Masurarea factorului de distorsiune

Masurarea factorului de distorsiune

Abaterea unei tensiuni de la forma sinusoidala este caracterizata cu ajutorul factorului (sau coeficientului) de distorsiune, egal cu raportul dintre valoarea efectiva a armonicilor si valoarea efectiva a semnalului:

Se observa ca in expresia lui d nu intervine componenta continua U₀.

Daca d<<1, atunci se poate considera ca valoarea efectiva a semnalului este aproximativ egala cu valoarea efectiva a fundamentalei (U₁). In acest caz particular, factorul de distorsiune este:

Factorul de distorsiune este o masura a energiei armonicilor superioare in comparatie cu energia totala vehiculata de un semnal. El se mai numeste uneori si continut de armonici. Are avantajul ca poate fi exprimat si masurat simplu, constituind, cel mai des utilizat parametru global pentru caracterizarea abaterii unui semnal de la forma sinusoidala. El nu da insa nici o informatie asupra amplitudinii relative a armonicilor de diferite ordine si nici asupra fazelor lor.

1. Distorsiometre cu filtru

Principiul masurarii factorului de distorsiune al unui semnal se bazeaza pe separarea armonicilor din intregul semnal. Acest principiu (fig.7.19) utilizeaza un filtru care are rolul de a elimina fundamentala(de pulsatie . Voltmetrul V₁ de la intrare masoara valoarea efectiva a semnalului, in timp ce voltmetrul V₂ masoara valoarea efectiva a armonicilor, inmultita cu atenuarea introdusa de filtru pentru armonicile respective. Cunoscandu-se atenuarea a introdusa de filtru, si indicatiile celor doua voltmetre (U₁, U₂), factorul de distorsiune se determina, conform relatiei (7.48), cu relatia:

(7.49)

Fig. 7.19. Principiul de masurare a factorului de distorsiune

Principiul prezentat in figura 7.19 necesita efectuarea unui calcul pentru determinarea valorii factorului de distorsiune d, si este imprecis, deoarece implica utilizarea a doua voltmetre. Aceste inconveniente sunt eliminate in aparatele specializate, denumite distorsiometre cu filtru care permit citirea directa a valorii factorului de distorsiune.

Principiul de functionare este prezentat in figura 7.20.

Cu ajutorul comutatorului K, aparatul de masura (mV) poate fi conectat alternativ la intrare (K in pozitia 1) si dupa filtrul opreste banda (K in pozitia 2). Masurarea se efectueaza in doua etape. In prima etapa, comutatorul K se fixeaza in pozitia "1". Cu ajutorul potentiometrului P, nivelul semnalului de intrare este adus la o valoare prestabilita (acul indicator al mV se aduce in dreptul unui reper fix a de pe scara gradata). Aceasta valoare constanta (de referinta) este determinata de valoarea efectiva a semnalului (fundamentala + armonica).

Fig. 7.20. Principiul distorsiometrului cu filtru

In etapa a doua a masurarii, comutatorul K este trecut in pozitia "2". Voltmetrul masoara tensiunea:

(7.50)

unde K_V reprezinta constanta voltmetrului, iar a , indicatia acestuia.

Deoarece valoarea efectiva este U=K_Va , indicatia voltmetrului a in fiecare masurare concreta este proportionala cu factorul de distorsiune:

(7.51)

In consecinta scara milivoltmetrului poate fi gradata direct in valori ale factorului de distorsiune d.

Pentru eliminarea fundamentalei, distorsiometrele utilizeaza:

filtre trece - sus (FTS), care opresc complet si celelalte frecvente, mai mici decat fundamentala. FTS au avantajul de a opri si zgomotele de frecvente ale retelei sau dublul acesteia (induse, de exemplu, de redresorul distorsiometrului);

filtre opreste - banda (FOB), a caror frecventa de taiere se regleaza pe cea a fundamentalei.