總諧波失真（THD 或 THDi）是對信號中存在的諧波失真的度量，定義為所有諧波分量的功率之和與基頻功率之比。 失真因子是一個密切相關的術語，有時用作同義詞。

在音頻系統中，較低的失真意味著揚聲器、放大器或麥克風或其他設備中的組件可以更準確地再現錄音。

在無線電通信中，具有較低 THD 的設備往往會對其他電子設備產生較少的無意干擾。 由于諧波失真往往會通過以輸入頻率的倍數添加信號來加寬設備輸出發射的頻譜，因此具有高 THD 的設備不太適合頻譜共享和頻譜感測等應用。

在電力系統中，較低的 THD 意味著較低的峰值電流、較少的發熱、較低的電磁輻射和較少的電機鐵芯損耗。 IEEE std 519-2014 涵蓋了電力系統諧波控制的推薦做法和要求。

要了解具有輸入和輸出的系統（例如音頻放大器），我們從一個理想系統開始，其中傳遞函數是線性且時不變的。 當頻率為 ω 的正弦信號通過一個非理想的非線性設備時，會在原始頻率的 nω 倍數（諧波）處添加額外的內容。 THD 是對輸入信號中不存在的附加信號內容的度量。

當主要性能標準是原始正弦波的“純度”（換句話說，原始頻率對其諧波的貢獻）時，測量通常定義為一組 RMS 振幅的比率 一次諧波或基頻的 RMS 振幅的高次諧波頻率

T H D F = V 2 2 + V 3 2 + V 4 2 + ? V 1 {\displaystyle \mathrm {THD_{F}} \,=\,{\frac {\sqrt {V_{2} {2}+V_{3}{2}+V_{4}{2}+\cdots }}{V_{1}}}}

其中 Vn 是 n 次諧波電壓的 RMS 值，V1 是基波分量的 RMS 值。

在實踐中，THDF 通常用于音頻失真規范（百分比 THD）； 然而，THD 是非標準化規格，制造商之間的結果不容易比較。 由于要測量單個諧波幅度，因此要求制造商公開測試信號頻率范圍、電平和增益條件以及進行的測量次數。 可以使用掃描測量整個 20–20 kHz 范圍（盡管 10 kHz 以上的基波失真是聽不見的）。

用于計算 THD 的測量是在特定條件下在設備的輸出端進行的。 THD 通常以相對于基波的百分比或 dB 表示為失真衰減。

這些可以區分為 THDF（用于基本）和 THDR（用于均方根）。 THDR 不能超過 xxx。 在低失真水平下，兩種計算方法之間的差異可以忽略不計。 例如，THDF 為 10% 的信號具有非常相似的 9.95% THDR。 然而，在更高的失真水平下，差異變大。 例如，THDF 為 266% 的信號的 THDR 為 94%。 具有無限諧波的純方波的 THDF 為 48.3%，或 THDR 為 43.5%。

有些人使用術語失真因子作為 THDR 的同義詞，而其他人則將其作為 THDF 的同義詞。

國際電工委員會 (IEC) 還使用不同的方程定義了另一個術語總諧波因數，用于表示交流量諧波含量的 RMS 值與該量的 RMS 值之比。

THD+N 表示總諧波失真加噪聲。 這種測量在設備之間更為常見且更具可比性。 通常通過輸入一個正弦波，對輸出進行陷波濾波，比較輸出信號有無正弦波的比值來測量：

T H D + N = ∑ n = 2 ∞ 諧波 + 噪聲基波 {\displaystyle \mathrm {THD\!\!+\!\!N} ={\frac {\displaystyle \sum _ {n=2}{\infty }{\text{諧波}}+{\text{噪聲}}}{\text{基波}}}}

與 THD 測量一樣，這是 RMS 幅度的比率，可以測量為 THDF（帶通或計算基波作為分母），或者更常見的是，作為 THDR（總失真信號作為分母）。

有意義的測量必須包括測量帶寬。