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如何测量谐波?

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一、如何测量谐波?

变频器的谐波频率非常高,假设开关频率为fp,信号频率为fs

那么,谐波集中分布在m*fp±n*fs附近。一般而言,fp大大大于fs,以3kHz开关频率,50Hz基波频率为例,开关频率是基波频率的60倍。

一般的谐波分析仪主要针对电网谐波,只能分析50次谐波以下。显然,这种谐波分析仪连1倍开关频率附近的谐波都分析不到。

推荐采用AnyWay变频功率测试系统,该系统可以根据变频器谐波分布特点,计算所有带宽范围内的谐波。

二、谐波含量如何测量?

谐波含量是指一个交流电信号中含有的高于基波频率(即信号的基本频率)的谐波频率所占的比例。谐波含量的测量是电力质量监测中的一个重要指标,通常使用功率质量分析仪、示波器或谐波分析仪进行测量。

下面是使用功率质量分析仪测量谐波含量的基本步骤:

1. 连接仪器:将功率质量分析仪连接到待测电路上,并按照仪器说明书进行正确设置。

2. 测量基波:在仪器上选择测量基波,并记录基波的电压和电流值。

3. 测量谐波:在仪器上选择测量谐波,并记录每个谐波频率的电压和电流值。

4. 计算谐波含量:将每个谐波的电压值或电流值与基波的电压值或电流值相比,计算每个谐波频率所占的百分比,即为该频率的谐波含量。

三、船舶 GPS 可以测量水深吗?

人们如果想深入了解海洋、在海上开展科学实验,开发或保护海洋资源,都需要获得一个最基础的海洋信息——水深。地球上海洋的平均深度大约为3800米,其中最深处是太平洋马里亚纳海沟“挑战者深渊”,深度大约11000米。

那么,这11000米水深是如何测量出来的呢?

有人问,用激光可以吗?陆地上我们就常用激光测量物体间的距离。

抱歉,答案还是

因为包括激光在内的电磁波在水中传播时衰减非常快,传播几百米就没能量了,所以肯定无法用于11000米深海域探测。

又有人问,用“尺子”怎么样?我把绳子绑上重物放入水中,等重物沉到底后,通过测量绳子的长度获得水深。

绳子(测深垂线)测量(图/中科院声学所)

再次抱歉,这个方法看似直观,实则……效率又低,测量结果误差又大,而且只有特殊制作的绳子才能身负重物沉到11000米水深还不断裂,反正也是

这也不可以那也不可以,到底怎么样才可以呢?

这个测量海洋深度的问题,当然早就有人思考过,并确实有几种方法是可行的,不然咱们怎么知道的大海有多深呢~

一种方法是布放深度计(或压力计)到海底进行测量。

不过这种方法布放回收过程需要很长时间,而且水深结果是根据压力和海水特性反演出来的,结果会有一定误差。因此,这种方法虽然空间分辨能力非常高,但探测效率(单位时间所探测的面积)非常低。

深度计测量(图/中科院声学所)

还有一种方法,是根据重力影响下不同深度的海平面高度不同这一特性,利用卫星遥感测量海平面高度进而反演水深的方法。

这种方法的探测效率非常高,但是探测结果的空间分辨能力较低,无法得到精确的海底地形数据。

卫星遥感测量(图/中科院声学所)

第三种,就是目前最常用的声学方法。

因为声波在水中传播时衰减远小于电磁波,频率越低衰减越小,所以通过合理选择频率,可实现11000米深海域探测。

一开始,科学家们使用的是单波束测深仪,它安装在船底,工作时向船的正下方发射一束声波信号,声波到达海底反射回来再由单波束测深仪接收。结合声波在水中传播速度、发射到接收所用传播时间,就可以计算出海底深度。

单波束测深仪可以快速有效地测量海洋深度,但一次测量只能获得一个位置的水深结果,效率还是比较低。

单波束测深(图/中科院声学所)

为了进一步提高11000米海域的声学探测效率,满足不断提高的科研需求,科学家们搞出了一个叫“全海深多波束测深系统”的东西

全海深多波束测深(图/中科院声学所)

全海深多波束测深系统也是安装于船体,工作频率一般为12kHz,从外观上看是两条阵,第一条是发射阵,沿着船体龙骨方向安装,它发出的声波信号会形成一个“发射扇面”,“照射”到垂直船体龙骨方向的海底条带的各个位置。在“发射扇面”上,波束沿着龙骨方向张开的角度较小,为0.5至2度,当波束角度为1度时,发射阵的长度约为8米。

第二条是接收阵,垂直于船体龙骨的方向安装,用于接收从海底反射和散射回来的声波信号。利用声学信号处理方法,接收阵可以只接收来自特定方向的声波信号,形成定向的“接收扇面”。在“接收扇面”上,角度为1至2度的多个窄波束垂直龙骨方向回收,当波束角度为2度时,接收阵的阵长约为4米。

全海深多波束测深系统的发射阵列和接收阵列示意图(图/中科院声学所)

“接收扇面”与“发射扇面”相交方向“照射”到的海底就是被测区域,根据声波信号传播回来的方向与往返时间,可以计算出被测区域的水深和距离船体的水平位置。

船下方的浅色区域即被测区域(图/中科院声学所)

多波束测深系统的接收阵可以同时接收成百上千个特定方向上的回波,也就是说,一次测量就可以获得成百上千个位置的水深。

因此,全海深多波束测深是目前既高效又准确的11000米海域(包括深海海域)水深测量方法,其空间分辨能力显著高于卫星遥感测量方法。

通常情况下,船一边向前航行,一边测量水深,这样一次又一次的测量结果拼接起来,就能够得到一片区域的水深图,也就是海底地形图。

而在实际测量中,全海深多波束测深系统必须面临的难题是波束稳定技术。

众所周知,大部分时间里海洋不会风平浪静。

不光海面上波涛翻滚,有时看似平静的海面下也不平静

海水中的声速约为1500米/秒,探测11000米海域时,全海深多波束一次测量过程(从开始发射声波到接收完最远端返回的声波)需要几十秒,在这段时间里船的姿态始终随着风浪变化,此时声波的发射方向和回波接收方向可能都不再是预设的方向,得到的水深结果就会存在误差,拼接起来的水深图可能会发生扭曲。

风浪导致船体姿态变化,测深的波束难以稳定(图/中科院声学所)

这时候就要放大招了!

通过预测船体的姿态,全海深多波束测深系统采取相应的补偿措施,无论船的姿态如何变化,最终发射和接收的声波都能稳定在预定的方向上,获得更加均匀的探测结果。

为了使声波条带尽可能与船航行方向垂直,发射时采用向不同方向分别发射多个声波扇面拼成整个声波条带的策略,此时各个扇面“照射”海底区域的中心的连线垂直于船行方向。

波束稳定效果(图/中科院声学所)

此外,为更好地实现11000米海域水深探测,全海深多波束测量还采取多种消除误差和偏差的措施,包括选择合理的发射信号,进行姿态、位置、声速偏差修正以及多普勒效应修正等。

全海深多波束测深系统可实现波束实时稳定(图/中科院声学所)
多种测深手段的比较(图/中科院声学所)

在实现11000米深海域高效准确探测的同时,全海深多波束测深系统还具备最浅在20米深海域进行探测的能力,并利用声波探测海底地貌与水中目标,为深海海域探测提供更丰富的探测信息。

全海深多波束测深系统绘制的海底地形图(图/中科院声学所)

而且近期,以中科院声学所为核心的科研团队,经过十年的艰苦研制与技术攻关,成功研制出了我国首套具有自主知识产权的全海深多波束测深系统,并且已安装于科学考察船开展了6000多公里测线应用示范,使我国成为继挪威、德国和丹麦之后第四个研制出现代全海深多波束测深系统的国家!

良器在手,深海地图我有(图/中科院声学所)

作者:中国科学院声学研究所 海洋声学技术中心 王舒文 刘晓东

出品:科普中国 科普融合创作与传播项目

监制:中国科学院计算机网络信息中心

科普融合创作与传播项目是中国科普博览团队在做的科普中国子项目,欢迎投稿(原创科普),邮箱yddzptj@cnic.cn,稿费多,平台广,速来~

四、谐波分析仪谐波测量精度有多高?

一、谐波分析仪谐波测量精度1、电压电流基波测量:0.5级。

2、频率偏差不大于:0.01Hz二、谐波监测方法1、谐波监测分为非在线监测和在线监测两种方法;

2、非在线监测方法采用便携式测试仪,不定期对所关注的疑似谐波源进行测试;这种方法投资少,但存在实时性不强、工作量大、效率低等缺点;

3、在线监测方法一般以监测仪表为核心,用安装了管理软件的电脑作为主站,通过有线(RS232/485)和网络(RJ45)将监测数据采集后进行分析处理,以图表的方式输出,供相关技术人员进行分析和利用。三、谐波监测内容1、总谐波电压含量及畸变率2-50次谐波电压分量及含有率。

2.、总谐波电流含量及畸变率2--50次谐波电流分量及含有率。

3、谐波电压畸变合格时及合格率、畸变最大值及其出现的时间。

4、谐波电流畸变合格时及合格率、畸变最大值及其出现的时间。

五、充电器谐波测量方法?

充电器谐波的测量方法如下:

1、对信号的带宽进行估计,按照采样定理的要求,用足够高的采样频率对信号进行采样,来得到信号样本。

2、对一个或整数个信号周期的信号样本进行傅里叶变换,即可得到信号的直流分量、基波和谐波的幅值和相位。

六、谐波测量仪使用方法?

(1)打开频谱分析仪,调节亮度和聚焦旋钮,使屏幕上显示清晰的图像。

(2)调节中心频率粗/细调调节旋钮,使频标位于屏幕中心位置,显示屏显示频率值为900MHz。

(3)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键,使10MHz指示灯亮,表示每格所占频率为10MHz。

(4)将频谱仪外壳与3310主板接地点相连,控针插到功放块的输出端,并拨打“112”,观察电流表摆动的同时观看频谱仪屏幕上有无脉冲图像,正常情况下,在900MHz频标附近会出现脉冲图像,但幅度会超出屏幕范围,可以按衰减按键,使图像最高点在屏幕范围内。

(5)标记按钮(ONOFF):当标记按钮置于OFF(断)位置时,中心频率(CF)指示器发亮,此时显示器读出的是中心频率,当此开关在ON(通)位置时,标记(MK)指示器发亮,此时显示器读出的是标记的频率,该标记在屏幕上是一个尖峰。

(6)标记旋钮(MARKER):用于调节标记频率。

(7)LED指标灯:闪亮时表示幅度值不正确。这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20kHz),或视频滤波器带宽(4kHz)),若要正确测量,可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度

七、怎样测量地平面的谐波?

  谐波分析是信号处理的一种基本手段。在电力系统的谐波分析中,主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波,该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。

  对于富含谐波的变频器输出的PWM波,其谐波主要集中在载波频率的整数倍附近,当载波频率高于基波频率40倍时,采用上述谐波分析设备,其谐波含量近似等于零,不能满足谐波分析的需要。

  上述场合,当载波频率固定时,谐波的频率范围相对固定,而所需分析的谐波次数,与基波频率密切相关,基波频率越低,需要分析的谐波次数越高。一般宜采用宽频带的,运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪,根据需要,其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。例如,当载波频率为2kHz,基波频率为50Hz时,其40次左右的谐波含量最大;当基波频率为5Hz时,其400次左右的谐波含量最大,需要分析的谐波次数一般至少应达到2000次。

  同时,选择仪表的同时,还应选择合适带宽的传感器,因为传感器的带宽将限制进入二次仪表的信号的有效带宽。一般用选择宽频带的电压、电流传感器,如:变频功率传感器。

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八、金卤灯谐波

金卤灯谐波是一种常用的照明设备, 在许多商业和工业场所被广泛应用。它们被誉为高效、长寿命的光源,适用于许多不同的环境。然而,随着人们对环境保护和能源效率的关注不断增加,金卤灯谐波的问题也开始引起人们的关注。

什么是金卤灯谐波?

谐波是指在电力系统中,电流或电压的频率是基频(50或60赫兹)的整数倍时,电力系统中出现的额外频率成分。金卤灯的工作原理是电流通过金卤灯管产生的弧光,然后使金卤灯管中的灯丝产生热量,然后将热量转化为光。然而,金卤灯的过电流和过电压会导致电流的谐波分量增加,从而影响到电力系统的正常运行。

金卤灯谐波带来的问题

金卤灯谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面:

  1. 电力系统的不稳定性:金卤灯谐波会对电力系统的稳定性产生负面影响。谐波会导致电流和电压失真,降低电力系统的功率品质,可能引起电力设备的故障甚至损坏。
  2. 能源浪费:金卤灯谐波会导致电力系统的能源浪费。谐波会产生额外的功率损耗,使得电力系统的能效降低,增加了能源的消耗。
  3. 对其他设备的干扰:金卤灯谐波会对其他电力设备产生干扰。谐波会加剧电力系统中设备之间的互相干扰,可能引起其他设备的故障或工作不正常。

解决金卤灯谐波问题的方法

为了解决金卤灯谐波问题,需要采取以下措施:

  1. 安装滤波器:滤波器可以降低电力系统中的谐波,保持电力系统的稳定性。滤波器可以选择合适的谐波滤除率,根据实际需求进行安装。
  2. 优化电力系统:通过优化电力系统的设计和运行参数,可以减少金卤灯谐波对电力系统的影响。例如,可以合理规划电力系统的接线,减少回路的阻抗,降低谐波的产生和传导。
  3. 选择合适的金卤灯产品:在选购金卤灯时,应选择质量可靠、具有双电感线圈设计的产品,以减少谐波的产生。
  4. 加强维护和管理:定期对金卤灯进行维护和管理,及时发现和处理金卤灯谐波问题,可以减少谐波带来的影响。

结论

金卤灯谐波是一个需要重视的问题,它对电力系统的稳定性和能效造成了一定的影响。为了解决金卤灯谐波问题,我们需要采取相应的措施来减少谐波的产生和传导,保障电力系统的正常运行。只有通过科学的管理和有效的措施,才能更好地应对金卤灯谐波问题,实现可持续的照明照明发展。

九、变频器的高频谐波怎么测量?

变频器多是用来控制电机的,高频谐波比较多,可以使用高频谐波测试仪来测量,但是变频器与其他设备不太一样,它输出的是PWM波形,需要准确测量其MEAN值,还有一些三相不平衡等问题,还是建议用功率分析仪,这种仪器可以对变频器做全面的测试。

十、开关电源谐波失真测量方法?

1.电流激励法:在开关电源输出端串联一个较小的偏置电阻制作电流**,再通过示波器、数字万用表等仪器对输出电流进行采集和分析。该方法操作简单,可直接反映谐波污染情况。

2.电压和电流相位比较法:将开关电源输出端的电压和电流采集到同步测量仪中进行比较,以得出谐波含量和相位差等指标。

3.周波数扫描法:通过改变开关电源的工作频率,对输出信号进行扫描,并根据扫描数据计算谐波含量和失真情况。此方法适用于高能量、高精度计算及实验研究。

4.快速傅里叶变换法:利用傅里叶变换将开关电源的输出波形分解成频谱多项式,从而得到各个谐波成分的含量和相对强度。该方法需要计算机支持,测量准确度较高。

5.电力质量分析仪法:采用电力质量分析仪对开关电源进行全面监测分析,可得到各种与谐波失真相关的指标、波形图像及时序记录等,是目前应用最广的测量方法之一。