶级数展开
01
将非正弦周期信号表示为一系列正弦波和余弦波的叠加，通过
求解傅里叶系数得到各次谐波的幅值和相位。
傅里叶变换
02
将时域信号转换为频域信号，通过分析频谱得到各次谐波的频
率、幅值和相位信息。
离散傅里叶变换（DFT）
非正弦周期量的谐波分析
$number {01}
目 录
• 引言 • 非正弦周期量的基本概念 • 谐波分析的基本原理 • 谐波分析的方法与步骤 • 谐波分析的应用领域 • 谐波分析的挑战与未来发展
01 引言
目的和背景
研究非正弦周期量的谐波分析是为了更好地理解和描述周期性非正弦信号的性质和 行为。
谐波基础知识
谐波基础知识谐波是一个数学或物理学概念，是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。
以下是由店铺整理关于谐波知识的内容，希望大家喜欢!谐波的定义谐波(harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。
谐波产生的原因在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(如：电阻)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器会呈现比较大的背离正弦曲线波形。
谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。
6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 …。
n倍于电网频率。
功率变换器的脉冲数越高，最低次的谐波分量的频率的次数就越高。
其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。
在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
高压线路谐波原理
高压线路谐波原理嘿，朋友，你知道高压线路吗？那可是电力传输的大动脉啊。
今天我就想和你唠唠高压线路里一个特别有趣又有点复杂的事儿——谐波原理。
我有个朋友叫小李，他在电力公司上班。
有一次我去他那儿玩，看到一些奇奇怪怪的图表和数据，就好奇地问他：“这都是啥呀？”他就指给我看那些波动的线条说：“这就是高压线路里的谐波，可别小瞧它们，作用大着呢。
”那到底啥是谐波呢？咱简单地说啊，在高压线路里，正常的电流和电压那是像规规矩矩的士兵一样，按照一定的频率和波形行进的。
比如说，我们常用的交流电，那是按照50赫兹或者60赫兹的频率来周期性变化的。
这就好比是一首有规律的曲子，每个音符都在该出现的时候出现。
可是呢，谐波就像是那些调皮捣蛋的小音符，不按套路出牌。
它们是在这个基本频率的整数倍频率上产生的电流或者电压分量。
打个比方，如果基本频率是50赫兹，那100赫兹、150赫兹、200赫兹这些就是谐波频率了。
这就像在一个整齐的合唱队里，突然冒出来几个唱着不同节奏的人。
我就问小李：“这些谐波是从哪儿冒出来的呢？总不能是凭空产生的吧？”小李笑了笑说：“可不是嘛。
产生谐波的源头可多了去了。
就像家里那些电器设备，有些就是谐波的‘罪魁祸首’。
”比如说，那些非线性的负载设备。
像什么呢？节能灯就是一个典型的例子。
你想啊，节能灯为了能节能，它的电路结构就比较特殊，这就导致它在工作的时候，不是规规矩矩地按照正常的电流电压规律走，而是会产生一些额外的谐波。
还有那些大型的工业设备，像电弧炉之类的。
这电弧炉啊，工作的时候就像是一个脾气暴躁的大汉，它在熔炼金属的时候，电流会剧烈地波动，就像大汉挥舞着大棒，这样就产生了大量的谐波，然后把这些谐波都送到高压线路上去了。
这谐波在高压线路里可不是安安静静的。
它们就像一群调皮的小老鼠，在电力系统这个大仓库里到处乱窜。
它们会对高压线路造成很多不好的影响呢。
我又好奇地问小李：“这些谐波能有啥坏影响？不就是些额外的频率分量嘛。
谐波赤道仪原理
谐波赤道仪原理
谐波赤道仪原理
1、什么是谐波赤道仪原理？
谐波赤道仪原理是一种用于测量地球上的位置的仪器仪表的一种基本
原理。
它可以根据某一特定位置的某一特定谐波频率来测量该特定位
置的大地坐标。
它可以被用来测量平面内坐标，包括东西向有效值和
南北向有效值，以及按照某一特定圆形来测量某一特定位置的高度等。
2、谐波赤道仪原理的工作原理
谐波赤道仪原理利用所谓的谐波率浪和高度角角度原理，其工作原理
是利用电压和电流值，将特定谐波浪进行分离，然后让其量化并叠加，以计算结果的谐波率与当前测量位置的理想谐波率的偏移量，来确定
该位置的大地坐标经纬度，以及必要时的高度。
3、谐波赤道仪原理的优势
谐波赤道仪原理的优势非常明显，具体来说有以下几点：（1）谐波赤
道仪原理的测量精度高，能够满足要求；（2）它具有良好的耐用性，
不受无线电干扰；（3）它使用方便，可以较快地测量一个大地坐标，
用时短；（4）它的价格也较为合理，普通的仪器仪表在市场上价格较
为适当。
4、谐波赤道仪原理的缺点
谐波赤道仪原理也有一些缺点，（1）如果事先没有准备相关谐波信号，将会很难作出准确的测量；（2）谐波赤道仪原理可能产生一些误差，
如航向角误差；（3）谐波赤道仪原理要求发射和接收装置精度较高，
而且装置设备也较贵，而且要求能够调整发射机和接收机的功率。
谐波检测原理
谐波检测原理谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，广泛应用于电力系统、机械制造、航空航天等领域。
它通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
下面我们来详细了解一下谐波检测原理。
1. 谐波信号的产生原理当被测物体中存在缺陷或故障时，其内部结构会发生变化，导致谐波信号的产生。
谐波信号是指频率是原始信号的整数倍的信号。
例如，当原始信号的频率为50Hz时，其2倍频率的信号为100Hz，3倍频率的信号为150Hz，以此类推。
2. 谐波检测的基本原理谐波检测的基本原理是利用探头将被测物体表面的谐波信号捕捉到，然后通过信号处理和分析，来判断其中是否存在缺陷或故障。
在实际应用中，通常采用磁场探头或电场探头对被测物体进行探测。
当探头与被测物体接触时，会在被测物体表面产生磁场或电场。
当谐波信号存在时，其会影响到探头所感应到的磁场或电场，使其发生变化。
通过对这种变化的分析，就可以得到被测物体中的谐波信号信息。
3. 谐波检测的应用谐波检测广泛应用于电力系统中的变压器、开关设备、电缆和电缆附件等的检测。
同时，在机械制造、航空航天等领域也有着很大的应用。
例如，在机械制造中，谐波检测可以用来检测轴承、齿轮、齿条等的缺陷。
在航空航天领域中，谐波检测可以用来检测飞机结构件的缺陷。
4. 谐波检测的优点与传统的检测方法相比，谐波检测具有以下优点：（1）非接触式检测，无需对被测物体进行破坏性测试，保护了被测物体的完整性；（2）高灵敏度，能够探测到微小的缺陷或故障；（3）检测速度快，可以对大面积的被测物体进行快速检测。
5. 谐波检测的局限性谐波检测虽然具有很多优点，但也存在着一些局限性，需要注意：（1）谐波检测只适用于部分材料，例如金属、陶瓷等；（2）谐波检测不能用于检测表面裂纹和毛细孔等缺陷；（3）谐波检测对被测物体的形状和尺寸有一定的限制。
谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
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谐波测量基本原理
目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。
在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。
其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。
同步采样法
顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。
该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。
同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。
频率重心法
使用足够高的采样频率(一般大于4倍基波频率)即可满
足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。
最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。
通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。
至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。
受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小;而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。
简单对比
基于以上实现原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期计算简单。
PLL中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限，因此在基波频率较高时，同步采样法一般无法支持;同样是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL就无法同步基波采样，谐波分析结果也就完全错误。
频率重心法不需要额外滤波器，采样器件可工作在支持的最高采样频率，使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围，而为了消除泄漏的影响，需要使用更多的数据进
行傅里叶变换。
所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的计算量。
另外，重心法需要使用至少两根谱线，而且受窗函数主瓣宽度限制，频率重心法所能支持的频率下限只能达到频率分辨率的三倍以上。
由于频率重心法没有反馈过程，不依赖于信号，模拟电路实现简单，理论上只要采样率和使用的数据点足够，就能得到正确的结果。
特别地，因为同步采样需要硬件电路，受限与成本与体积，大部分测量仪器只支持一到两个PLL源，而频率重心法无此限制，甚至可任意定义基波源(对应于PLL源，用于确定基波)。
应用实例
PA功率分析仪提供了三种谐波模式：常规谐波、谐波和IEC谐波。
其中常规谐波对应频率重心法、谐波和IEC谐波对应同步采样法。
谐波和IEC谐波区别在于IEC谐波完全按照IEC 61000-4-7标准规定的倍频数FFT点数进行计算，并增加了标准规定的处理流程和计算参数。
下面使用实例信号对比两种方法的区别：
信号一：基波频率50Hz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图1、50Hz基波2~15次含量10%谐波波形
图2、50Hz基波2~15次含量10%谐波常规谐波分析结果
图3、50Hz基波2~15次含量10%谐波的谐波模式分析结果如图1所示包含谐波的50Hz信号波形，常规谐波和谐波模式谐波均能得到正确的谐波含量，并且精度很高。
信号二：基波频率50Hz，含2~15的奇次谐波，各次含量同样均为10%
图4、50Hz基波2~15奇次含量10%谐波波形
图5、50Hz基波2~15奇次含量10%常规谐波分析结果
图6、50Hz基波2~15奇次含量10%谐波模式分析结果如图4所示只包含2~15次的奇次谐波的波形，常规谐波和谐波模式结果同样精确。
信号三：基波频率50，含2~15偶次谐波，各次含量均为10%
图7、50Hz基波2~15偶次含量10%谐波波形
图8、50Hz基波2~15偶次含量10%常规谐波分析结果
图9、50Hz基波2~15偶次含量10%谐波模式分析结果如图7所示只包含50Hz基波的2~15次的偶次谐波的波形，受偶次谐波的影响，每个基波周期多了两次过零，而且频率与基波相近，PLL的滤波器亦无法滤除该谐波，因此PLL结果错误，导致谐波分析结果也完全错误，此时的常规谐波分析结果仍然正确，而且保持了很高的精度。
说明常规谐波可以不受偶次谐波影响，在采样率和FFT点数足够时，具有受被测信号影响低的优势。
信号四：基波频率6kHz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图10、6kHz基波2~15次含量10%谐波波形
图11、6kHz基波2~15次含量10%常规谐波分析结果
图12、6kHz基波2~15次含量10%谐波模式分析结果如图10所示包含6kHz基波的2~15次谐波的波形，由于已经超出谐波模式支持的频率范围，谐波模式无法测量，而常规谐波分析时使用了200kHz的采样率，6kHz的15次谐波频率为90kHz，小于采样频率的一半，因此仍然可以精确测量。
总结
由上实例看出，非同步采样拓宽了谐波的分析范围，在许多同步采样受到约束的场合可以实现互补，是一种强有力的谐波分析方法。
需要指出的是，虽然以上用例中常规谐波分析结果都正确且精度很高，但在谐波模式PLL正确时，谐波模式在高次谐波的稳定性和精度会比常规谐波高，因为常规谐波在高次谐波的频率上有累积误差，且频谱两端会受负频率的影响。
特别需要注意常规谐波一个致命缺点是频率下限较高(PA5000功率分析仪的常规谐波支持基波的频率下限是
15Hz)，而且需要保证更新周期内有足够的采用点。