6.3.2 Устройства сравнения.

В качестве устройств сравнения в измерениях фазового сдвига применяют; 2) при неавтоматическом (ручном) уравновешивании - любое отсчетное устройство, показания которого функционально связаны с изменением разности фаз двух сигналов; 1) при автоматическом уравновешивании - фазовый детектор. Фазовый детектор представляет собой измерительный преобразователь, на входы которого подаются два переменных напряжения одной частоты, а на выходе появляется постоянная составляющая напряжения, функционально связанная с разностью фаз . Напряжение подводится к первичной обмотке трансформатора Т1; во вторичной обмотке составляющие этого напряжения и имеют одинаковые амплитуды и противоположные фазы. Напряжение поступает в одинаковой фазе через трансформатор Т2 на входы детекторов Д1 и Д2. Амплитуды результирующих напряжений на входах детекторов и можно определить из векторной диаграммы (рис. 6.23б) с учетом того, что на входах детекторов будут действовать напряжения:

(6.36)

Здесь учтено, что в результате преобразования напряжения на нагрузках детекторов будут:

(6.37)

где - коэффициент преобразования детектора.

Выходное напряжение фазового детектора после преобразований может быть приближенно представлено формулой:

(6.38)

Если , то .

При . В этом состоит удобство индикации разности фаз. Таким образом, фазовый детектор может быть использован как устройство сравнения в сложных автоматических фазометрах и системах автоматической подстройки частоты.

6.3.3 Осциллографические измерения фазового сдвига.

Два колебания можно наблюдать одновременно на экране двухлучевого осциллографа или однолучевого, на входе которого включен электронный коммутатор. На изображении (рис. 6.24а) измеряют отрезки ab и ac, а фазовый сдвиг определяют по формуле:

(6.39)

Точность этого способа невысока. Фазовый сдвиг в этом случае определяют по отсчетному устройству - ЭЛТ, устройство сравнения -оператор. Более точным является способ синусоидальной развертки.

Напряжение подают на Y вход, а напряжение на X вход осциллографа. Мгновенные отклонения луча на экране по осям X и Y равны

Где , - амплитуды отклонений.

Н

а экране появиться эллипс (рис. 6.24б). Будем считать, что . Это условие легко выполнить, уравняв между собой предварительно коэффициенты преобразования каналов X и Y. Если , то измеряемый фазовый сдвиг связан с размерами эллипса соотношением:

(6.30)

где A и B - малая и большая полуоси эллипса.

Понятно, что такой измеритель фазового сдвига может быть использован и в качестве устройства сравнения при ручном уравновешивании, например, в компенсационном методе.

6.3.4. Компенсационный метод измерения фазового сдвига.

Сущность компенсационного метода заключается в сравнении измеряемого фазового сдвига с фазовым сдвигом, создаваемым откалиброванным фазовращателем, используемым в качестве меры . Обобщенная структурная схема измерителя простейшая (рис. 6.25) и не содержит преобразователей и , а сводиться к одному устройству сравнения.

И

змерительная схема приведена на рис. 6.25б. Сигнал поступает на измерительный фазовращатель, а затем на индикатор равенства фаз, выполняющий функции устройства сравнения. В качестве индикатора используют осциллограф или фазовый детектор.

Погрешность измерения фазового сдвига компенсационным методом определяется в основном погрешностью градуировки фазовращателя, случайной погрешностью и порогом чувствительности индикатора разности фаз. Если фазовращатель управляется сигналом, вырабатываемым фазовым детектором, то измерения фазового сдвига поддаются автоматизации по схеме уравновешивающего преобразования.