最近有一位麥科信示波器的用戶詢問如何使用示波器來計(jì)算信號(hào)諧波含量，那么我們今天就來系統(tǒng)地學(xué)習(xí)下示波器如何測(cè)量出信號(hào)的諧波，如何計(jì)算諧波含量的具體的操作。

諧波的干擾，在電力系統(tǒng)中會(huì)影響電網(wǎng)供電質(zhì)量，造成電能浪費(fèi)，還會(huì)使電氣設(shè)備以及導(dǎo)線過載運(yùn)行，從而發(fā)熱，損耗增大，縮短使用壽命，甚至發(fā)生故障或燒毀，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。在信號(hào)傳輸中，也會(huì)干擾通信系統(tǒng)，降低信號(hào)傳輸質(zhì)量。

諧波含量是從交流量中減去基波分量后所得到的量，是評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。那么如何利用示波器找出信號(hào)中的諧波呢？

我們來回顧一下示波器的FFT（快速傅里葉變換）功能。傅立葉變換認(rèn)為，任何復(fù)雜的信號(hào)都是由多個(gè)正弦波疊加而來的。

比如這個(gè)紅色信號(hào)，我們就可以看作是多個(gè)藍(lán)色正弦波在垂直向量上的疊加。其中頻率最小，電壓最大的那個(gè)藍(lán)色正弦波稱之為基波，頻率為基波2倍的藍(lán)色正弦波稱之為2次諧波。同理，頻率為基波3倍的藍(lán)色正弦波稱之為3次諧波，以此類推。

這里，每個(gè)被分出來的藍(lán)色信號(hào)都有不同的頻率，每個(gè)信號(hào)有不同的電壓值。如果我們把這些信號(hào)的頻率作為X軸，電壓值作為Y軸，就會(huì)是下面這樣：

如下圖紅色直方圖就是對(duì)示波器的校準(zhǔn)方波進(jìn)行FFT（快速傅里葉變換）以后的樣子。從紅色直方圖中可以看出，頻率為0Hz的信號(hào)成分電壓為0，代表該信號(hào)不含有直流成分。而第一根紅線就是該信號(hào)的基波，其頻率為1KHZ，幅值為896.6mV。通過X軸光標(biāo)X1和X2的差值，我們發(fā)現(xiàn)第五條直線的頻率為9KHz，是基波的9倍，那就是九次諧波。通過Y軸光標(biāo)Y1和Y2的差值，我們可以得知該次諧波的幅值為104mv。

那么如何計(jì)算該次諧波的含量呢？給出公式：

某次諧波的含量 = 某次諧波的大小 ÷ 整個(gè)波形的均方根值 x 100%

用這個(gè)方法，我們來計(jì)算一下一個(gè)1MHz方波的7次諧波電壓含量。

如圖所示，黃色是頻率為1MHz，有效值為2.369V的方波，紅色是FFT（線）后的直方圖。該基波的頻率為1MHz，光標(biāo)框選出來的諧波頻率為7MHz，即第七次諧波，其電壓值為188mV。

所以該信號(hào)第七次諧波含量為（0.188 ÷ 2.369）X 100% ≈ 7.936%