4.6. Измерение разности фаз двух гармонических колебаний методом линейной развертки

На входы двух каналов ТВО осциллографа подают два исследуемых сдвинутых по фазе гармонических напряжения и синхронизируют развертку только по одному из них. При этом получают на экране ЭЛТ изображение, показанное на рис. 4.8, по которому затем измеряют отрезки и (линии постоянных составляющих гармонических напряжений должны быть совмещены, а инверсия напряжения во втором канале должна быть отключена!).

Рис. 4.8

Точечную оценку измеряемой разности фаз (в градусах) вычисляют по формуле

.

(4.7)

Основными составляющими погрешности измерения разности фаз методом линейной развёртки являются:

- погрешность из-за неидентичности фазочастотных характеристик каналов вертикального отклонения осциллографа ( , где , – фазовые сдвиги, создаваемые первым и вторым каналами вертикального отклонения);

- погрешность измерения отрезков и .

4.7. Измерение разности фаз двух гармонических колебаний методом эллипса

На входы двух каналов ТВО осциллографа подают два исследуемых сдвинутых по фазе гармонических напряжения и устанавливают режим работы осциллографа «X-Y». При этом на экране получится изображение эллипса (рис. 4.9). Измерив отрезки и на нем

Рис. 4.9

( измеряют по линии, проходящей через центр эллипса), искомую разность фаз (фазовый сдвиг) рассчитывают по формуле

, рад.

(4.8)

Вопрос о выборе «0» или « » в этой формуле решается следующим образом. Перед измерением разности фаз одно из исследуемых напряжений подводится к обоим входам каналов ТВО. 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 ставить 0. В противном случае ставится .

Знак + или – определяется исходя из априорных сведений о измеряемом сдвиге фаз.

Основными составляющими погрешности измерения разности фаз этим методом являются:

- погрешность из-за неидентичности фазочастотных характеристик каналов вертикального и горизонтального отклонения осциллографа ( ≠ , где , – фазовые сдвиги, создаваемые каналами вертикального и горизонтального отклонения);

- погрешность измерения отрезков и .

Следует заметить, что оба осциллографических метода измерения разности фаз не отличаются высокой точностью, и обычно абсолютная погрешность измерения составляет несколько градусов. При использовании метода эллипса погрешность существенно возрастает, когда измеряемый сдвиг фаз приближается к 90^.

Степень идентичности каналов можно проверить, подав одно из исследуемых напряжений на оба канала осциллографа, используемые для измерения разности фаз. 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).

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 входу осциллографа.