Назначение калибратора фазы Ф1 – 4. Цифроаналоговый преобразователь. Структурная схема, страница 18

.

При малых значениях КГ сигналов КФ выражение для вносимой в фазометр погрешности имеет вид:

.               (10)

Очевидно, что разность между (7а) и (10) не будет равна нулю. Так, при =0,5%= погрешности, рассчитанные по (7а) и (10), будут при  соответственно равны  и , а при ==0 погрешности будут равны нулю. Таким образом, чтобы не было методической погрешности на фазоизмерителе, необходимо на его входы подавать сигналы с «нулевыми» искажениями. Но практически это сделать невозможно. Снизить КГ можно до 0,1%, что определяется возможностями современных серийных измерительных генераторов. При этом допустимая вариация значений КГ в пределах от 0 до 0,1%. Тогда погрешность не превысит , что уже можно считать несущественным.

Другой путь снижения погрешности от КГ – эта стабилизация КГ на определённом значении, т. е. использование фазовращателей с постоянным КГ. При этом в измерение вводится систематическая погрешность, определяемая по уравнению (7) и которая исключается в начале измерений при поверки с помощью вспомогательного фазовращателя. Дополнительной погрешности от КГ не будет, если  при изменении фазы от 0 до .

Этот путь рационален при создании КФ, так как оба канала выполнены одинаково, что обеспечивает равенство КГ в обоих каналах до десятых – сотых долей процента, например 0,89 и 0,88% для каналов типа Ф1 – 4.

Возможно методическое устранение погрешности от КГ, если вначале измерить фазу , а затем, перекрестив входы фазометра, вновь измерить фазу. Полученные отсчёты  и  складывают и делят пополам.

Истинное значение  определяется как =( + )/2.

Возможно искажение сигналов из – за связи каналов КФ. Эта связь, например, осуществляется через источник питания или путём наведения сигналов из канала в канал. Пусть на фазоизмеритель КФ с выходов каналов фазовращателя поступают сигналы и , где ;  - фаза сигнала . Так как имеется влияние одного канала фазоизмерения на другой, то в каждый канал поступает сигнал помехи из другого канала. Связи можно представить двумя четырёхполюсниками, каждый из которых соединяет выход канала одного фазоизмерителя со входом другого. Связь может быть емкостной, резисторной и т. д. Сигнал помехи из первого канала на вход второго и из второго на вход первого запишем в виде:

;     , где ,  - собственные фазы четырёхполюсников; ,   - коэффициент связи каналов, дБ. Тогда погрешность КФ, вызванная связью в фазоизмерителе:

Поскольку всегда <А, <А и выражения под знаком суммы имеют второй порядок малости, то

.

Анализ этого выражения показывает, что максимум  будет при  и :

.

Имеем  при =0,001, A=0,3.

В КФ без фазоизмерителей погрешность  меньше в связи с низкими выходными сопротивлениями и выражается как

.

При =50 Ом, =20 пФ, А=0,9 f=10 МГц, погрешность .

Для снижения этой погрешности необходимо создание прецизионных стабилизированных источников питания с внутренним сопротивлением меньше 0,01 Ом (желательно применять для каждого канала КФ отделбный источник питания). КФ должен иметь тщательное экранирование каналов, иногда двойное (медь и пермаллой), чтобы снизить  и  до – (6080) дБ, надёжное заземление всех кабелей и корпусов.

Погрешность фазометра от шума носит случайный характер и определяется как . Шум ограничивает большие (до 80 дБ) ослабления сигнала в каналах КФ.

5.3.9.   Изменения погрешности от межканальных связей.

При изменении сдвига фаз между каналами фазометра существует связь, из – за которой с одного канала в другой попадает сигнал помехи, вызывая погрешность. Эта погрешность возрастает в основном на повышенных частотах. Ещё больше возрастает она в тех типах фазометров, в которых при изменении амплитуд входных сигналов изменяются амплитуды сигналов в измерительных каналах. В связи с тем, что в фазометрах погрешность, обусловленная связью, может достигать значительной величины, возникает необходимость учитывать эту погрешность теоретически и уметь определять её экспериментально.