Практикалық жұмыс № 2 Фазалық параметрлерді өлшеу

Жұмыстың мақсаты: Сымды байланыс құрылғыларындағы пайда болатын тербелмелі процестердегі фазалық параметрлердің, өлшеулердің негізгі әдістерін оқу.

2.1 Теориядан қысқаша мәліметтер

Кез-келген берілген уақыттағы тербелмелі процестің жағдайын анықтайтын, электрлік тербелістің негізгі параметрлерінің біреуі – фаза болып табылады. Фазаның қатарында бір тербеліс қызығушылығын екі фазаның тербелісінің қатынасын ұсынады. Бұл параметрлерді өлшеу күшейткіштерді, фильтрлерді, сызықтық тербелістерді, фазаайналдырғыштарды дәл бөлектеу, әр түрлі радиотехникалық құрылғылардың фазажиілікті сипаттаманы алу және т.б. зерттеу кезінде қажетті болады.

Фазалардың жылжыту өлшемдерін фазаметрлер аспаптарымен орындайды,ал өлшемдік сапалығының жылжытуында фазаайналдырғыштарды қолданады. Сол сияқты сызықты төртполюстіктер, бұларда шығыс сигнал кірісіне қатысты фаза бойынша жылжытылған. Фазаайналдырғыштар регулярлы және регулярлы емес болады.

Фазалық жылжытуларды өлшеу үшін әр түрлі өлшеу әдістері қолданылады: осциллографтық, компенсациялық, уақыттық интервалдағы фазалық жылжытулар түрленуі; цифрлық (дискреттік есептуде) жиіліктердің түрленуі. Фазалық жылжытуларды өлшеу үшін аспаптар саналған әдістерді іске асыратын (осциллографтан басқа) электрондық сандық фазометрлермен және аналогымен ұсынылады, жоғары жиіліктерге дейін инфродауыстықтан диопазондарда өлшемдерді қамтамасыз етеді.

C φ фазалық жылжытумен бірдей жиілікте екі гармоникалық сигналдардың U₁(t) = U_m1sin(wt + φ1) және U₂(t) = U_m2sin(wt + φ2) олардың бастапқы фазалардың әр түрлі модульдерін атайды.

C φ = | φ1 – φ2|

Екі гармоникалық тербелістері үшін w1,w2 әр түрлі айналым жиіліктерімен және φ1, φ2 бастапқы фазалармен, бұларда амплитуданың нольдік мәндері абциссалық осьтері арқылы өту кезінде Т уақыттық интервалға жылжытылған, фазаларды ңәр түрлілігі

C φ = (w1-w2)t + φ1 – φ2

Гармоникалық емес тербелістер үшін фазалардың жылжытуының түсінігі олардың ауқыттағы жылжыту түсінігімен орын басады. Мұндай жағдайда бір сигналдың басқаға қатысты кешігу уақыты өшиді.

Диапазон жиіліктерінің және нақты өлшеу тапсырманларынан тәуелді 600 Ом кедергілер сипаттамасының өлшеу туралығын қажет етеді, ал басқада 135 Ом төртполюстіктердің симметтриялы емес өлшеу кезінде қолданылады, сондай - ақ сипаттамалық кедергілерін қамтамасыз етеді.

Сурет 2.1 – Екі сигналдың бірдей периодтарының графигі:

а) – гармоникалық; б) гармоникалық және гармоникалық емес

Әр түрлі жиіліктердің тербеліс фаза айырмаша өлшеу практикалық ықылас сирек болады. Сондықтан айырмаша өлшеуі екі гармоникалы тербеліс фазаларды тең жиіліктерімен әдетті шешу мақсаты, сонымен қатар фазалық ығысуына тәуелділігі түрінде ұсыну ыңғайлы, барлық уақыттағы сигналдардың ығысуына, олар ұқсас фазаларға лайықтылы. Ерекшелігі, екі гармоникалық сигнал үшін u₁(t) = U_msin ωt и

u₂(t) = U_msinω (t- Δt), бір периодтың бар болуы Т= 2π/ω (сур. 2.1, а), радиандағы фазалық ығысуы

(2.2)

Квадратура жағындағыда бірдей жиілікті екі сигналды синфазды деп атайды және фазаға қарсы, егерде фаза ығысуы олардың арасында тең

0, π/2 және π сәйкес келеді. Периодтық гармоникалық және гармоникалық емес сигналдарға (сур. 2.1, б) және бірдей периодты Т екі гармоникалы емес сигналға қарай олардың Δt уақыттағы ығысуына түсінік қолданылады.

Фазалық ығысуды өлшеу фазометр деп аталатын аспаптармен орындалады, ал ығысуын өлшеу ретінде фазаайналдырғыш қолданылады, онда сызықты төртполюстіктер, қайсысында шығатын сигнал кіру фазасымен біршама ығысылған болады. Фазаайналдырғыштар реттелетін және реттелмейтін болады.

Фазаның ығысуын өлшеу үшін әртүрлі өлшеу әдістері қолданылады: осциллографтық, теңгеруші, уақытты аралықта фазалық ығысуының түрлендірілуі, цифрлы, жиілікті түрлендіру. Фазалық ығысуын өлшейтін аспаптар үшін атап шыққан тәсілдер (осциллографтан басқа), ауқымды инфрадыбыстардан жоғарғы деңгей жиіліктерден қлшеуді қамтамасыз ететін аналогты және цифрлы электрондық фазометрлермен ұсынған.