35. Измерение сдвига фазы без преобразования синусоиды.

Р азличают следующие методы : а) метод линейной развертки при котором на экране осцолографа возникают 2 сигнала опорное и измеряемое напряжение, а отчет сдвига фаз ведется непосредственно по сетке ЭЛТ. Этот метод яв-ся неточным  и требует наличие двухканального или двулучевого осциллографа.

 

 

     б) метод эллипса

д ля измерения фазы этим методом одно из напряжений (чаще опорное) подается на ГО ЭЛТ (вход Х), а второе на ВО (вход У). в зависимости от амплитуды напряжения и сдвига фазы сигналов на экране ЭЛТ в общем случае получается эллипс, по виду которого и судят об угле изменения фаз.   

         

точность не высока.

 

в) метод круговой развертки

д ля получения круговой развертки опорное напряжение расщепляется по фазе и в виде двух находящихся в квадратуре (сдвиг 90˚) напряжений подается на вход Х и У осциллографа. Если каналы усиления одинаковы и фазировки сигналов произведены верно, т.е. коэф-ты усиления равны и сдвиг фаз = 90˚, то мы будем наблюдать окружность.

Второй сигнал (измеряемый) подается на управляющий электрод ЭЛТ (вход Z) при его достаточной амплитуде во время отрицательной полуволны, будет засвечено пол окружности.

 

Существуют и другие методы:

- метод яркостных меток

- метод спиральной развертки и т.д.

Эти методы не точны и как правило им нужна сложная аппаратура. Практически с помощью осциллографических методов фазовых измерений можно измерить не больше чем с точностью 3-4˚.

36. Измерение сдвига фаз с преобразованием синусоиды с элт.

Импульсные преобразования на которых основаны рассмотрены фазометры могут быть использованы для измерения с помощью ЭЛТ. Короткие импульсы поступающие с двух каналов преобразования могут быть рассмотрены при помощи осциллографа с линейной разверткой.

 

 

 

 

п ри малых сдвигах для повышения точности может быть использованы ждущая развертка, в этом случае расстояние а можно развернуть на весь экран и угол сдвига фаз может быть найден если известен период развертки Т1(время прохождения луча вдоль отрезка В). Т – период.

Д лину развертки можно увеличить применяя круговую развертку и схема имеет следующий вид:

U1 и U2 – подаются на преобразователи Пр1 и Пр2 на выходе которых получаем короткие импульсы. Эти импульсы поступают на модулятор М вызывая в соответствующие моменты увеличение яркости луча. Одно из синусоидальных напряжений (U1) поступает на ВО пластины и одновременно поступает на фазовращатель, сдвигающий напряжение на 90˚. Это напряжение подается на ГО пластины, в результате на ЭЛТ получается окружность и образует круговую развертку. В момент поступления импульсов на М яркость луча увеличивается  и на экране ЭЛТ образуется две светящейся точки, поскольку период развертки равен периоду исследуемых напряжений то угол между точками равен сдвигу фаз.

Такой метод позволяет измерять с погрешностью 1-2˚.

37. Фазометры с формированием коротких импульсов. Двухтактные фазометры на спусковых схемах

1 ) фазометры со спусковой схемой (с формированием коротких импульсов (однотактные))

рассмотрим блок схему такого фазометра:                               О – ограничители;  ДЦ – дифференцирующая цепь.

Измеряемое напряжение U1 и опорное U2 при своем преобразовании проходят 2 совершенно одинаковых канала, состоящие из У1,У2, О1,О2,ДЦ1,ДЦ2. В этом методе фазовый сдвиг  определяется по сдвигу между переходами синусоид сигналов через нуль. Поэтому переход синусоиды через нуль надо строго фиксировать. Использование синусоиды непосредственно для измерения затруднено в следствии наличия зоны нечувствительности или порогом срабатывания триггера. Чем больше крутизна перехода через нуль тем точнее работает триггер, поэтому необходимо усиление сигнала, потом сигнал ограничивается по амплитуде т.к. нас интересует только зона перехода через нуль. Потом сигнал преобразуется в прямоугольные импульсы. Дифференциальные цепочки вырабатывают короткие импульсы как раз в момент перехода через ноль. Полученные однополярные импульсы управляют триггером, в одном из состояний триггер подключает к источнику питания измерительный прибор mA.

Среднее значение тока проходящее через ИП пропорционально углу сдвига фаз. Основным “минусом” такого фазометра яв-ся не высокий диапазон частот (до 100 КГц), значительная погрешность при малых Rвх, т.к. при усилении слабого сигнала происходит фазовое искажение; необходимость стабилизации питания триггера.

2) двухтактные фазометры на спусковых схемах.

Одной из основных причин возникновения погрешности в электр. фазометрах яв-ся наличие ассиметрии ограничения сигналов и как следствие изменение крутизны фронтов запускающих импульсов. Для устранения указанного явления в фазометрах целесообразнее  в качестве индикаторного устройства использовать не триггер, а двухтактную спусковую схему выполненную на базе двух мультивибраторов.

  В схеме УО1 и УО2 – усилители и ограничители сигналов опорного и разделяемого каналов. М1 и М2 – мультивибраторы двухтактной схемы. U1 и U2 после усиления и ограничения дифференцируются и подаются на индикаторные устройства.

Индикаторное устройство работает следующим образом: пусть  в результате не симметричности ограничения в каналах формирования измеряемого и опорного напряжения произошло удлинение положительных импульсов и укорочение отрицательных импульсов соответственно на величины 2*φ1 и 2*φ2 (а)- б)-диаграммы). На диаграмме φ0 – начальная фаза входного сигнала, φ – истинный угол сдвига фаз. После дифференцирования будут получены короткие импульсы А и Б с выхода УО1, и В и Г с выхода УО2. Схема построена так что на вход М1 поступают положительные импульсы А с выхода УО1 и отрицательные Г с выхода УО2. Аналогично на вход М2 подаются положительные импульсы В с выхода УО2 и отрицательных Б с выхода УО1. Импульсы дифференцируются в следующих входных RC цепочках мультивибраторов. А и Г проходят по цепям C1, VD1, R1, R2, VD3, C3 и на землю; C3, VD2, R1,R2,VD5,C2 соответственно. На вход М1 поступает падение напряжения с сопротивлений R2(от импульса А) и R1(от импульса Г). Аналогично  на М2 поступает падение напряжения с сопротивлений R3 и R4. Б и В проходят по цепям соответственно: земля, C3, VD7, R4, R3, VD4, C1, и C2, VD8, R4, R3, VD6, C3, земля.

Д) –диаграмма. Положительный импульс появляется в момент появления импульса А и заканчивается в момент прихода импульса Г. Аналогично начало и конец импульса Um2 (диаграмма – е) ) определяются импульсами Б и В.

Напряжение поступающие на ИП пропорционально разности напряжений Um1 и Um2 и его среднее значение равно: