這是對采集到的所有信號數(shù)據(jù)計算得出的。只要在多個重復(fù)周期內(nèi)計算均方根值,均方根值就與我們計算的時間長短無關(guān)。
對于正弦波,均方根值也被定義為:
這意味著,如果平均值為 0,則RMS 值僅為幅度的 0.707 ,這就是正弦波均方根值的眾所周知的關(guān)系。
但是,如果正弦波有 DC 偏置,則RMS值取決于偏置。事實上,偏置量是正數(shù)還是負(fù)數(shù)都沒有關(guān)系,rms 值會因正弦波偏置而增加,記住這一點很重要。
通常,當(dāng)我們想使用RMS 值來表征噪聲電平時,尤其是在低電平時,RMS 值可能是一個存在誤導(dǎo)性的特征參數(shù)。除了我們想要表征的波動之外,噪聲中的 DC 分量也會影響RMS 值。這意味著RMS不是噪聲水平的良好特征參數(shù)。如果我們首先減去平均值然后計算RMS,就可以測量平均值的波動。這正是標(biāo)準(zhǔn)偏差的定義。
標(biāo)準(zhǔn)偏差:標(biāo)準(zhǔn)偏差被定義為:
它是對平均值數(shù)據(jù)分布的度量。與平均值相比,較大的標(biāo)準(zhǔn)偏差意味著信號在各處都在變化。與平均值相比,較小的標(biāo)準(zhǔn)偏差值意味著信號的變化非常緊密地分布在平均值周圍。
在整個采集窗口中,我們首先計算平均值,然后返回計算電壓與平均值之差的平方,將所有這些與平均值的偏差平方相加,找到它們的平均值并取平方根。標(biāo)準(zhǔn)偏差的單位還是電壓。
標(biāo)準(zhǔn)偏差基本上是減去直流分量的RMS值,標(biāo)準(zhǔn)偏差在一些特殊波形中具有重要意義。當(dāng)僅有噪聲時,RMS是噪聲水平的良好表征參數(shù),當(dāng)我想計算其他恒定信號中的噪聲水平時,標(biāo)準(zhǔn)偏差是比RMS 值更好的特征參數(shù)。
在值的高斯分布的特殊情況下,信號以平均值為中心,以這種方式計算的標(biāo)準(zhǔn)偏差正是分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。該術(shù)語以及平均值是復(fù)制高斯分布所需的唯一術(shù)語。
在正弦波信號的特殊情況下,標(biāo)準(zhǔn)偏差是正弦波分量的RMS:
其中一些特征參數(shù)我們可以快速地從示波器的屏幕讀出。而且,事實上,這是重要的第一步,通過設(shè)置示波器可以簡化這一過程,當(dāng)我們能夠使用 12 位垂直分辨率、高采樣率和深存儲提取信號的特征參數(shù)時,高性能示波器的真正威力就得到了發(fā)揮。
在我們的WavePro HD 示波器中,通過使用豐富的內(nèi)置計算參數(shù)計算來計算這些重要的特征參數(shù)。
設(shè)置完成后,可以在前面的屏幕上顯示這些重要的特征參數(shù)的值,以及它們的統(tǒng)計數(shù)據(jù):平均值、最小值和最大值,甚至它們的標(biāo)準(zhǔn)偏差。以下是從 250k 樣本的采集數(shù)據(jù)中提取的特征參數(shù):
我們應(yīng)該查看結(jié)果,看看它們是否與預(yù)期的一致。對于此實例中的正弦波,幅度是峰峰值的?(1.01 V)。我們預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)偏差值為 0.707x 1.01 V = 0.714 V。我們實際測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.700V。這比我們的預(yù)期低2%,這個誤差是怎么來的?
我們假設(shè)測量的信號是一個理想的正弦波,但事實上,它接近于理想的正弦波,但有點失真。低于預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)偏差表明該信號不是理想的正弦波。
使用這些特征參數(shù)是需要依據(jù)經(jīng)驗的,它們是根據(jù)上述定義計算的。我們可以根據(jù)待測的信號類型來解釋這些值,他們并沒有告訴我們關(guān)于這個波形的所有信息,只是一些描述它的術(shù)語。通過查看頻域,我們可以更深入地了解信號。但那將是另一個查看信號的視角。