Измерение фазового сдвига осуществляется при работе осциллографа в режиме dual в диапазоне частот 2-3 кгц

Управлением синхронизацией по одному из каналов добиться устойчивого изображения входного U1 и выходного U2 напряжений на экране (рис. 1). (Предварительно требуется совместить следы обоих лучей в одну линию при положениях переключателей AC-GND-DC в позиции GND.)

Дискретным переключателем TIME/DIV коэффициента развёртки установить такое значение kP, при котором в пределах экрана по оси Х укладывалось от 1 до 1,5 периодов сигнала (рис. 1, сигнал U1).

Рис. 1. Период сигнала

Измерить фазовый сдвиг с помощью двухканального осциллографа можно двумя способами.

Простое применение любого из них возможно при пренебрежении влиянием входных цепей осциллографа на исследуемую цепь. Для предлагаемых объектов (кроме №3), до частот в 10 кГц, это допустимо.

Первый способ основан на сравнении изображений самих сигналов.

Фазовый сдвиг (в градусах) определяется отношением:

jх= 360?t/T,

где t = ± kP1 ? Lt — значение временного запаздывания напряжения U2по отношению к U1 (указанное направление запаздывания соответствует знаку “минус”, обратное – знаку “плюс”), с;

kP1 – коэффициент развертки, установленный при измерении t;

Lt — размер изображения задержки, в дел.;

Т = kP2 ? LТ — значение периода, с;

kP2 – коэффициент развёртки, установленный при измерении Т;

LТ – размер изображения периода, дел.

Относительная погрешность результата определяется по формуле

dj =dt+dТ,

где dt, dТ – относительные погрешности измерения t и Т.

Если измерения t и Т производились при kP1 = kP2, то при расчете оценок dt, dТ следует исключить значения dКр1 и dКр2, а фазовый сдвиг определять по выражению:

jх = 360 ? Lt / LT.

Окончательно, предельное значение абсолютной погрешности измерения (погрешностью из-за различия фазочастотных характеристик каналов осциллографа пренебрегаем):

Dj = j ? dj / 100,

Результат измерения:

jх =j ± Dj.

Второй способ измерения фазового сдвига основан на применении фигуры Лиссажу, для чего надо перевести переключатель коэффициента развёртки TIME/DIV в положение X-Y. Выбором значений коэффициентов отклонений и регулировкой уровня выходного сигнала генератора получить изображение сходное с рис. 2.

Рис. 2. Определение значений коэффициентов отклонений

Желаемый размер ординаты А можно установить при нейтральном положении переключателя AC-GND-DC канала CH1.

Фазовый сдвиг равен

j = arcsin (B / A),

где В – расстояние между пересечениями эллипса с ординатой. (Если эллипс на экране подобен зеркальному отражению эллипса, изображённого на рис. 2, то к расчётному значению фазового сдвига надо прибавить 90о, предварительно убедившись, что режим инверсии сигнала по каналу СН2 не включён (кнопка INV отжата.) Отрезки ординат А и В определяются с абсолютными погрешностями DА=DВ=0,5b. Тогда диапазон, в котором находится истинное значение, ограничен нижней jН и верхней jВ границами:

, ,

где Dj1, Dj2 – погрешности определения фазового сдвига, в общем случае неравные из-за нелинейности функции arcsin(x).

Получаем Dj1= j — jН, Dj2= jВ- j.

Результат измерений:

.

При малых погрешностях Dj1 = Dj2 можно принять Dj = max[Dj1, Dj2]; при отношении необходимо принять Dj2 = Dj1.

Знак фазового сдвига jх этим способом определить невозможно,определить его можно первым способом или на основе теоретического анализа цепи.

Метод сравнения с применением фигур Лиссажу чувствителен к форме сигнала, если эллипс или прямая линия (один из вариантов эллипса) плохо узнаваемы, то это говорит о сильном отличии формы сигнала генератора от синусоидальной.

Описание прибора

Для измерения частоты и периода гармонического сигнала с помощью частотомера установите на генераторе стенда (ГНЧ) периодический сигнал синусоидальной формы частотой 90-100 Гц при нижнем положении индикатора переключателя пределов. Контроль настройки генератора производится по встроенному в стенд частотомеру при нажатии на контрольную кнопку генератора.

Измерение частоты и периода сигнала с помощью универсального частотомера AHP-1001 производится после задания времени счёта 0,1с. Не меняя частоту генератора, повторите измерения, задавая время счёта 1с и 10с.

Для осциллографа включить режим непрерывной синхронизации AUTO по каналу CH1. Переключатель AC-GND-DC(«закрытый вход – открытый вход») установить в среднее положение и, переместив управлением POSITION («смещение Y») горизонтальный след луча в середину экрана, установить переключатель в положение AC («закрытый вход»). Дискретно меняя коэффициент отклонения VOLTS/DIV установить размер видимого изображения сигнала по оси Y в пределах экрана. Регулировкой LEVEL («уровень») синхронизации добиться устойчивого изображения на экране.

Случайные записи:

Как пользоваться осциллографом


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.