Способы измерения нелинейных искажений

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) или Total Harmonic Distorsions (THD) – показатель, характеризующий степень отличия формы сигнала от синусоидальной. Так же можно сказать это – величина для количественной оценки нелинейных искажений периодического сигнала.

Коэффициент нелинейных искажений показывает в процентах, на сколько уровень чистого синусоидального сигнала с частотой 1000 Гц (не имеющего гармоник) больше уровня гармоник, добавляющихся к сигналу в результате нелинейности звукового тракта. В качестве ориентира можно дать такую цифру: человек не слышит нелинейные искажения, если их коэффициент не превышает 2-3%. У современной высококачественной аппаратуры коэффициент нелинейных искажений составляет десятые или сотые доли процента.

1% - это не очень чистый звук.

0.1% - нормальное звучание.

0.01% - звучание класса Hi-Fi.

0.002% - чистое прозрачное звучание класса Hi-Fi, Hi-End.

Наиболее простой способ измерения - на вход измеряемой системы подать сигнал синусоидальной формы, а затем с помощью фильтра вырезать этот же сигнал на выходе. Если устройство нелинейное, (то есть создает нелинейные искажения), на выходе будут возникать также колебания на частотах, кратных исходному синусоидальному колебанию, — то есть высшие гармоники.

Эта разновидность измерения очень широко распространена, поскольку довольно легко разделить на выходе устройства исходное синусоидальное колебание и высшие гармоники, которые могут быть измерены индивидуально или все вместе как суммарный коэффициент гармоник (СКГ).

Более сложная разновидность спектрального способа оценки нелинейных искажений заключается в том, что на устройство подаются два синусоидальных колебания на близких частотах. На выходе линейного устройства, как и в предыдущем случае, должны наблюдаться только исходные колебания, поступающие на вход. На входе же нелинейного устройства, кроме высших гармоник (составляющих на частотах кратных исходным колебаниям), также будут возникать продукты интермодуляции на комбинационных частотах. Независимо от степени нелинейности устройства, на его выходе всегда будут присутствовать комбинационные составляющие второго порядка. Частоты этих колебаний равны сумме и разности частот исходных колебаний. Также, при определенных видах нелинейности, на выходе устройства могут возникать комбинационные составляющие третьего и более высоких порядков. Комбинационные составляющие третьего порядка возникают на частотах, отстоящих от частот исходных колебаний на величину разности частот этих исходных колебаний. Например, если частоты исходных гармонических колебаний составляют 3 кГц и 5 кГц, то комбинационные составляющие второго порядка возникнут на частотах 2 кГц (разностная) и 8 кГц (суммарная), комбинационные составляющие третьего порядка возникнут на частотах 1 кГц и 7 кГц, а высшие гармоники на частотах 6 кГц, 9 кГц, 10 кГц, 12 кГц, 15 кГц.

Рассмотренный метод измерения часто называется двухтоновым методом. В технике звуковых частот часто ограничиваются лишь измерением уровней высших гармоник, поскольку их легче выделить при измерениях. В этом смысле значительно облегчает измерения применение спектроанализаторов, что делает легко осуществимой оценку различных комбинационных составляющих на любых частотах.

Дата добавления: 2015-07-08