谁懂示波器的FFT功能是干嘛的？

FFT=fast fourior transform 这是一种方便于计算机计算的快速傅里叶变换
还有一种是DFT 但是因为其complexity=N^2>>FFT=NlogN 因此不被计算机算法采用
紫色的是上面方波在频域里的对应值（spectrum）
我们知道方波可以用傅里叶级数表示成无穷多个正弦函数的和
f(t)=a∑sin(kπt)/k(大致表示 不是精确的)
因此频域里也是sin(wt)的叠加
也就形成了显示的图案
因为FFT是按一定采样率采样的 因此频域里应该是周期函数
但是由于DFT所取的点数限制 还有取点数N1/f(采样时间)不等于方波的周期 使得函数有所谓的sidelobe 因此 使得不是显示中不是完美的impulse 周期特征也不明显 而在FFT(DFT)里取点数会影响在频域里的分辨率 点数取的越多 频域的分辨率就越高 显示就越会像一个impulse

谐波的干扰，在电力系统中会影响电网供电质量，造成电能浪费，还会使电气设备以及导线过载运行，从而发热，损耗增大，缩短使用寿命，甚至发生故障或烧毁，造成重大经济损失。在信号传输中，也会干扰通信系统，降低信号传输质量。

谐波含量是从交流量中减去基波分量后所得到的量，是评价电能质量的重要指标之一。那么如何利用示波器找出信号中的谐波呢？

我们来回顾一下示波器的FFT（快速傅里叶变换）功能。傅立叶变换认为，任何复杂的信号都是由多个正弦波叠加而来的。

比如这个红色信号，我们就可以看作是多个蓝色正弦波在垂直向量上的叠加。其中频率最小，电压最大的那个蓝色正弦波称之为基波，频率为基波2倍的蓝色正弦波称之为2次谐波。同理，频率为基波3倍的蓝色正弦波称之为3次谐波，以此类推。

这里，每个被分出来的蓝色信号都有不同的频率，每个信号有不同的电压值。如果我们把这些信号的频率作为X轴，电压值作为Y轴，就会是下面这样：

如下图红色直方图就是对示波器的校准方波进行FFT（快速傅里叶变换）以后的样子。从红色直方图中可以看出，频率为0Hz的信号成分电压为0，代表该信号不含有直流成分。而第一根红线就是该信号的基波，其频率为1KHZ，幅值为8966mV。通过X轴光标X1和X2的差值，我们发现第五条直线的频率为9KHz，是基波的9倍，那就是九次谐波。通过Y轴光标Y1和Y2的差值，我们可以得知该次谐波的幅值为104mv。

那么如何计算该次谐波的含量呢？给出公式：

某次谐波的含量 = 某次谐波的大小 ÷ 整个波形的均方根值 x 100%

用这个方法，我们来计算一下一个1MHz方波的7次谐波电压含量。

如图所示，是频率为1MHz，有效值为2369V的方波，红色是FFT（线）后的直方图。该基波的频率为1MHz，光标框选出来的谐波频率为7MHz，即第七次谐波，其电压值为188mV。

所以该信号第七次谐波含量为（0188 ÷ 2369）X 100% ≈ 7936%

利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下降量等。这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。

1、直接测量法

所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。定量测试电压时，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样，就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以，直接测量法又称为标尺法。

（1）交流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置，显示出输入波形的交流成分。如交流信号的频率很低时，则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置。

将被测波形移至示波管屏幕的中心位置，用“V/div”开关将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内，按坐标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的度数H，则被测电压的峰-峰值VP-P可等于“V/div”开关指示值与H的乘积。如果使用探头测量时，应把探头的衰减量计算在内，即把上述计算数值乘10。

例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于02档级，被测波形占Y轴的坐标幅度H为5div，则此信号电压的峰-峰值为1V。如是经探头测量，仍指示上述数值，则被测信号电压的峰-峰值就为10V。

（2）直流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一水平扫描线，此扫描线便为零电平线。

将Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在Y轴方向产生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。

直接测量法简单易行，但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差（衰减器、偏转系统、示波管边缘效应）等。

2、比较测量法

比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值。

将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道，调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微调旋钮，使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录，且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变。

去掉被测电压，把一个已知的可调标准电压Vs输入Y轴，调节标准电压的输出幅度，使它显示与被测电压相同的幅度。此时，标准电压的输出幅度等于被测电压的幅度。比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差，因而提高了测量精度。

扩展资料

危害

1)对旋转的发电机、电动机而言，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗，从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是，谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。

2)谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。

谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、振动和噪声增大、温升增加，从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。

3)由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中，极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生。

4)电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的开断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。

5)另外，由于谐波的存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生声频干扰，严重时将威胁通信设备及人身安全等。

参考资料来源：百度百科-示波器

参考资料来源：百度百科-谐波

电力方面一般不仅仅测谐波，还有比如THD、功率、三相矢量、可以找找电能质量分析仪或功率分析仪，相对更专业。

示波器的FFT功能可以用来显示接入信号的谐波分量情况，只要设置好相应的参数并用Cursor测量就可以，就像看信号频谱一样。但是测不了谐波畸变率。

示波器的FFT运算就是快速傅里叶变换，通过傅里叶变换可实现实现时域信号和频域信号的转换，展示出时域信号的频率构成。每一个波形都可以被分解成不同频率、幅值正弦波叠加，FFT运算得到的频率点都是方波分出的谐波分量的频率。

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