Измерение параметров радиотехнических сигналов универсальным осциллографом: Руководство к лабораторной работе, страница 10

Измерение разности фаз двух гармонических колебаний методом линейной развертки

На экране получают изображение двух исследуемых гармонических напряжений, измеряют отрезки L и ℓ (см. рис. 3) и по формуле

φ = 360 • ℓ / L

вычисляют измеряемую разность фаз (в градусах).

Основными составляющими погрешности измерения разности фаз этим методом являются:

– погрешность из–за не идентичности каналов вертикального отклонения осциллографа (φ_к1 ≠ φ_к2,  где φ_к1, φ_к2 – фазовые сдвиги, создаваемые первым и вторым каналами вертикального отклонения);

– погрешность изме­рения отрезков L и ℓ.

Рис. П.2

Приложение 4

Измерение разности фаз двух гармонических колебаний методом эллипса

Если ко входу канала вертикального отклонения осциллографа подвести одно из исследуемых гармо­нических напряжений, а ко входу усилителя канала горизонтального отклонения подвести другое напряже­ние, то в общем случае на экране получится изображение эллипса.

Рис. П.3

Измерив отрезки a и b можно рассчитать искомый фазовый сдвиг по формуле:

 a

j = ( 0 ; π )  ±  arcsin  ------ ,        рад.

 b

Вопрос о выборе «0» или «π» в этой формуле решается следующим образом. Перед измерением разности фаз одно из исследуемых напряжений подводится к обоим указанным выше входам. На экране получается изображение наклонного отрезка прямой линии. Необходимо запомнить,  в какую сторону он наклонен. Если при измерении разности фаз большая ось эллипса будет наклонена в ту же сторону, то в формуле нужно ос­тавить 0. В противном случае ставится π.

Основными составляющими погрешности измерения разности фаз этим методом являются :

– погрешность из–за не идентичности фазово-частотных характеристик каналов вертикального и горизонтального отклонения осциллографа (φ_кво ≠ φ_кго,   где φ_кво,  φ_кго – фазовые сдвиги, создаваемые каналами вертикального и горизонтального отклонения);

– погрешность измерения отрезков a и b.

Закончив рассмотрение осциллографических методов измерения разности фаз, следует заметить, что они не отличаются высокой точностью, и обычно абсолютная погрешность измерения составляет несколько градусов. При использовании метода эллипса погрешность существенно возрастает при приближении сдвига фаз к 90^°.

Для исключения погрешности, обусловленной не идентичностью каналов, по которым проходят исследуемые напряжения, можно воспользоваться вспомогательным компенсирующим фазовращателем, через который одно из исследуемых напряжений подво­дится к одному из входов осциллографа. Степень идентичности каналов можно проверить, подав одно из исследуемых напряжений на оба используемые для измерения разности фаз канала осциллографа. Если фазовые сдвиги, создаваемые этими каналами одинаковы, то при использовании метода эллипса на экране будет получен  наклонный отрезок линии, а при использовании метода линейной развертки изображения двух гармонических напряжений сольются в одно (при равных размахах изображе­ний этих напряжений).

Приложение 5

Измерение параметров амплитудно-модулированного напряжения

методом линейной развертки

 

Рис. П.4

Приложение 6

Измерение частоты гармонического напряжения методом интерференционных фигур

Если к вертикально-отклоняющим пластинам осциллографа приложить гармоническое напряжение с частотой f_в, а к горизонтально-отклоняющим – с частотой f_г, то при отношении этих частот, равном отношению це­лых чисел, на экране будет получена «неподвижная» фигура, называемая интерференционной (фигура Лиссажу). Ее вид зави­сит от значения отношения частот этих напряжений и от их фазовых соотношений.