Total harmonisk distorsion(THD) är ett mått på mängden olinjär distorsion i elektriska signaler. Det spelar en avgörande roll inom framför allt ljud-, mät- och energiteknik, eftersom det gör det möjligt att dra slutsatser om en signals renhet och kvalitet.
Total harmonisk distorsion (THD) avser förhållandet mellan övertoner och grundfrekvensen i en signal. Det är multiplar av grundfrekvensen som inte skulle förekomma i en idealisk signalform – en ren sinusvåg. Dessa extra frekvenser orsakas av icke-linjära distorsioner i komponenter eller kretsar.
THD anges vanligen i procent och visar hur mycket en signal avviker från det ideala. Ett THD-värde på t.ex. 1 % innebär att summan av övertonerna motsvarar 1 % av grundtonen. Ju lägre detta värde är, desto ”renare” är signalen.
Den totala harmoniska distorsionen är resultatet av förhållandet mellan de effektiva värdena för övertonerna och grundtonen. Den avgörande faktorn för beräkningen är hur starka de enskilda övertonernas amplituder är i förhållande till grundtonen.
För att analysera signalen bryts den ned i sina frekvenskomponenter med hjälp av en Fouriertransform. Den vanligaste metoden är Fast Fourier Transform (FFT). På så sätt kan man se exakt vilka frekvenser – t.ex. vid en referensfrekvens på 1 kHz – som ingår i signalen.
Moderna mätinstrument visar THD-värdet direkt efter den interna beräkningen. Förutom procentsatsen visas ofta även frekvensspektrumet för att visualisera fördelningen av övertoner.
I praktiken orsakas harmonisk distorsion av olinjära komponenter som t.ex. halvledare, transformatorer eller högtalare. Dessa komponenter genererar ytterligare frekvenskomponenter som kan förvränga den ursprungliga signalen.
Typiska användningsområden:
I industriella applikationer, t.ex. frekvensomvandlare eller switchade nätaggregat, kan en hög THD också ha en negativ inverkan på den elektriska strömkvaliteten.
Termen distorsionsfaktor används ofta synonymt med total harmonisk distorsion. Strikt talat finns det dock skillnader. Distorsionsfaktorn avser ofta förhållandet mellan den olinjära distorsionen och den totala signalen, medan THD specifikt beaktar övertonerna i förhållande till grundfrekvensen.
Det finns också en utökad mätparameter THD+N (Total Harmonic Distortion plus Noise), som förutom övertoner även tar hänsyn till brus. Denna specifikation är särskilt vanlig inom ljud- och mätteknik, eftersom den ger en mer realistisk bild av den faktiska signalförvrängningen.
Nivån på THD beror på olika faktorer:
THD påverkas av formen och storleken på den spänning som tillförs systemet. En konstant och ren spänningssignal bidrar väsentligt till att minimera distorsionen.
För att minska THD används bland annat balanserade signalvägar, aktiva filter, linjära förstärkare och negativ återkoppling. Användningen av komponenter av hög kvalitet bidrar också till att minimera distorsionen.
Beroende på användningsområde anses olika riktvärden för THD vara acceptabla:
| Tillämpning | Typiskt THD-värde |
|---|---|
| Hi-fi ljudförstärkare | < 0,1 % |
| Elnät (offentlig försörjning) | < 5 % |
| Radioteknik / Mobilradio | < 1 % |
| Industrianläggningar / nätbelastning | < 8-10 % (tillåtet) |
Standarder som IEC 61000 eller motsvarande DIN-föreskrifter definierar gränsvärden, särskilt för industriella tillämpningar eller nätanslutning av apparater.
Total harmonisk distorsion är ett viktigt mått för att bedöma signalkvaliteten i elektriska och elektroniska system. Det beskriver hur stor del av den harmoniska distorsionen som orsakas av övertoner och anges i procent eller dB.
Låg THD står för hög signalrenhet – och är därför avgörande inom områden som ljudteknik, mätteknik, kommunikation och energiteknik. Tack vare moderna analysmetoder och målinriktad systemdesign kan THD nu mätas och minimeras på ett effektivt sätt – en avgörande faktor för kvalitet, effektivitet och säkerhet.
+49 (0) 60 62 - 9 42 50 
info@bre-trafo.com