IEC60268-21声学标准测量 - 谐波失真
谐波失真是评估非线性系统的重要指标，属于常规非线性失真的一种，一般与扬声器系统中的几何形状、材料和其他设计标准有关，是可接受的。谐波失真的大小取决于激励信号的幅值大小，我们可以利用扬声器的非线性参数（Bl(x)、Kms(x)、L(x)、L(i)等）模型建模进行评估计算，也可以直接测量输出信号，通过分析获得。
【定义】
对于声音系统或声音系统组件，当输入信号是频率为f的正弦信号时，输出端信号中，除了基频f外，还有系统非线性失真产生的、与f成整数倍的各次谐波成分，如2f、3f……nf。
如果声学系统输出端总声压信号为p，基波分量和n阶谐波分量的有效值可分别表达为pf(f)和pnf(f)。总谐波量为所有谐波成分的能量和，是绝对值，表示为：
总谐波失真为总谐波量pTH(f)和参考量pref(f)之间的比值，是一个相对值，表示为：
IEC60268-21标准中，参考值pref(f)为输出端总声压信号，包括了基波、所有谐波分量和噪声。需要的注意的是，基波分量pf(f)或者指定频率段中的平均声压pm也是比较实用的参考值，使用时需要进行说明。
【激励信号的选择】
IEC60268-21标准推荐的激励信号为连续正弦chirp信号，结合Farina技术，可以将谐波失真有效分离出来；而且该信号可以激发所有频率，以高分辨率检测Rub&Buzz症状；此外，其测量时间短，如果应用可变的扫描速度，测量时间将进一步缩短，非常有利于产线终端测试，详细讨论可以查看论文：
脉冲响应门控技术即对所测量的脉冲响应进行加窗处理，该方法可以在较高频率处良好地抑制房间反射，将直达声与房间反射分离开；但是低频数据会受房间尺寸的影响，房间过小可能会引起低频段的显著错误。此时，可以采用IEC60268-21标准19.5.1章节所述的补偿方法，利用复杂房间校正函数对测得的声压信号进行滤波，该函数能在信号分析之前补偿任何相位和幅值失真，这对谐波失真的精确测量非常重要，KLIPPEL也专门开发了原位补偿（ISC: In-Situ Compensation）模块来实现房间校正，具体工作流程可查看：
等效输入谐波失真（EIHD: Equivalent Input Harmonic Distortion）也可以简化谐波失真的解读。我们知道，主要的非线性特性比如Bl(x)、Kms(x)和L(x)都集中在换能单元的电气域和机械域。如下图所示，这些非线性特性可以通过在非线性系统输入信号u(t)增加一个失真信号d(t)并产生失真输入信号u’(t)来进行模拟。这个失真信号u’(t)通过传递函数为H(f,ri)的线性系统（后期整形）传输到了测量点 ri 处的声压输出p(ri)。虽然扬声器非线性产生的失真是由单个源产生的，但测量的谐波失真随着测量位置的不同而变化较大。EIHD则从测量信号中移除线性后期整形，即通过在测量的声压信号p(ri)上加一个逆传递函数的线性滤波器，从而又得到扬声器非线性产生的失真信号u’(t)，并通过分析该失真信号的频谱确定出EIHD。EIHD描述了非线性系统输出端的失真信号，可以解释扬声器的主导非线性，与测量位置、声学环境、麦克风属性等后期整形无关，因此，我们可以在办公室现场、QC测试箱或是消声室测量得到相同的结果，易于解读和比较。KLIPPEL针对该测量提供了测试模板，详细步骤可以参考应用笔记AN20。
在一些应用中，高阶谐波失真（HOHD: Higher Order Harmonic Distortion）也被用于揭示被测设备的非线性特性，定义为指定阶次（N1≤n≤N）内的谐波分量和，用相对量%表示如下：
HOHD对于评估具有确定性特性的非线性很显著，例如机械悬挂系统在高位移时的硬限制。然而，HOHD不能可靠地检测松散颗粒和其他具有随机特性的扬声器缺陷（例如音圈擦圈、漏气噪声等），这些缺陷会产生包含非谐波分量的脉冲失真，我们将在后续内容中进行详述。
