由示波器电压频谱能否计算出电压的有效值

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 09:56:06

用示波器测得的电压波形如下图所示，绘制的电压频谱图如下图所示，请问能从电压频谱图中计算电压的有效值吗？
望知道的人回答我，万分感谢

washu · 发表于 2017-11-9 19:13:23

本帖最后由 washu 于 2017-11-9 19:24 编辑

wuhaopppp 发表于 2017-11-9 14:57
washu老师您好，那么我将图1的电压频谱图表示为图2以db为单位的电压频谱图是不是参考电压为1V

你那个图 2 是 dB，单位未知，可不好说

也不知道是功率谱还是什么谱，20log...只是功率谱

图 1 是很清楚的，单位是 dBV，0dBV = 1Vrms，也就是你的基线位置是 1Vrms，每格 20dB，就是每格 x10 或 /10（功率谱）

其实这个你自己用个信号源试一下就清楚了，

10Vrms，比基线高 1 div 对吧

1Vrms，等于基线对吧

100mVrms，比基线低 1div 对吧

washu · 发表于 2017-11-9 13:14:17

理论上当然可以，非正弦周期信号有效值是 √([如果有直流分量]^2 + Σ各次谐波有效值^2)

所以你只要把频域上的各次谐波有效值平方后相加，然后开方即可得到该被测信号的有效值

实际上嘛，示波器的深度就那一点点，比鸡波小 60dB 的谐波分量看都看不到呢，怎么算

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 09:57:25

第二张图有点大，点击图片可以查看到单位

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 10:35:58

可能有些人会说你直接从时域图中看不就行了吗，但是由于我发了篇论文专家回稿问我参考电压的选取问题，所以才来论坛上请教各位高手的。

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 10:41:47

这是一篇外文文献关于0db的选取以及在图中标出了电压有效值的在频谱图中的位置，我就是从这篇文章感觉可以从频谱图中看出电压有效值的，不知道是不是

ceceky · 发表于 2017-11-9 10:47:04

示波器一般都有测量功能，直接测量功能，何必累着自己呢

w6955 · 发表于 2017-11-9 11:03:48

你直接用波形图（V-T）按定义计算就行了，这个关系我的理解也许需要反变换才能使用它的数据。

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 14:57:03

washu 发表于 2017-11-9 13:14
理论上当然可以，非正弦周期信号有效值是 √([如果有直流分量]^2 + Σ各次谐波有效值^2)

所以你只要把频 ...

washu老师您好，那么我将图1的电压频谱图表示为图2以db为单位的电压频谱图是不是参考电压为1V

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 18:57:54

w6955 发表于 2017-11-9 11:03
你直接用波形图（V-T）按定义计算就行了，这个关系我的理解也许需要反变换才能使用它的数据。

那您看这个图呢，作者为什么能在图中直接计算出有效值，幅值，难道是先测量再根据公式20lgv/vref计算，最后再在频谱图上标吗

w6955 · 发表于 2017-11-9 19:47:25

washu 发表于 2017-11-9 13:14
理论上当然可以，非正弦周期信号有效值是 √([如果有直流分量]^2 + Σ各次谐波有效值^2)

所以你只要把频 ...

在示波图上看波形计算有效值就是大概估计的翻版，计算值只能定性看看，比没有强，搞不好误差大于15%只是个心里安慰了。

washu · 发表于 2017-11-9 20:25:32

w6955 发表于 2017-11-9 19:47
在示波图上看波形计算有效值就是大概估计的翻版，计算值只能定性看看，比没有强，搞不好误差大于15%只是 ...

没那么糟糕，以前面我的三个图来看，输入的都是函发产生的 1kHZ 正弦波

第一个，输入 10Vrms，频域图显示 1kHZ 处幅度为 19.4dBV，也就是 9.33Vrms；示波器时域计算显示 9.98Vrms
第二个，输入 1Vrms，频域图显示 1kHZ 处幅度为 -0.5dBV，也就是 0.944Vrms；示波器时域计算显示 1.007Vrms
第三个，输入 100mVrms，频域图显示 1kHZ 处幅度为 -20.5dBV，也就是 944mVrms；示波器时域计算显示 101.2mVrms

你看还是很靠谱的嘛

大概也就是 5% 误差，没有你想象的那么大，而且示波器自己 Y 轴本身也有百分之几误差了

wuhaopppp · 发表于 2017-11-9 20:31:25

washu 发表于 2017-11-9 19:13
你那个图 2 是 dB，单位未知，可不好说也不知道是功率谱还是什么谱，20log...只是功率谱

图 1 ...

washu老师，把您的回复看了好几遍，可能是我太愚钝，还是没有完全理解，望您能再和我解释解释。
1.图1、2均为功率谱。dB不是一个相对的单位吗，我在图2中给出的结果是直接将图1以dBV为单位的坐标改为了dB,那么参考电压应该就是1V呀。

2.您给出的图中，10Vrms比基线高了1div，那您的基线位置是设置在40dBV处吗，那这个时候您如果直接将dBV的单位变成dB,参考电压又是多少。

w6955 · 发表于 2017-11-9 21:08:21

本帖最后由 w6955 于 2017-11-9 21:10 编辑

washu 发表于 2017-11-9 20:25
没那么糟糕，以前面我的三个图来看，输入的都是函发产生的 1kHZ 正弦波

第一个，输入 10Vrms，频域图 ...

哎，您说的没错，我说的是人眼看着波形测量数据，再计算呀，有那莫好的示波器---还得经常校验，有这个条件的没几个人那。

washu · 发表于 2017-11-9 21:19:47

wuhaopppp 发表于 2017-11-9 20:31
...dB不是一个相对的单位吗，我在图2中给出的结果是直接将图1以dBV为单位的坐标改为了dB,那么参考电压应该就是1V呀。

对呀，dB 是级差单位，所以需要指明被应用的物理量和基准，而你的示波器写的是 dBV

你 4 楼的图，显然指出 0dB 不是 1Vrms 对吧？

所以你的图 2，如果 0dB = 1Vrms，你的 3kHZ 谐波差不多 46dBV 就是 200Vrms 了，明显不对吧

实际上，你的基线偏移了 -50dBV，因此 3kHZ 谐波正确读数是 -4dBV，也就是 0.63Vrms

dBV 参考电压就是 1Vrms

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