Ознакомление с принципом работы

1. Цифровые фазометры (ЦФ) применяются для исследования импульсных устройств, точных измерений малых углов поворота, снятия фазочастотных характеристик различных звеньев. Цифровые фазометры можно разбить на две группы: для измерения мгновенного значения сдвига фаз (ЦФМ) и для измерения среднего значения сдвига фаз (ЦФС).

2. Принцип действия ЦФМ заключается в преобразовании измеряемого сдвига между двумя синусоидальными или импульсными напряжениями во временной интервал и в измерении последнего цифровым способом. Фазовый сдвиг гармонических колебаний

 = 2t_X / T_X,

где T_x=1/f_x - период колебаний; Т_х - временной сдвиг между колебаниями.

3. И сследуемые сигналы поступают на формирователи Ф₁ и Ф₂, которые вырабатывают импульсы Uf₁ и Uf₂ соответствующие моментам перехода сигналов через нуль. Эти импульсы перебрасывают триггер Тг, на выходе которого образуется импульс U_T(t) длительностью t_x, открывающий ключ К на интервал времени t_x, определяемый фазовым сдвигом. Количество импульсов сигнала U_N(t) опорной частоты f_o с генератора импульсов ГИ, поступившее за это время в счетчик Сч,

_x = 2f_xN_ / f₀ = kN_

Видно, что при измерении фазового сдвига необходимо:

• или обеспечить постоянство частоты f_x, т. е. использовать фазометр на фиксированной частоте;

• или обеспечить постоянство отношения частот f_x/f_o';

• или измерять значение частоты (периода) N_Tx=f_oT_x с последующим вычислением (_x = 2N_ / N_Tx ).

Проведение эксперимента

1. Запустим соответствующий осциллограф в схеме с генератором сигнала.

2. Соответственно погрешность измерения возможно определить по параметрам N – сдвиг по фазе, определённый осциллографом, и φ – реальным углом сдвига, генерируемым источником сигнала.

3. Составим соответствующую сравнительную таблицу на базе пяти измерений:

Таблица №3

№ замера	1	2	3	4	5
То (сек)	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30
N (рад)	0	0.479	1.357	3.32	5.058
Φ (рад)	0	0.628	1.257	3.77	5.027
Ε/100 (%)	0	0.025	0.08	0.119	0.006

Очевидно, что с достижением близости значения сдвига по фазе сигнала к 0 и 6.28 погрешность измерений резко уменьшается.

Имеется большое число схем фазометров, использующих все три указанных в теоретических сведениях принципа. Максимальная погрешность квантования при измерении фазы

_КВ =  2f_x/f₀

и пропорциональна частоте исследуемого сигнала. Основным недостатком ЦФ для измерения мгновенных значений фазовых сдвигов является ограниченность частотного диапазона со стороны верхних частот.

Выводы: Нами была проведена лабораторная работа по изучению работы цифровых измерительных приборов на примере цифрового осциллографа. По данной работе мы можем сделать такие заключения:

1. Основная причина возникновения погрешностей при снятии показаний с осциллографа является ограниченность количества делений на экране и в осциллографах, измеряющих период и частоту – наличие ошибки в один интервал, когда начало интервала не совпадает с моментом появления импульса ГИ, и в фазометрах – погрешность при измерении фазы.

2. Относительное высокое быстродействие работы для оператора, снимающего показания, свидетельствует о целесообразности использования осциллографа в комплексе с ЭВМ, дублируя выходной сигнал с АЦП к СЦОИ информационным каналом к ЭВМ.

3. Осциллограф – наиболее наглядное средство изучения различных переменных сигналов.

Вся проведённая нами лабораторная работа дала нам навыки снятия и обработки показаний с осциллографа а также наглядно продемонстрировала часть возможностей цифровых измерительных приборов.

6