范文一:均方根值(RMS)、均方根误差(RMSE)、各种平均值
均方根值(RMS)、均方根误差(RMSE)、各种平均值
2009-12-10 13:56
有人经常混用均方根误差(RMSE)与标准差(Standard Deviation),实际上二者并不是一回事。
1.均方根误差
均方根误差为了说明样本的离散程度。
均方根误差(root-mean-square error )亦称标准误差,
其定义为,i=1,2,3,…n
。在有限测量次数中,均方根误差常用下式表示:,式中,n为测量次数;di为一组测量值与平均值的偏差。如果误差统计分布是正态分布,那么随机误差落在土σ以内的概率为68%。
2.标准差
标准差是方差的算术平方根。
标准差能反映一个数据集的离散程度。平均数相同的,标准差未必相同。 标准差也被称为标准偏差,或者实验标准差。 计算公式:
欢迎指正!!!
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其余参照一下说明:
论文写作中经常需要比较几个算法的优略,下面列举的是一些常用的评估方法。
性质:又称均方根误差,当对某一量进行甚多次的测量时,取这一测量列真误差的均方根差(真误差平方的算术平均值再开方),称为标准偏差,以σ表示。σ反映了测量数据偏离真实值的程度,σ越小,表示测量精度越高,因此可用σ作为评定这一测量过程精度的标准。
均方根值也称作为效值,它的计算方法是先平方、再平均、然后开方。比如幅度为100V而占空比为0.5的方波信号,如果按平均值计算,它的电压只有50V,而按均方根值计算则有70.71V。这是为什么呢?举一个例子,有一组100伏的电池组,每次供电10分钟之后停10分钟,也就是说占空比为一半。如果这组电池带动的是10Ω电阻,供电的10分钟产生10A的电流和1000W的功率,停电时电流和功率为零。
那么在20分钟的一个周期内其平均功率为500W,这相当于70.71V的直流电向10Ω电阻供电所产生的功率。而50V直流电压向10Ω电阻供电只能产生的250W的功率。对于电机与变压器而言,只要均方根电流不超过额定电流,即使在一定时间内过载,也不会烧坏。 PMTS1.0抽油机电能图测试仪对电流、电压与功率的测试计算都是按有效值进行的,不会因为电流电压波形畸变而测不准。这一点对于测试变频器拖动的电机特别有用。
均方根误差为了说明样本的离散程度。
对于N1,....Nm,设N=(N1+...+Nm)/m;则均方根误差记作:
t=sqrt(((N^2-N1^2)+...+(N^2-Nm^2))/(m(m-1)));
比如两组样本:
第一组有以下三个样本:3,4,5
第二组有一下三个样本:2,4,6
这两组的平均值都是4,但是第一组的三个数值相对更靠近平均值,也就是离散程度小,均方差就是表示这个的。
同样,方差、标准差(方差开根,因为单位不统一)都是表示数据的离散程度的。
几种典型平均值的求法
(1)算术平均值这种平均值最常用。设x1、x2、… 、x n为各次的测量值,n代表测量次数,则算术平均值为
(2)均方根平均值
(3)几何平均值
(4)对数平均值
(5)加权平均值
范文二:均方根值(RMS)、均方根误差(RMSE)、各种平均值
论文写作中经常需要比较几个算法的优略,下面列举的是一些常用的评估方法。
均方根值也称作为效值,它的计算方法是先平方、再平均、然后开方。比如幅度为100V而占空比为0.5的方波信号,如果按平均值计算,它的电压只有50V,而按均方根值计算则有70.71V。这是为什么呢?举一个例子,有一组100伏的电池组,每次供电10分钟之后停10分钟,也就是说占空比为一半。如果这组电池带动的是10Ω电阻,供电的10分钟产生10A的电流和1000W的功率,停电时电流和功率为零。
那么在20分钟的一个周期内其平均功率为500W,这相当于70.71V的直流电向10Ω电阻供电所产生的功率。而50V直流电压向10Ω电阻供电只能产生的250W的功率。对于电机与变压器而言,只要均方根电流不超过额定电流,即使在一定时间内过载,也不会烧坏。 PMTS1.0抽油机电能图测试仪对电流、电压与功率的测试计算都是按有效值进行的,不会因为电流电压波形畸变而测不准。这一点对于测试变频器拖动的电机特别有用。
均方根误差为了说明样本的离散程度。
对于N1,....Nm,设N=(N1+...+Nm)/m;则均方根误差记作: bbs.itgoal.com.F6F!M n+t8Q5i.Y-m
t=sqrt(((N^2-N1^2)+...+(N^2-Nm^2))/(m(m-1)));
比如两组样本:
第一组有以下三个样本:3,4,5
第二组有一下三个样本:2,4,6
这两组的平均值都是4,但是第一组的三个数值相对更靠近平均值,也就是离散程度小,均方差就是表示这个的。
同样,方差、标准差(方差开根,因为单位不统一)都是表示数据的离散程度的。
几种典型平均值的求法
(1)算术平均值这种平均值最常用。设x1、x2、… 、x n为各次的测量值,n代表测量次数,则算术平均值为
(2)均方根平均值
(3)几何平均值
(4)对数平均值
(5)加权平均值
范文三:准峰值,平均值 和 峰值的区别
准峰值, 平均值 和 峰值的区别
这个是我在别人的上面看到的,他是这样解释的:
采用准峰值检波是民用电磁骚扰发射测试特点,由于民用的电磁兼容产品族标准都是从CISPR 标准转化过来的,这些标准都是为了保证通信和广播的畅通而编制的,因此骚扰对通信和广播的影响最终是有人的主观听觉效果来判断,平均值检波和峰值检波都不足以描述脉冲的幅度,宽度和频度对视觉造成的影响,而必须用准峰值检波,只有准峰值检波才比较符合人耳对声音的反应规律。
几种检波方式的各自特点:
1. 平均值检波:其最大特点是检波器的充放电时间常数相同,特别适用于对连续波的测量。
2. 峰值检波:它的充电时间常数很小,即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值,当中频信号消失后,由于电路的放电时间常数很大,检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射试验中被优先采用,因为好多军用装备只要单次脉冲的激励就可以造成爆炸或数字设备的误动作,而无需像音响设备那样讲究时间的积累。
3. 准峰值检波:这种检波器的冲放点时间常数介于平均值于峰值之间,在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关,又与脉冲重复频率有关,其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。
4. 准峰值测试的主要问题与改进措施
用准峰值检波方式进行测试的主要问题是测量时间长。下面是准峰值检波和峰值检波的测试时间比较。
采用准峰值检波测量50Hz 干扰信号的最小扫描时间(测量周期为1s )
频率范围
带宽
步长
步数
最小扫描时间
150kHz~30MHz
9kHz
5kHz
5970
5970s=1b40min
30MHz~1000MHz
120kHz
50kHz
19400
19400s=5b23min
采用峰值检波法正确测量50Hz 干扰信号的最小扫描时间(测量周期为20ms )
频率范围
带宽
步长
步数
最小扫描时间
150kHz~30MHz
9kHz
5kHz
5970
119.4s=2min
30MHz~1000MHz
120kHz
50kHz
19400
388s=6min
由于准峰值测量占用的时间比较长,测试的效率比较低,作为改进,实用中常用峰值检波作第一轮测试,因为三种检波当中,用峰值检波得到的测值应当最高,如果首轮测值比标准给定的准峰值和平均值都要来得低的话,则以后的试验不用进行,便能判定试验已经通过。如果峰值测试中有部分测值高于标准规定准峰值和平均值,则就取超过部分的频段补做准峰值和平均值的测试,即使这样,整个测试时间也短于全部用准峰值和平均值检波的测试。
范文四:EMC测试中的峰值准峰值平均值均方根值
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EMC测试中的峰值准峰值平均值均方根值
第,,卷第,期杭州电子科技大学学报,,,(,,,,,,(,,,,,年,,月,,,,,,,,,,,,,,,,?,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,:,,(,,,,,,(,,,(,,,,—,,,,(,,,,(,,,,,,
,,,测试中的峰值、准峰值、平均值、均方根值
黄大明,于虹
(国家电子计算机外部设备质量监督检验中心,浙江杭州,,,,,,)
摘要:在电磁兼容测量中有几个最基本测量值:峰值、准峰值、平均值、均方根值,该文分析了电磁
兼容测试标准对电磁骚扰测量值和测量检波器的不同要求,检波器的原理和特点,以及不同种类
的干扰信号在检波器上的不同响应。通过对,,常测试中一些典型设备电磁骚扰的测量数据,用实
际例子说明了峰值、准峰值、平均值、均方根值在电磁兼容测量中的应用及其区别。
关键词:峰值;准峰值;平均值;均方根值;检波器
中图分类号:,,,,文献标识码:,文章编号:,,,,—,,,,(,,,,),,一,,,,—,,
,引言
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随着电子与无线电技术的发展,电磁兼容(,,,;,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,)测量也变得越来越重要,,,,标准成为国内外多数电子电器类产品的强制性标准,几乎所有的电子产品在销售时都需要取得,,,测试认证?’,,。在,,,电磁骚扰测量中经常会接触到峰值、准峰值、平均值、均方根值几个值,这几个值到底在电磁骚扰测量中有什么区别,对于有些电子电器设备研发工程师来讲,并不是太清楚一。,。本文在,,,检测实践中的体会,在分析不同标准对不同测量值的要求的前提下,简述了检波器的种类和干扰信号的种类。本文通过对不同产品的实践测试说明了几个测量值的不同要求和区别,从各个角度阐述了上述几个概念在电磁兼容中的应用。
,电磁兼容标准对测量值的要求
除了术语定义不同外,对于,,,测试来讲,峰值、准峰值、平均值、均方根值是利用仪器测试出来的值,由于测试接收机根据定义的不同对接收的数据进行不同的数学处理,得到各个测试结果。在,,,,,,,,(,,,—,,,,(无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第,—,部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备测量设备》中规定了用于测量无线电骚扰电压、骚扰电流、骚扰场强的测量设备的性能和特性?,,所涉及的测量接收机类型包括:准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机、均方根值测量接收机。在不同的标准中规定的限值所采用的值也有所不同,比如,,,,,,—,,,,,辐射骚扰,,—,,,,限值是准峰值,,,,,,——————————————————————————————————————
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,限值是峰值和平均值,传导骚扰,,,,,,,,,,,,限值是准峰值和平均值。,,,,,,,一,,辐射骚扰和传导骚扰限值都是峰值。,,,,,,,—,,,,辐射骚扰选用了线峰值、准峰值和平均值,种限值。
,检波器的特点
峰值检波器的特点是充电时间常数很小、放电时间常数很大,即使是很窄的单个脉冲也能很快充到稳定峰值,当中频信号消失之后,由于电路的放电时间常数很大,检波输出电压可在很长一段时间保持在收稿日期:,,,,—,,—,,作者简介:黄大明(,,,,一),男,浙江玉环人,工程师,电磁兼容技术(
万方数据
,,
杭州电子科技大学学报,,,,年
峰值上。峰值检波器就是要渎出包络的最大值,它只取决于信号的幅度,与信号的宽度和重复频率无关。
准峰值检波器是一个充、放电时间更长的峰值检波器,它修正了人对脉冲类型干扰的主观响应,当脉冲很快上升时,人耳不能立即反应,当脉冲跌落后,人耳的感觉仍有滞留效应,准峰值正是可以反映人耳对脉冲骚扰的响应。准峰值检波器输出既与脉冲幅度有关,又与脉冲重复频率有关,既要反映干扰信
号的幅度,又要反映它的时间分布。
平均值检波器最大的特点就是充、放电时间常数相同,所以检波——————————————————————————————————————
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的输出基本上正比于信号的包络线的平均值。对于连续波信号平均值基本上与峰值相等,但是对脉冲信号而言,平均值与峰值就相差较大,其值正比于脉冲幅度及脉冲的重复频率,脉冲信号的重复频率越低,检波后得到的值就越低。
均方根值主要用于测量脉冲骚扰信号,但是均方根值在电磁兼容测量中是用得最少的。为了更好地考虑脉冲干扰对当今无线电业务的影响,,,,,,,,一,一,,,,中已经引入了一种新的加权检波器,这种检波器称为均方根值一平均值检波器。它是,,,检波器(用于大于拐点频率的脉冲重复频率)和线性平均值检波器(用于小于拐点频率的脉冲重复频率)的组合。为保证对同一干扰测量结果的一致性,标准还统一规定了各检波器在不同频
率范围内的测量带宽,如表,所示。
表,
检波器测量带宽,。
,干扰信号的种类
实际干扰信号的基本形式为:连续波、脉冲波和随机噪声等,种,这,种干扰信号在不同检波器上的响应也是不同的。
窄带干扰信号,如载波、本振、电源谐波等都属于连续正弦波干扰信号,对于未调制的正弦波信号,
各检波器输出为,,:
(,),,,,。。,,。。,,。,,,,,,(,,)
式中,,为输入信号的有效值,,(,,)为从输入到检波输出——————————————————————————————————————
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的仪器增益,对于已调制正弦信号没有这
个关系。
工业设备产生的干扰信号,大多属于具有一定重复频率的脉冲干扰,所以研究设备产生的干扰时,这是用得最多的一种。脉冲干扰信号在各检波器上的响应公式如表,所示。
随机干扰信号也是大量存在的干扰信号,例如热噪声、雷达目标反射以及自然环境噪声等,随机干扰信号最有意义的是平稳随机过程的干扰信号,这种信号的统计特性与时间无关,这种信号在各种检波
器上的响应如表,所示。
表,脉冲干扰信号在各检波器上响应公式
检波器峰值检波器准峰值检波器平均值检波器均方根值检波器
响应结果公式
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表,随机干扰信号在各检波器上响应公式
检波器准峰值检波器平均值检波器均方根值检波器
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响应结果公式
,(,,,,(毛),(,,),,,。。,,,(,,),(,,),,,,。,,,
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式中:,——与,,,,;有关
,(,,)——从射频输入到检波器输出的仪器增益,,(,,)——功率谱密度,,,——噪声功率等效带宽
式中:,(岛)——在通带中心频率上的频谱强度(,,,,),。,——等效电压带宽,,。。——噪声功率等效带宽
,。——脉冲的重复频率,,(,)——准峰值与峰值检波器输出之比
上述,种类型信号在不同检波器上输出得出的结果,仅仅是分别考虑的简单情形。实际干扰信号可能是几种类型同时出现,也可能遇到重复频率大于仪器带宽以及非平稳的随机过程干扰信号。仔细万方数据
第,期黄大明等:,,,测试中的峰值、准峰值、平均值、均方根值,,观察上述公式,在未知干扰信号性质时,通过比较不同检波器上的响应,可以确定干扰信号的性质,反之,知道了干扰信号的特性,可以准确的测量它。正确掌握干扰源特性(主要是波形特性)以及测量值和仪表特性直接的关系,对于各种测量结果的解释是很重要的。
,测试过程及典型数据的分析
,(,测试过程
电磁骚扰的测试主要有辐射骚扰、传导骚扰、
骚扰功率测试几种典型测试,如表,所示。
不管骚扰信号以何种形式采样,最终都是以
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电压形式传输到接收机上进行测量,通过不同检
波器进行检波输出相应的值。骚扰信号测量通常
有两个步骤:预测与终测。预测是测试出整个频段的相应峰值和平均值。终测则是在预测结果的基础上测试几个余量最小的几个点(通常为,个点)的准峰值和平均值。为什么不直接进行准峰值测量,而要先测试峰值呢,主要原因在于两种检波器的测量周期的不同,峰值检波器测量周期是,,级的,准峰值检波器测量周期测要求为,,。峰值和准峰值测量时间的区别如表,所示。
表,表,电磁骚扰的典型测试项目不同频段内峰值和准峰值的测量时间
从表,中可以看出采用峰值和准峰值测量时间的区别,准峰值测量总时间一个状态的测量时间就几个小时,这种测试速度是非常不适合日常测试的。所以通常情况,预测采用峰值测量,终测采用准峰值测量,整个测试过程传导测(,,,,,,一,,,,,)试时间为,,,,,辐射测试(,,—,,,,,,,)时间为,,,,,左右。
传导骚扰和骚扰功率测试过程相对较为简单,而辐射骚扰测试过程相对复杂,因此重点介绍辐射骚扰的测试过程。辐射骚扰终测多是根据预测的结果进行准峰值和平均值的测量,区别在于预测的方式,目前辐射骚扰预测的测试方式主要有接收机和频谱仪两种模式。
两种测量模式的终测方式都是一样的,就是测量准峰值,根据预测试的结果,一般要求选取,个余量最小的频点进行终测试。此时频——————————————————————————————————————
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点固定,根据预测试记录的该频点的最大值位值(例如转台角度,,。、天线高度,,,;,、天线极化方向,),在该角度的,,,。寻找该频点最大值,并记录其最大值的具体角度,确定角度后,再根据预测时的天线高度?,,;,范围寻找该频点最大值,并记录其最大值时的具体高度,最后记录具体位置(例如,,。、,,,;,、,)和该频点的最大准峰值,同时会自动计算出余量来判断是否合格。,(,典型实例数据分析
,(,(,开关电源电源端子传导骚扰
开关电源的电磁骚扰,主要是由于开关晶体管、高频变压器和输出整流回路在工作时产生的这种,,,,,和,,,,,变化率很大及幅度很大的电压和电流脉冲。这种脉冲有着较宽的频带和非常丰富的谐波成分:】。如图,所示,骚扰信号基本多是开关电源开关频率,,,,,的谐波,这种脉冲干扰信号有着较高的重复频率,可以看出峰值和准峰值非常接近,两个值相差,,,以内。而峰值与平均值相差,—,,,左右,不同的谐波点差值也不一样。
,(,(,汽油发电机辐射骚扰随火花塞电极间隙(,(,—,(,,,)电压的升高,电极问电场强度不断增大,当达到某一临界值时万方数据
,,
杭州电子科技大学学报
,,,,钜
(约,,,,),电极间的间隙即形成放电通道而被“击穿”。在——————————————————————————————————————
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强电场的作用下,高速运动的电子及高离子使放电通道形成炽热的气体发光体,即火花放电现象。点火花的温度极高,一般可达,足以点燃气缸内的可燃混合气。
火花塞点火产生骚扰信号的频率范围比较宽,而且频点不固定,属于随机噪声信号。如图,所示,为某汽油发电机的辐射骚扰测试曲线,采用的是峰值限值线,采样的点也是峰值。这种干扰信号频点不稳定且重复频率非常低,利用峰值检波器可以非常精准的测量出干扰信号的最大值,如果通过准峰值检波器进行测量,其峰值和准峰值通常相差,,,,左右,峰值与平均差别就,,,,。
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开关电源端传导骚扰信号图,某汽油发电机辐射骚扰信号
,结束语
电磁兼容测量中的几个测量值,虽然通过检波原理和干扰信号种类,可以计算出现相应的值,但是前提需要知道干扰信号的类型及参数,然而实际产品可能同时存在多种干扰信号,而且骚扰信号存在多种传播方式,所以通常很难通过公式计算出实际产品的骚扰信号。通过实际测量出的值,比较不同测量值的差别,同样可以进一步了解所测试产品所产生骚扰信号特点。
参考文献
,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,无线电骚扰和抗扰度测量,,,(
,,,姚世全(电磁兼容标准实施指南,,,(北京:中国标准出版社,,,,,:,,,,,(
,,,孙杰,李明(,,,电磁兼容测试仪器校准不确定度分析,,,(电子质量,,,,,,(,,):,,—,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
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万方数据
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范文五:EMC测试中的峰值准峰值平均值均方根值
第33卷第3期杭州电子科技大学学报V01.3,3,No.32013年06月JournalofHartgzh∞DianziUnivemityJun.2013doi:lO.3969/j.ban.1001—9146.2013.03~003
EMC测试中的峰值、准峰值、平均值、均方根值
黄大明,于虹
(国家电子计算机外部设备质量监督检验中心,浙江杭州310012)
摘要:在电磁兼容测量中有几个最基本测量值:峰值、准峰值、平均值、均方根值,该文分析了电磁
兼容测试标准对电磁骚扰测量值和测量检波器的不同要求,检波器的原理和特点,以及不同种类
的干扰信号在检波器上的不同响应。通过对13常测试中一些典型设备电磁骚扰的测量数据,用实
际例子说明了峰值、准峰值、平均值、均方根值在电磁兼容测量中的应用及其区别。
关键词:峰值;准峰值;平均值;均方根值;检波器
中图分类号:TM93文献标识码:A文章编号:1001—9146(2013)03一0009—04
0引言
随着电子与无线电技术的发展,电磁兼容(ElectroMagneticCompatibility,EMC)测量也变得越来越重要,EMC标准成为国内外多数电子电器类产品的强制性标准,几乎所有的电子产品在销售时都需要取得EMC测试认证¨’21。在EMC电磁骚扰测量中经常会接触到峰值、准峰值、平均值、均方根值几个值,这几个值到底在电磁骚扰测量中有什么区别?对于有些电子电器设备研发工程师来讲,并不是太清楚一。o。本文在EMC检测实践中的体会,在分析不同标准对不同测量值的要求的前提下,简述了检波器的种类和干扰信号的种类。本文通过对不同产品的实践测试说明了几个测量值的不同要求和区别,从各个角度阐述了上述几个概念在电磁兼容中的应用。
1电磁兼容标准对测量值的要求
除了术语定义不同外,对于EMC测试来讲,峰值、准峰值、平均值、均方根值是利用仪器测试出来的值,由于测试接收机根据定义的不同对接收的数据进行不同的数学处理,得到各个测试结果。在GB/T6113.101—2008(无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第l—I部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备测量设备》中规定了用于测量无线电骚扰电压、骚扰电流、骚扰场强的测量设备的性能和特性¨J,所涉及的测量接收机类型包括:准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机、均方根值测量接收机。在不同的标准中规定的限值所采用的值也有所不同,比如GB9254—2008,辐射骚扰30—1GHz限值是准峰值,1~6GHz限值是峰值和平均值,传导骚扰150kHz~30MHz限值是准峰值和平均值。GJB151A一97辐射骚扰和传导骚扰限值都是峰值。GB18655—2010辐射骚扰选用了线峰值、准峰值和平均值3种限值。
2检波器的特点
峰值检波器的特点是充电时间常数很小、放电时间常数很大,即使是很窄的单个脉冲也能很快充到稳定峰值,当中频信号消失之后,由于电路的放电时间常数很大,检波输出电压可在很长一段时间保持在收稿日期:2012—12—12作者简介:黄大明(1980一),男,浙江玉环人,工程师,电磁兼容技术.
10杭州电子科技大学学报2013年峰值上。峰值检波器就是要渎出包络的最大值,它只取决于信号的幅度,与信号的宽度和重复频率无关。
准峰值检波器是一个充、放电时间更长的峰值检波器,它修正了人对脉冲类型干扰的主观响应,当脉冲很快上升时,人耳不能立即反应,当脉冲跌落后,人耳的感觉仍有滞留效应,准峰值正是可以反映人耳对脉冲骚扰的响应。准峰值检波器输出既与脉冲幅度有关,又与脉冲重复频率有关,既要反映干扰信号的幅度,又要反映它的时间分布。
平均值检波器最大的特点就是充、放电时间常数相同,所以检波的输出基本上正比于信号的包络线的平均值。对于连续波信号平均值基本上与峰值相等,但是对脉冲信号而言,平均值与峰值就相差较大,其值正比于脉冲幅度及脉冲的重复频率,脉冲信号的重复频率越低,检波后得到的值就越低。
均方根值主要用于测量脉冲骚扰信号,但是均方根值在电磁兼容测量中是用得最少的。为了更好地考虑脉冲干扰对当今无线电业务的影响,CISPR16一l一113]中已经引入了一种新的加权检波器,这种检波器称为均方根值一平均值检波器。它
是RMS检波器(用于大于拐点频率的脉冲
重复频率)和线性平均值检波器(用于小于
拐点频率的脉冲重复频率)的组合。
为保证对同一干扰测量结果的一致
性,标准还统一规定了各检波器在不同频
率范围内的测量带宽,如表1所示。表l检波器测量带宽B。
3干扰信号的种类
实际干扰信号的基本形式为:连续波、脉冲波和随机噪声等3种,这3种干扰信号在不同检波器上的响应也是不同的。
窄带干扰信号,如载波、本振、电源谐波等都属于连续正弦波干扰信号,对于未调制的正弦波信号,各检波器输出为HJ:
(1)V,=V。。=V。。=V。,=]2EG(fo)
式中,E为输入信号的有效值,G(fo)为从输入到检波输出的仪器增益,对于已调制正弦信号没有这个关系。
工业设备产生的干扰信号,大多属于具有一定重复频率的脉冲干扰,所以研究设备产生的干扰时,这是用得最多的一种。脉冲干扰信号在各检波器上的响应公式如表2所示。
随机干扰信号也是大量存在的干扰信号,例如热噪声、雷达目标反射以及自然环境噪声等,随机干扰信号最有意义的是平稳随机过程的干扰信号,这种信号的统计特性与时间无关,这种信号在各种检波器上的响应如表3所示。
表2脉冲干扰信号在各检波器上响应公式
检波器
峰值检波器
准峰值检波器
平均值检波器
均方根值检波器响应结果公式V。=2S(fo)G(fo)B。。Vqp=2S(fo)G(fo)B。。P(a)表3随机干扰信号在各检波器上响应公式检波器准峰值检波器平均值检波器均方根值检波器Vq,=2NC(fo)、履了砺V。=【丌P。(%)G2(b)B。。】寺响应结果公式V.,=2S(毛)G(fo)fpV。。=2S(fo)C(fo)fp/B。,fpV。=2C(fo)刀i瓦丁‘式中:N——与Rd/Rc有关
C(fo)——从射频输入到检波器输出的仪器增益
Pn(f0)——功率谱密度
Bep——噪声功率等效带宽式中:s(岛)——在通带中心频率上的频谱强度(V/Hz)B。,——等效电压带宽,B。。——噪声功率等效带宽f。——脉冲的重复频率,P(a)——准峰值与峰值检波器输出之比
上述3种类型信号在不同检波器上输出得出的结果,仅仅是分别考虑的简单情形。实际干扰信号可能是几种类型同时出现,也可能遇到重复频率大于仪器带宽以及非平稳的随机过程干扰信号。仔细
第3期黄大明等:EMC测试中的峰值、准峰值、平均值、均方根值11观察上述公式,在未知干扰信号性质时,通过比较不同检波器上的响应,可以确定干扰信号的性质,反之,知道了干扰信号的特性,可以准确的测量它。正确掌握干扰源特性(主要是波形特性)以及测量值和仪表特性直接的关系,对于各种测量结果的解释是很重要的。
4测试过程及典型数据的分析
4.1测试过程
电磁骚扰的测试主要有辐射骚扰、传导骚扰、
骚扰功率测试几种典型测试,如表4所示。
不管骚扰信号以何种形式采样,最终都是以
电压形式传输到接收机上进行测量,通过不同检
波器进行检波输出相应的值。骚扰信号测量通常
有两个步骤:预测与终测。预测是测试出整个频段的相应峰值和平均值。终测则是在预测结果的基础上测试几个余量最小的几个点(通常为6个点)的准峰值和平均值。为什么不直接进行准峰值测量,而要先测试峰值呢?主要原因在于两种检波器的测量周期的不同,峰值检波器测量周期是ms级的,准峰值检波器测量周期测要求为1s。峰值和准峰值测量时间的区别如表5所示。
表5表4电磁骚扰的典型测试项目不同频段内峰值和准峰值的测量时间
从表5中可以看出采用峰值和准峰值测量时间的区别,准峰值测量总时间一个状态的测量时间就几个小时,这种测试速度是非常不适合日常测试的。所以通常情况,预测采用峰值测量,终测采用准峰值测量,整个测试过程传导测(150kHz一30MHz)试时间为5min,辐射测试(30—l000MHz)时间为45min左右。
传导骚扰和骚扰功率测试过程相对较为简单,而辐射骚扰测试过程相对复杂,因此重点介绍辐射骚扰的测试过程。辐射骚扰终测多是根据预测的结果进行准峰值和平均值的测量,区别在于预测的方式,目前辐射骚扰预测的测试方式主要有接收机和频谱仪两种模式。
两种测量模式的终测方式都是一样的,就是测量准峰值,根据预测试的结果,一般要求选取6个余量最小的频点进行终测试。此时频点固定,根据预测试记录的该频点的最大值位值(例如转台角度90。、天线高度200cm、天线极化方向V),在该角度的+45。寻找该频点最大值,并记录其最大值的具体角度,确定角度后,再根据预测时的天线高度±50cm范围寻找该频点最大值,并记录其最大值时的具体高度,最后记录具体位置(例如75。、120cm、V)和该频点的最大准峰值,同时会自动计算出余量来判断是否合格。4.2典型实例数据分析
4.2.1开关电源电源端子传导骚扰
开关电源的电磁骚扰,主要是由于开关晶体管、高频变压器和输出整流回路在工作时产生的这种du/dt和di/dt变化率很大及幅度很大的电压和电流脉冲。这种脉冲有着较宽的频带和非常丰富的谐波成分"】。如图1所示,骚扰信号基本多是开关电源开关频率60kHz的谐波,这种脉冲干扰信号有着较高的重复频率,可以看出峰值和准峰值非常接近,两个值相差ldB以内。而峰值与平均值相差2—6dB左右,不同的谐波点差值也不一样。
4.2.2汽油发电机辐射骚扰随火花塞电极间隙(0.6—0.9mm)电压的升高,电极问电场强度不断增大,当达到某一临界值时
12杭州电子科技大学学报2013钜(约10kV),电极间的间隙即形成放电通道而被“击穿”。在强电场的作用下,高速运动的电子及高离子使放电通道形成炽热的气体发光体,即火花放电现象。点火花的温度极高,一般可达2
足以点燃气缸内的可燃混合气。
火花塞点火产生骚扰信号的频率范围比较宽,而且频点不固定,属于随机噪声信号。如图2所示,为某汽油发电机的辐射骚扰测试曲线,采用的是峰值限值线,采样的点也是峰值。这种干扰信号频点不稳定且重复频率非常低,利用峰值检波器可以非常精准的测量出干扰信号的最大值,如果通过准峰值检波器进行测量,其峰值和准峰值通常相差20dB左右,峰值与平均差别就40dB。000—3000。C.
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图1频率(1lz)一幽雠崩{J㈣舭㈣‰l血L触。Ⅷ剐妒wⅧ嘲嘣糊‘r一.]--纛I.:|lL。描品i;x+,蔷一‘、击H,jo磊i.;叠‘。品?。瓷频率(Hzj开关电源端传导骚扰信号图2某汽油发电机辐射骚扰信号
5结束语
电磁兼容测量中的几个测量值,虽然通过检波原理和干扰信号种类,可以计算出现相应的值,但是前提需要知道干扰信号的类型及参数,然而实际产品可能同时存在多种干扰信号,而且骚扰信号存在多种传播方式,所以通常很难通过公式计算出实际产品的骚扰信号。通过实际测量出的值,比较不同测量值的差别,同样可以进一步了解所测试产品所产生骚扰信号特点。
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031—2035.Xue—lian,TianChong—ying,LuoLi—yuan.ImpmvedDirectPowerElectromagneticImmunityPrediction[J].JournalofCentralSouthUniversityofTechnology,2011,(6):2
Peak,Quasi—peak,Average,RMS
(China
Abstract:ThereNationalComputerareainEMCMeasurementZhejiang310012,China)HUANGDa-ming,YUHongQualitySupervisingTestCeater,HangzhoufewbasicmeasurementsinEMCmeasurement:peak,quasi?peak,average,and
onRMS.Thispaperanalyzesthedifferentrequirementsofthestandardthemeasuredvalueandmeasurement
asofelectromagneticdisturbalicedetector。studies山eprinciplesandcharacteristicsofthedetector,aswell
differentkindsofinterference
dailytestsignaldetectorresponse.Throughmeasurement
astheanalysisandparisonofthetypicaldata,toillustratethepeak,quasi-peak,equipment—electromagneticdisturbanceaverage,RMSinEMCmeasurementapplicationwellasthedifference.
Keywords:peak;quasi—peak;average;RMS;detector
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