Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Измерение фазового сдвига по геометрической сумме





И разности напряжений

 

Геометрическая сумма и разность двух равных векторов напряжений зависят от угла между ними, что может быть использовано для измерения этого угла. Пусть , а . Сумма этих напряжений

Амплитуда суммарного колебания является функцией фазового сдвига . Аналогично – амплитуда разности двух гармонических колебаний. Измерив А и В, можно определить фазовый угол по формуле .

Описанное измерение суммы и разности исследуемых напряжений можно объединить, используя схему балансного фазового детектора (рис. 9.8, а). Если диоды идентичны и находятся в режиме линейного детектирования, то постоянная составляющая выпрямленного напряжения между точками а – о пропорциональна сумме напряжений и (на схеме поставлены знаки напряжений для данного момента времени). В этот момент напряжение между точками b-о пропорционально разности напряжения и . Результирующее напряжение между точками а и b пропорционально разности кривых суммы и разности (рис. 9.8, б) и изображается почти линейной зависимостью.

 

Рис. 9.8. Балансный фазовый детектор

 

Показания прибора P1 . При показания прибора равны нулю. Если магнитоэлектрический прибор имеет нуль посередине шкалы, можно получить фазометр, дающий возможность определить и знак, и величину фазового сдвига. Аналогично для определения фазового сдвига может быть использована схема с кольцевым фазовым модулятором.

Погрешность измерения этим методом определяется неравенством величин напряжений и , несимметричностью напряжения и погрешностями определения величины напряжения детекторным вольтметром. Фазометр Ф2-1 собранный на подобной схеме, обеспечивает измерение фазового сдвига в диапазоне 20 Гц – 20 кГц с погрешностью не хуже ±2 %.



Фазометр с преобразованием фазового сдвига

Во временной интервал

 

Фазометр с преобразованием фазового сдвига во временной интервал представляет собой дальнейшее развитие рассмотренного фазометра. Прямоугольное напряжение после ограничительно-формирующего устройства каждого из каналов подвергается дифференцированию (рис. 9.9, а и б). В результате этого в каждом канале получаются короткие импульсы, соответствующие моментам переходов исследуемых синусоидальных напряжений через нуль. После выпрямления импульсы смещаются на интервал , связанный с измеряемым фазовым сдвигом соотношением .

Эти смещенные во времени импульсы каналов воздействуют на триггер. Длительность выходных импульсов триггера будет равна , причем их амплитуда для данного типа триггера постоянна. Поэтому показания магнитоэлектрического прибора РА1 будут , т. е. шкала микроамперметра может быть градуирована непосредственно в градусах фазового сдвига. Показания не будут зависеть от частоты и уровней измеряемых сигналов. Погрешность измерения фазового сдвига рассмотренным методом определяется погрешностью преобразования его во временной интервал, нестабильностью выходного тока триггера и погрешностью прибора РА1. Для повышения точности измерения в схему вводят автоматическую регулировку симметрии ограничения, применяют более сложную
Рис. 9.9. Преобразование фазового сдвига во временной интервал

триггерную систему, стабилизируют амплитуду выходного напряжения, как это сделано в фазометре Ф2-13. Его основные технические данные: измеряемый угол фазового сдвига 0...±180° на четырех поддиапазонах; диапазон частот 20 Гц – 1 МГц; погрешность измерения
= ±(0,015 + 0,5)° на частотах до 200 кГц и = ±(0,02 + 1,0)° на более высоких частотах.

Цифровые фазометры

 

Как следует из изложенного выше, фазовый сдвиг j пропорционален интервалу времени между выходными импульсами триггерной системы. Следовательно, измерив и T с помощью цифрового измерителя временных интервалов, можно косвенным методом определить мгновенное значение величины фазового сдвига, однако этот путь недостаточно удобен, хотя и использовался в первом отечественном цифровом фазометре НФ-2.

Рис. 9.10. Цифровой фазометр

 

Фазометр для измерения средних значений фазового сдвига с отсчетом непосредственно в градусах может быть построен по структурной схеме, изображенной на рис. 9.10, а.

Фазовый сдвиг, который необходимо измерить, так же как в аналоговом фазометре, преобразуется во временной интервал (рис. 9.10, б), который заполняется короткими импульсами частотой . Число импульсов в пачке

Пачки коротких импульсов через ключ 2 поступают на счетчик. Число пачек , причем чем больше а, тем точнее измерение: , где n – коэффициент деления частоты импульсов генератора импульсов (ГИ).

Общее число импульсов, поступающих на счетчик

,

т. е. число импульсов не зависит от частот и и прямо пропорционально фазовому сдвигу. Подобрав необходимый коэффициент деления п, можно получить отсчет в градусах и минутах фазового сдвига. Рассмотренный принцип использован в фазометре Ф2-4.

Погрешность цифровых фазометров для измерения среднего значения возникает как при квантовании интервала , так и при подсчете общего числа импульсов N. Суммарная погрешность выражается формулой

,

т.е. фазометр пригоден для измерения фазовых сдвигов относительно высокочастотных колебаний. При снижении частоты погрешность увеличивается. Так, при = 10 с и f = 90 Гц = 0,1°. Погрешность можно снизить, увеличивая время измерения .

 

ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Общие сведения

 

Основным и наиболее широко применяемым прибором для исследования формы напряжения сигналов служит электронно-лучевой осциллограф – прибор для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров с помощью электронно-лучевой трубки. Для него характерны высокая чувствительность, большое входное сопротивление, пренебрежимо малая инерционность, универсальность. Электронно-лучевые осциллографы делятся на виды: С1– осциллографы универсальные; С7 – осциллографы скоростные и стробоскопические; С8 – осциллографы запоминающие. Наиболее распространены универсальные осциллографы. Согласно ГОСТ 9810-69 их классифицируют по следующим признакам: количеству одновременно исследуемых сигналов – для исследования одного и нескольких сигналов; ширине полосы пропускания канала сигнала, определяемой нижней и верхней граничными частотами; характеру исследуемого сигнала – для наблюдения непрерывных, импульсных однократных и импульсных многократных сигналов; точности воспроизведения формы напряжения сигналов; точности измерения интервалов времени и пиковых значений напряжений (четыре класса точности); условиям эксплуатации (ГОСТ 22261-94).









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.