失真度测试仪报告.docx
高精度失真度测试仪
高精度失真度测试仪摘要：设计并制作了一个高精度失真度测试仪，用于测量正弦波、方波以及三角波等等信号波的失真度。
该测试仪硬件系统基于AT89S52单片机，控制包括过零比较整形电路，倍频锁相环，加法器，A/D信号采集和系统显示板五部分组成；软件基于离散型傅立叶变换，应用准同步技术的失真度测量方法。
由于锁相环的作用，使得采样周期与信号周期严格同步，有效地克服了传统的基于DFT的失真度测量方法中非整周期采样引起的频谱泄漏对测量结果的影响，实验结果表明，该方法的采用使失真度测量的准确度提高了一个数量级，测量误差在百分之一以下。
关键字：倍频锁相环，A/D信号采集，离散型傅立叶变换目录1. 系统设计 (3)1.1 设计要求 (3)1.1.1 设计任务 (3)1.1.2 技术要求 (3)1.2 总体方案 (3)1.2.1 总体设计思路 (3)1.2.2 总体设计方案 (4)1.3单元电路设计 (4)1.3.1 过零比较整形 (4)1.3.2 加法器 (4)1.3.3 锁相环 (5)1.3.4 数据采集 (7)1.3.5 结果显示 (7)2. 数据处理 (7)2.1 准同步采样原理 (7)2.2利用准同步技术实现失真度的高精度测量 (9)2.2.1 失真度的定义 (9)2.2.2 周期信号基波和谐波幅值的测量 (9)2.2.3 基于准同步算法的失真度计算 (10)3. 软件设计 (10)3.1 开发软件及编程语言的简介 (10)3.2 总体程序流程 (10)4 系统测试 (12)4.1 测试仪器与设备 (12)4.2 指标测试 (12)参考文献 (12)附录：c51程序： (13)1.系统设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务设计并制作了一个高精度失真度测试仪，示意图如图一。
图1 总体示意图1.1.2 技术要求(1) 能测量正弦波、方波以及三角波等等信号波的失真度：(2) 失真度测量结果的相对误差在百分之五以内。
信号失真度测试仪设计
信号失真度测试仪设计本文介绍了一种低成本、简单实用的信号失真度测试仪的设计方案。
该测试仪采用微控制器芯片作为核心，可以测试电子产品中产生的各种失真信号。
通过实验验证，该测试仪能够准确测量失真度，并符合业界标准，可广泛应用于信号测试领域。
关键词：信号失真度，测试仪，微控制器芯片，标准AbstractThis paper presents a low-cost, simple and practical design for a signal distortion tester. The tester uses a microcontroller chip as its core and can test various distortion signals generated in electronic products. Through experiments, the tester can accurately measure the distortion degree and comply with industry standards. It can be widely used in signal testing and other fields.Keywords: signal distortion, tester, microcontroller chip, standard一、绪论随着科技的进步和社会的发展，电子产品的应用范围越来越广泛，对于信号失真度的识别和测试也变得越来越重要。
目前市场上一些专业的测试仪器价格昂贵，对于中小企业和科研机构来说不够实用。
因此，本文将介绍一种低成本、简单实用的信号失真度测试仪的设计方案。
二、失真度测试仪设计该测试仪主要由四个主要部分组成：1. 信号发生器：用于产生测试信号。
2. 滤波器：用于滤除高频杂波。
3. 微控制器芯片：用于控制测试信号和测量失真度。
失真度测量仪在检测工作的应用分析
失真度测量仪在检测工作的应用分析引言：失真度测量仪主要是用来测量正弦波信号的非线性失真度。
它是教学、科研、家电维修等工作中常用的一种仪器。
虽然不同厂家和不同型号的失真度测量仪，但其功能、操作方法不尽相同。
1、失真的概念当信号通过放大器时，都希望真实地将原信号放大，而不应将原信号中不同频率的分量有不同等的放大，更不应该产生新的频率分量。
否则都将使原信号发生变化，即造成失真。
前一种失真称为频率失真，后一种失真称为谐波失真或非线性失真。
本文论述非线性失真。
非线性失真的实质是由于出现高次谐波而引起的正弦信号波形的失真，非线性失真的大小取决于谐波含量的大小，非线性失真的程度常用非线性失真系数（简称失真度K）来评价，定义为全部谐波能量与基波能量之比的平方根值，当负载为纯电阻时也可用全部谐波电压（电流）的有效值与基波电压（电流）有效值之比的百分数。
2、非线性失真系数的主要测量方法测量非线性失真系数的主要方法有谐波分析法和基波抑制法两种。
2.1谐波分析法是基于失真系数的定义式，采用具有选频功能的身边，实现基波和谐波的分离测量，即分别测出基波电压有效值U1和各次谐波电压有效值U1、U2、U3、……Un，然后用定义算出K值，这是一种直接测量法，常用设备又选频电压表、波形分析仪、频谱分析仪和测量接收机等。
2.2基波抑制法是先用电压表测出被测信号电压的总有效值，然后接入基波抑制电路将基波滤除，再用电压表测量滤掉基波后剩下的全部谐波电压的总有效值。
用下式计算失真系数：Kr= ——————Kr不同于定义值K，但可用有关公式换算。
3、在失真度测量仪工作应用中的问题分析3.1测量方法和仪器的选择在实际测量中需要针对被测信号的频率范围、失真度的大小和测量环境的需求等因素，合理地选取测量方法或测量仪器，否则，将会造成过大的测量误差或测量成本的升高。
3.2失真度测量精度的检验对失真度测量精度的检验是失真度测量中涉及的重要问题，尤其对于采用数字化测量算法的开发人员，如何生成失真信号进行仿真实验验证算法是一个至关重要的问题。
正弦信号失真度仪报告
正弦信号失真度仪摘要：本系统用模拟的方法实现对信号的失真度的测量。
由陷波电路，检波电路，单片机系统与显示部分等组成。
陷波采用文氏桥有源陷波电路，使陷波深度大，结构简单，调试方便；检波电路采用专用集成电路，误差小，实现简单；单片机控制使测试过程简单方便，体现智能化；液晶显示屏显示界面具有直观，友好等优点。
本设计较好地实现了对信号失真度测量的功能。
关键词：文氏陷波检波电路信号放大液晶屏显示一、题目要求与分析：设计内容是设计一个正弦信号失真度仪。
1.1基本要求（1）被测输入正弦信号的频率范围为 10Hz~100Hz；（2）输入信号的峰缝值范围为0.5v~2.5v；（3）测量失真度范围为0.1%~99.9%，分辨率为0.1%；（4）测量输入正弦信号的频率，范围为10.0Hz~100Hz,分辨率为0.1Hz。
1.2发挥部分（1）扩大测量失真度的频率范围：1Hz~100KHz；（2）与计算机连接，信号波形和测试结果可以在计算机上显示；（3）同时接收两路信号，并将其定义某一负载的电压信号和电流信号，测试出平均功率和功率因数；（4）其它。
1.3题目分析：非线性失真的程度可用非线性失真系数来表示，简称失真度。
其定义为：r是谐波总功率与基波功率之比的平方根，即100%r==，P是信号总功率，P1是基波功率，Pi为第i次谐波功率。
为测量方便，实际测量中常用式测量。
式中，分子表示谐波电压的总有效值，分母表示被测信号基波电压的有效值。
二、方案论证：2.1系统总体方案：方案一：采用模拟方法实现。
即用手动调节的方法，来搜索基频，通过滤波电路滤除基波成分，利用有效值检波电路测出电压有效值（全部谐波成分的有效值），再根据失真度的公式计算出失真度大小，用液晶显示屏来显示。
该方法采用模拟电路知识，实现起来会有很大的困难，同时由于是人工调节，速度会很慢，并且整个调节过程也很繁琐，最大的缺点是只能定量的指示失真度的大小，不能显示波形和频谱。
基于单片机的失真度测试仪
Ｈ Ｕ ｎ － ｈ Ｈｏ ｇ ｚ ｉ
（ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｌｃｒ ｎ ｃＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｉ ｎ Ｇｕ ｎ ｘ，４ ０ ４ Ｃ ｉ ａ Ｇｕｌ ｉｅ ｓｔ ｏ ｅ ｔｏ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇｕｌ ａ ｇ ｉ １ ０ ， ｈ ｎ ） ｉ ｙ Ｅ ｉ ５
是很 有 必要 的
电位 器 和 模 拟 开 关 ， 改变 桥 臂 上 的 电 阻 和 电 容 ， 现 改 变谐 振 频 率 ， 实 抑 制不问频率的基波 。 电路如图 ２所示 ， 其
Ｈ前国内的， 真度测蜷水平整体较低 ． 人 为了克服传 统测 试仪测最 精度不足 、 成小较高的缺点 ． 在对火真度测 试原理进行研 究的基础上 ． 小文给出了一种基于单 片机的简易失真度测试仪 的没计， 火真度测试 仪的核心微 处理器采用 Ａ ８Ｓ ２ 片机 ． 过对被测信号进行滤波 、 Ｔ９５ 单 通 １． ＝波等估号调理 ． ： ＝ ； 实酬 采集基波与谐波 电 ． …单片机依照给定的算 法 算 出被 测 信 号 的失 真 度
１ 失真 度 测 量原 理
Ｈｎ 常 用 的 失 真 度 测 直 原 理 大 致 可 分 为 基 波 剔 除 法 和 频 谱 分 析 订 ｝ 法｝ 埘大类 频谱分析法是用频牢分析仪测 符 次谐 波的方法 汁算 出 波形失真度 ． 采用此 方法 的仪器 没备成本价格 昂贵 ． ｆ ｕ ． 模拟式的失真度测点 仪器一般采用基 波剔除法 ．通过谐振 电桥 、 文氏电桥 、 电桥等具有频 牢选择性 的网络抑 制基波 ．…总 的电压 Ｔ 有效值和抑制基波后 的谐波电 有效值｝算 出失真度 就 目前 的失真 十 度测０ 而 ． ｌ ｝ 被测信号频率在 ２ ０Ｈｚ以内时 。 ０ｋ 采用基波抑制法是最精 确的 ， 谐波分析法 只能作参考 基波剔 除法测点 准确度较高 ． ｝ 测量较方 便， 实现成小较低： 仙其缺点是需要提供未 ， 真的基波信号 ． 日其低 人 而 ． 频Ｎｔ． ｉ ｌ － 精度较低 ． 实现刘’ 难 低火真度的精确测嫩 ． 频率范用较窄。
低频数字式失真度测试仪
低频数字式失真度测试仪
一、设计任务：
设计并制作一低频数字式失真度测试仪。
二、设计要求：
1、基本要求：
（1）用四位LED数码管显示被测信号的频率，测试误差不大于1× 10-3；
（2）用四位LED数码管显示被测信号的电压幅度（有效值），测试误差不大于5％；
（3）用四位LED数码管显示被测信号谐波失真度（其中三位数码管显示失真度有效值，一位数码管显示失真度值的10的负方次），测试误差不大于5％；
（4）失真仪的灵敏度不低于100mV；（100Mv——100V）
（5）失真仪的失真度量程设为：10％以上、1％～10％、0.1％～1％共三档。
2、发挥部分
（1）制作一个400H Z正弦信号发生器和一个1000H Z正弦信号发生器作为同步测试时的信号源，其信号输出幅度要求≥1V（有效值），并且输出幅度可调；
（2）作为失真度测试的信号源，信号本身的失真度应该低于1×10-5；
（3）采用液晶显示本课题的所有数据；
（4）提高测试精度、减小显示误差；
（5）分别采用两种方法（直接测量法和同步测量法）测量同一被测信号的谐波失真度，并对测量结果进行分析、讨论。
（6）其他
三、评分标准
A题实际制作测试记录与评分表（第六轮）。
内置振荡器的失真度计设计报告
内置振荡器的失真度计设计报告内置振荡器的失真度计设计报告制作人：20XX.03.06目录一、任务要求 (Ⅱ)二、方案论证 (Ⅱ)三、电路设计 (Ⅲ)正弦振荡器的设计 (Ⅲ)失真度计的设计 (Ⅵ)四、电路图 (Ⅹ)在音频放大器的各种特性中，失真度是最为基本的特性之一。
我们将以简单的电路实现为主，进行失真度计的设计。
所设计的简单失真度计用于测试音频放大器的失真，由于失真度计一定是同振荡器成对比使用，考虑到使用的方便性，将振荡器内置在失真度计中。
使用内置振荡器的失真度计，还可以将振荡器的频率与陷波滤波器的陷波频率设定成一样。
如不这样做而使用别的振荡器，则陷波滤波器的设计就会变得非常困难。
1、任务要求技术指标：·工作频率：100Hz、1kHz、10kHz·真度测量范围：0.1％—20%·内置振荡器输出波形失真度：篇2：本地振荡器设计实验报告通信电路本地振荡器设计实验报告通信电路本文关键词：振荡器，电路，实验，通信，报告本地振荡器设计实验报告通信电路本文简介：通信电路实验报告报告内容：第一部分预习报告附:原始数据记录第二部分终结报告第三部分联调报告第四部分实验总结王璟2000224无3220xx.06.28第一部分预习报告【实验目的】1、掌握晶体振荡器的设计方法。
2、培养设计、制作、调测振荡器的能力。
3、学会对电路性能进行研究。
【设计要求】1、设计本地振荡器设计实验报告通信电路本文内容：通信电路实验报告报告内容：第一部分预习报告附:原始数据记录第二部分终结报告第三部分联调报告第四部分实验总结王璟2000224无3220xx.06.28第一部分预习报告【实验目的】1、掌握晶体振荡器的设计方法。
2、培养设计、制作、调测振荡器的能力。
3、学会对电路性能进行研究。
【设计要求】1、设计一个串联型晶体振荡器（克拉泼或西勒电路），工作频率在14MHz左右，本实验所选晶体为14.31818MHz；2、振荡器的工作点连续可调，调节范围满足：0.5mA=800mV。
失真测试仪.
失真测试仪的使用实验目的：了解失真测试仪的使用方法实验仪器：函数信号发生器失真测试仪使用方法：1．在接通电源前将分压器开关置”100%(0dB)”位置，工作选择开关置“电压”位置。
2．接通电源，预热数分钟后，输入被测信号，改变输入衰减开关使表头指示在可读范围内3．将工作选择开关置“校准”位，调节校准电位器旋钮使表头指示为满度，将工作选择开关置“失真”位4．将频率范围置“200HZ---2KHZ”档，调节频率调谐旋钮，直到频率显示屏中的频率与被测品率相等为止，此时示波管中应显示为一个圆5．继续调节粗调频率调谐旋钮和粗调相位电位器，使得示波管中显示为一条竖线6．反复调节频率微调，相位粗调和相位微调旋钮，相应改变分压器档位，使表头指针指示最小为止7．准确读失真度的值。
当分压器分别置0.1%、1%、10%、100%档时，失真度的值就从表头的第一条刻度读数；当分压器分别置0.3%、3%、30%档时，失真度就是第二条刻度线读数实验四：晶体管毫伏表、晶体管特性曲线分析仪的使用实验目的：了解晶体管毫伏表和晶体管特性曲线分析仪的工作原理及使用方法。
实验仪器：晶体管毫伏表一台晶体管特性曲线分析仪一台函数信号发生器一台1.晶体管毫伏表的使用：步骤：将信号发生器输出信号接到晶体管毫伏表的输入，测试晶体管毫伏表的输出数值。
填写表格，在做分析。
（表格）2.晶体管特性曲线分析仪的使用：步骤1.选择X轴偏转开关为1V/div(Vce)，Y 轴偏转开关为1mA/div,基极选择开关置于0.1mA/div。
“峰值电压”置于10V档。
“峰值电压%”旋钮逆时针调节到零，“极簇”开关顺时针旋到最大，（以上参数在测试过程中可适当调整）。
集电极电源选择正电压，阶梯信号选择正信号(若是测试PNP管，则应选择负电压和负信号)。
然后打开晶体管特性图示仪电源开关。
步骤2.将被测NPN管插入左或右边插座，注意三极管的EBC管脚要和仪器底座上的EBC 相对应。
《信号与系统》实验报告
《信号与系统》实验报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验原理 (3)3. 实验设备与工具 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 实验一 (6)1.1 实验目的 (7)1.2 实验原理 (7)1.3 实验内容与步骤 (8)1.4 实验结果与分析 (9)2. 实验二 (10)2.1 实验目的 (12)2.2 实验原理 (12)2.3 实验内容与步骤 (13)2.4 实验结果与分析 (14)3. 实验三 (15)3.1 实验目的 (16)3.2 实验原理 (16)3.3 实验内容与步骤 (17)3.4 实验结果与分析 (19)4. 实验四 (20)4.1 实验目的 (20)4.2 实验原理 (21)4.3 实验内容与步骤 (22)4.4 实验结果与分析 (22)三、实验总结与体会 (24)1. 实验成果总结 (25)2. 实验中的问题与解决方法 (26)3. 对信号与系统课程的理解与认识 (27)4. 对未来学习与研究的展望 (28)一、实验概述本实验主要围绕信号与系统的相关知识展开，旨在帮助学生更好地理解信号与系统的基本概念、性质和应用。
通过本实验，学生将能够掌握信号与系统的基本操作，如傅里叶变换、拉普拉斯变换等，并能够运用这些方法分析和处理实际问题。
本实验还将培养学生的动手能力和团队协作能力，使学生能够在实际工程中灵活运用所学知识。
本实验共分为五个子实验，分别是：信号的基本属性测量、信号的频谱分析、信号的时域分析、信号的频域分析以及信号的采样与重构。
每个子实验都有明确的目标和要求，学生需要根据实验要求完成相应的实验内容，并撰写实验报告。
在实验过程中，学生将通过理论学习和实际操作相结合的方式，逐步深入了解信号与系统的知识体系，提高自己的综合素质。
1. 实验目的本次实验旨在通过实践操作，使学生深入理解信号与系统的基本原理和概念。
通过具体的实验操作和数据分析，掌握信号与系统分析的基本方法，提高解决实际问题的能力。
实验7 谐波失真度测量
实验7 谐波失真度测量7．1实验目的1）掌握ZN4116型失真度测量仪面板装置的操作方法；2）会用ZN4116测量电压；3）会用ZN4116测量信号的谐波失真度。
7．2实验设备及器材1）ZN4116型失真度测量仪一台；2）SG1631C/SP1641B低频信号源一台（要求输出正弦波的谐波失真度足够小）；7．3实验步骤实验前，熟悉ZN4116型失真度测量仪的面板装置图（见附图9）及各控制装置的功能介绍（见附录9）。
1）熟悉ZN4116的面板装置及其操作方法；2）测量电压：（1）将工作选择开关中的“电压”键按下，使仪器工作于电压测量方式；“分压器”开关置于“0dB”位置，“输入衰减器”开关中“50dB”键按下；接通电源，指示灯亮，待表针稳定3-5分钟后，进行测量。
（2）将被测信号用同轴电缆接入“输入端”。
（3）改变“输入衰减器”开关的档级，使电压表表针指在明显的位置，直到“0dB”。
若“输入衰减器”开关已选择0dB时，电压表指针仍升起很小，则应继续改变“分压器”开关位置，直到电压表指示明显为止。
（4）根据“输入衰减器”开关及“分压器”开关的档级来标记，直接读出被测信号的有效值。
例如，测量某一电压，“输入衰减器”开关置于“20dB”，“分压器”开关置于“0dB”档，电压表指针指示0.5V，则被测电压的有效值为0=⨯.105V5又如，若“输入衰减器”开关置于“0dB”，“分压器”开关置于“-10 dB”档，电压表读数为20mV，则被测电压为20mV。
注意：当被测电压在2-10Hz时，应把“阻尼”开关键按下，以减小表头指针的晃动；高于10Hz时，“阻尼”开关应弹起。
（5）测量完毕，应将各开关恢复到起始位置，以免突然有大信号接入损坏电压表。
3）测量函数信号发生器输出信号的谐波失真度调节低频信号源有关的面板装置，使之输出1kHz左右的正弦信号至ZN4116。
（1）按上面测量电压的方法，测出被测信号的有效值。
（2）旋小“校准控制”旋钮（逆时针旋到底），再把“工作选择开关”的“校准”键按下，沿顺时针方向缓慢调节“校准控制”旋钮，使电压表指示满刻度（1V档或300mV档）。
电类综合实验报告失真度测试实验
电类综合实验报告题目失真度测试实验学院电光学院专业电子与通信工程班级14级硕士3班学生学号************指导教师刘光祖二〇一五年五月二十日1实验目的1.熟练掌握一种硬件描述语言，能用硬件描述语言实现较为复杂的时序逻辑电路；2.掌握失真度测量的原理，了解模拟法和数字化方法的优缺点，基于FPGA设计数字化失真度测量仪；3.掌握EDA电路设计软化和电路仿真软件的使用，能够熟练运用FPGA的IP核来设计电路，增强时序电路的稳定性，提高设计效率。
2实验内容本实验基于FPGA开发板（DE2-115）和AD/DA板（THDB-ADA）设计数字化失真度测量仪，实现方法上采用加窗的FFT法，其基本信号处理流程如图3所示。
图1 数字化失真度测量仪的流程图1.AD采样DE2-115提供三个50MHz时钟，利用任意一个时钟，通过PLL可以产生任意频率时钟提供给ADC作为采样时钟，AD采样得到14位偏移码，将高位取反即可得到信号的补码形式。
2.信号加窗选用汉宁窗或三角窗对AD采样信号做加权处理。
3.加窗后的信号做FFTAltera提供FFT的核，该核为串行输入串行输出，设置输入输出为自然数顺序。
以做1024点FFT为例，首先需要设置控制信号sink_valid,sink_sop,sink_eop，sink_valid为高1024个时钟，sink_sop第一个时钟为1其他为0，sink_eop第1024个时钟为1其余为0，可以设计一个计数器来实现。
通过改变着sink_valid有效的频率，可以控制出结果的频率，例如1s测试一次，计数器记到50e6（50MHz 时钟）清零。
4.FFT求模复数乘法器(real+j*imag)*(real-j*imag)，注意乘法器有延迟。
5.寻找最大模值对应的索引例如用寄存器count_max记录出现最大值的索引，从复数乘法器输出有效信号开始，后一个数与前一个数比较，若大于前者，将此最大值的索引赋给count_max，经过1024个时钟后比较结束，得到最终的count_max。
音频测试报告
音频测试报告
报告编号：AT-2022-AUDIO-001
报告日期：2022年7月20日
测试单位：XXX科技有限公司
测试地点：XXXX测试室
测试仪器：CH1数字万用表、CH2电子负载、CH3频谱分析仪测试标准：GB/T 28879-2012《声学-音频电子设备的技术要求》
测试项目：
1. 频率响应
2. 音频失真度
3. 信噪比
4. 通道分离度
测试结果：
1. 频率响应
经测试，该音频设备的频率响应范围为20Hz~20kHz，相对响
应误差不超过±1dB，在整个频率范围内表现稳定。
2. 音频失真度
采用正弦波的方式进行测试，测试结果显示该设备的音频失真
度为0.05%。
3. 信噪比
测试结果显示，该音频设备的信噪比为120dB，符合标准要求。
4.通道分离度
经过测试，该音频设备的通道分离度在50Hz~15kHz的频率范围内，高于标准要求的60dB。
结论：
根据本次测试结果，可以确认该音频设备完全符合GB/T 28879-2012《声学-音频电子设备的技术要求》中的相关要求，并且表现良好。
该报告可能帮助机构或个人确定所测试的设备是否符合标准要求，有助于消费者进行理性购买决策。
失真度测量仪测量结果的不确定度研究与评定
2022年第4期品牌与标准化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U x 。
将两次测出的读数相比，即得出非线性系数（U x /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 ，Research and Evaluation of Uncertainty in Mearsurement Resultof Distortion MeterLI Fan 1，ZHANG Ning 1，SUN Jing-bin 2，WANG Mu-han 2（1.Liaoning Institute of Measurement ，Shenyang 110004，China ；2.Fushun Mearsurement and Testing Institute ，Fushun 113006，China ）Abstract ：Distortion measuring instrument is one of the most commonly used instruments in the field of Radio Metrology ，which is widely used.The paper introduces the measurement method of voltage and distortion of distortion meter.The evaluation process of uncertainty is given ，taking the typical value as an example.Key words ：distortion meter ；distortion ；voltage ；uncertainty失真度测量仪测量结果的不确定度研究与评定李凡1，张宁1，孙景斌2，王穆涵2（1.辽宁省计量科学研究院，辽宁沈阳110004；2.抚顺市计量测试所，辽宁抚顺113006）【摘要】失真度测量仪是无线电计量领域里最常用的仪器之一，应用十分广泛。
失真实验报告 模拟电子技术
国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：非线性失真设计学院：电子信息工程专业：通信工程学生姓名：王斯宇学号：11211116任课教师：佟毅老师2013 年 6 月7 日目录1 实验题目及要求 (1)1.1实验题目 (1)1.2实验要求 (1)2 实验目的与知识背景 (1)2.1 实验目的 (1)2.2 知识点 (1)2.2.1饱和失真与截止失真 (2)2.2.1.1截止失真 (2)2.2.1.2饱和失真 (3)2.2.2 双向失真 (3)2.2.3 交越失真 (4)2.2.4 不对称失真 (4)3 实验过程 (5)3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (5)3.1.1截止、饱和、双向失真电路及仿真 (5)3.1.2交越失真电路及仿真 (6)3.1.3不对称失真仿真结果 (8)3.2 每个电路的讨论和方案比较 (10)3.2.1截止、饱和、双向失真电路 (10)3.2.2交越失真 (10)3.2.3不对称失真 (10)3.3 分析研究实验数据 (11)4 总结与体会 (12)4.1 通过本次实验得到提高，解决问题，创新点 (12)4.2 对本课程的意见与建议······································5 参考文献1 实验题目及要求1.1实验题目：非线性失真研究1.2实验要求：（1）设计一个具有截止失真，饱和失真，和双向失真的电路；（2）设计一个交越失真的电路，并提出改进电路方法进行验证；（3）设计一个不对称失真的电路，提出改进电路方法进行验证。
失真度测量仪的误差分析
Ｕ１
× １００％
（２）
式 中 ： Ｕ１ 为 信 号 基 波 电 压 的 有 效 值 ， Ｕｎ 为 信 号 第 ｎ 次谐波电压的有效值。 非线性失真度的测量方法主要有谐波分析法和基波 抑制种。 谐波分析法是基于失真系数的定义式 ， 采用具有选 频功能的设备 ， 实现基波和谐波的分离测量 ， 即分别测出 基 波 电 压 有 效 值 Ｕ１、 Ｕ２、 Ｕ３．．．．．．Ｕｎ， 然 后 用 定 义 式 Ｋ ＝
Ｕ２ｎ 。电压表前后两次读数之比即作为被测
－ ０．０４５ － ０．１ － ４．６ － １３．４
信号的失真度 Ｋｒ， 其计算见公式 （３）。
４．失真度测量仪的误差分析
影响失真度测量仪的误差主要有以下因素 ：
４．２ 基波抑制器引入的误差
一个理想的基波抑制器应对基波进行完全的抑制 ， 对 二次及二次以上的谐波则应毫无损耗的通过 ， 这样才能准 确地测量失真度值。 然而 ， 由于基波 抑制电路自身分布参 数的影响及电路的损 耗 ， 实际上使抑制特性 变坏 ， 不可能达到理想 的情况 ， 基波抑制特性 如图 ２ 所示。 图２ 基波抑制特性图
实测值 Ｋｒ（ ％） 误差 δ １（ ％ ）
电压的总有效值 ＵＡ＝
"
!Ｕ
ｎ ＝ １
２ ｎ
“失 ＝１Ｖ。当开关 Ｋ 设置于
真” 处 ， 信号送至基波抑制器滤波电路 ， 基波成分被滤除 ， 输出信号的谐波分量由电压表读出 ， 谐波电压总有效值
∞
３
５
１０ － ０．５
２０ －２
３０
５０
为 ＵＢ＝
"!
ｎ ＝ ２
∞
８０ｄＢ， 对谐波的损耗约为 ０．５ｄＢ￣１０ｄＢ， 在不同的工作频率
简易失真度测试仪
实践报告实践班名称：课程名称：电子电路设计与实践（一）题目：简易失真度测试仪院系：班级：学生姓名：学号：完成日期： 2009 年 11 月 25 日一． 电路可实现的功能输入10mV--10V 之间任意值，经过一输入级，使输入信号始终为1mV ，然后经过第二级宽放（第一个作业）输出1V ，再经过第三级陷波器，最后一级显示（用表头）。
二．涉及到的原理及计算1、陷波器原理（由文氏桥组成的基波抑制电路）C1、R1和C2、R2分别为电桥的两个臂，由于电桥臂中选用了电容C1、C2，他们的电抗与频率有关，因此在输入信号U1一定时，输出U2随U1的频率变化而变化，也就是说该电路的传递系数12U U =β。
根据阻抗关系，求出传递系数的幅频特性和相频特性及Q 值：1111R Z c j ω+=2222211Z c j R c j R ωω+--=)1(112112122121212R C R C j C C R R Z Z Z U U ωωβ-+++=+==一般取C1=C2=C,R1=R2=R RC1=ω 所以Q=1/3 此时电桥的抑制频率RCf π210= R3=2R4 对任意频率信号，U4=Ui/3输入 宽带功率放大器 陷波器 显示Ui由计算可知，当输入信号f=f0时，U3=Ui/3则U0=0。
此时电桥处于平衡状态，输出为0。
当输入信号f偏离f0时，电桥失去平衡，则有电压输出。
将R1和R2换成双联电位器（10k）则f0可以在一定范围内变化，这样就可以抑制不同频率的信号。
文氏桥的输出端接R21、R31，将频率进行衰减。
接入由RC4558运算放大器组成减法器，这样可以提高文氏桥的选频特性。
在调试电路时，调节R1（R2）做频率调节，使文氏桥调谐；调节R3以获得最大的陷波衰减。
2、整流f 的信号可以通过滤波器。
为了测量这部分信号经过陷波器的滤波作用，0f的电压，用直流电流表头改装成电压表，信号经过半波整流后就可以用表头侧量出失真度三．测试的相关参数1 2 3 4 5 6 7 8频率/Hz 10 14 20 23.5 25 30 35 40均方根/mV 121 84.2 30 7.2 12.5 43.8 71.1 94.99 10 11 12 13 14 15 16 17频率/Hz 45 50 55 60 65 70 80 92 100均方根/mV 115 132 147 160 171 180 196 210 217四．操作步骤：1，理解老师所给的电路原理，在此基础上改进和设计电路。
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失真度测试仪
摘要
本系统由输入衰减电路，陷波器，检波电路，单片机系统与LCD 等纽成，实现对信号的失真度的测量。
陷波采用文氏桥有源陷波电路，使陷波深度大，结构简单，调试方便；检波电路采用专用集成电路，误差小, 实现简单；单片机控制使测试过程简单方便，体现智能化；LCD 与LED 显示界面直观，友好等优点。
本设计 较好地实现了对信号失真度测量的功能。
一、 题H 要求： 1、 设计内容：设计一个失真度测试仪 2、 测试频率范围:20H 〜20kHz 3、 失真度测量范围:30%~0.01% 二、 整体方案
1. 工作原理
非线性失真的程度可用非线性失真系数来表示，简称失真度。
其定义为：「是谐波总功率与基波功
xlOO%, P 是信号总功率，P1是基波功率，Pi 为笫i 次谐波功率。
为测量方便，实际测量屮常接下式测量
式屮，分子表示谐波电压的总有效值，分母表示被测信号电压总的有效值。
图1基波抑制法测失真度原理框图
失真度仪常采用基波抑制法测量失真大小，原理框图如图1。
开关接S1吋，即信号未经抑制，测量出被 测电压的有效值作为基准，称为“校准”，然后将开关接至S2,滤去基波后再经过测量，将两次测量结果经 过计算，可得出信号的失真度。
2. 结构框图
率之比的平方根，即
图2 整机框图
输入信号经过衰减，一•路信号直接进行有效值检波，另一路由文氏电桥对其基波进行吸收后，检波器对文氏桥输出的残余谐波信号检出直流号，单片机对检波后的两路信号进行AD转换和失真度的相应运算，得出失真度值和频率测试范围并在LCD, LED±显示。
三、方案论证与比较：
1•输入衰减器
方案一、使用电阻网络。
电阻网络衰减器应用广泛，但其衰减过手动机械式实现，不具备先进性，故不采用。
方案二、采用AGC电路。
AGC通过反馈来调节增益，使输岀幅度保持一定，这种闭环控制电路有很好的效果，但其电路复杂，且电路本身会产牛一定的噪声，使信号产牛的失真，故不采用。
方案三•数字电位器体积小，使电路结构简单，便于实现单片机控制，但价格过高，使整机性价比降低。
2•陷波器
方案一、双T陷波滤波器
结构简单，可运用一个运算放大器来实现一个陷波器。
但调谐屮心频率包括了对3个相同阻值电阻器的同时调整，电阻器不匹配会使陷波器陷波深度不够，调谐需采用高精度的组件，双T结构难以在单电源下工作且不能用全差动放大器来实施，故不采用。
方案二、文氏电桥有源陷波器
文氏桥陷波电路的失真度设计屮最常用的器件，其基波衰减深度一般可达80dB以上，且结构简单，易于装配和调试。
基于电路的易实现和方便调整性，我们选择文氏电桥作为陷波器。
3•检波器
方案一、专用检波集成电路
专用集成检波电路集成度高，外围电路少，电结构路简单，工作稳定，误差小。
方案二、分离器件检波
分离器件实现检波具有结构简单等优点，但由于失真度测量输入信号本身就是不规则的失真信号，而分离元件组成的有效值检波电路是在检测出信号的峰值后按照一定的关系计算得出有效值，一般只能用于检测规则信号(诸如正弦波等信号)，输出误差较大，不适用于失真度仪。
通过以上分析，选用专用集成电路检波。
四、电路设计
(1)输入衰减器
(2)文氏桥陷波器
图3文氏桥陷波器
文氏桥电路具有良好的选频特性，可用于振荡器。
我们将其用作陷波器，其屮心频率由R1〜R4和C1〜C2 确定，当电阻，电容满足& = 2& , R 3 = R 4=R f
时，电桥的抑制频率为—。
因为R\=2R°,
〜
-
SRC
〜
对任一 •频率信号，C/w =t7./3,由计算可知：当输入信号频率f = f.时，%=UJ3,则U A8 = 0 o 此时电桥处 于平衡状态，输出为0。
当输入信号频率/偏离九吋，电桥失去平衡，则有电压输出。
为使陷波达到更好的 效果，采用电路：
图3文氏桥有源陷波电路
为使电容可变,釆用分档调节。
如图所示，抑制频率为F0=l/2PiRC,其中RW1+R1O=RW2+R11二R 。
U1, U2、U3是电压跟随器组态，均有缓冲隔离作用，具有高输入阻抗和低输出阻抗特性，对选频电路的谐振频率 无影响，U2输出的部分电压反馈至U3的同相端，并经U3输出到电桥桥臂。
改变RW1、RW2的值可调反馈 量，从而改变Q 值以达到锐通带选频作用。
在U2的反馈回路屮加电阻器R12是为抵消输入偏流以减小直流 漂移。
Ui
R2 R3
C2
图4有效值检波电路
有效值也称均方根值，设一•信号U(t),周期为T,有效值为U,则有效值表达式为U
珂〒［U(t)2
dt o AD736是
单片精密有效值AC/DC 转换器，具有精度高，转换速度快等优点。
测量电路如图4。
软件系统 总体流程框图 五、电路调试 (1)硬件调试 1、 输入衰减器 2、 陷波电路
3、 有效值检波电路，通过固定输入信号的幅度，改变频率来测试其频率特性，调试测量结果见附表1及 附图lo
电源+Vs=+5v -Vs=・5v,频率特性测试结果如下表 输入信号频率 输出电压(mv)
4HZ 94.33
5HZ 97.80 10 HZ 103.81 15 HZ 105.16 100 HZ 106.35 500 HZ 106.49 2KHZ
106.49
(3)•有效值检波电路
Vcc
Cl
〈output 〉
2
(2)软件调试 (3) 软硬联合调试 六、结论
1、AD736测试数据 在输入
正弦波Vpp=3()0mV,
附录
5 C3
C2 8
04
u
l 6
AD736 3 1 co
6 U
3
附表1 AD736频率特性测试
附图1频率特性(相对值) 2、误差分析
附表2理论值与实测值及相对谋并
注：上述结果均为VC9807A+型号毫伏表测得。