7. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

Цель работы

Изучить основные методы измерения фазового сдвига:

•осциллографический,

•времяимпульсный.

Разобраться в принципах работы цифрового фазометра времяимпульсного типа путем моделирования его работы с использованием электронно-счетного частотомера.

Ознакомиться с простым методом оценки характеристики группового времени прохождения четырехполюсника с использованием фазометра и электронно-счетного частотомера.

Получить практические навыки выполнения фазовых измерений.

Используемые приборы и оборудование

1.Цифровой фазометр Ф2-34.

2.Универсальный электронно-лучевой осциллограф С1-67.

2.Электронно-счетный (цифровой) частотомер Ч3-33.

3.Генератор измерительных сигналов низкочастотный Г3-109.

4.Исследуемый четырехполюсник.

Лабораторное задание

1.Определить фазочастотную характеристику четырехполюсника осциллографическим методом и с использованием фазометра.

2.Промоделировать работу цифрового фазометра времяимпульсного типа с помощью цифрового частотомера.

3.Снять характеристику группового времени прохождения четырехполюсника с использованием фазометра и электронно-счетного частотомера.

74

Подготовка к работе (домашнее задание)

1.Изучить теоретический материал по литературе [1,2] и конспект лекций.

2.Проработать краткое техническое описание фазометра Ф2-34 [4] и

заполнить табл.7.1.

Таблица 7.1

Основные метрологические характеристики фазометра Ф2-34

Диапазон рабочих частот, МГц

Диапазон измерения углов фазового сдвига сигналов в рабочем диапазоне частот, град

Разрешающая способность индикатора, град

Основная абсолютная погрешность измерения фазового сдвига в диапазоне 5 Гц - 5 МГц, град

Диапазон входных напряжений на частотах 5 Гц - 5 МГц (без выносных делителей), В

Входное сопротивление, МОм

Входная емкость, пФ

3. Изучить описание данной работы и заготовить в рабочей тетради формы таблиц в соответствии с указаниями к отчету.

Сформулировать ответы на следующие вопросы, которые могут быть заданы при допуске к работе и при ее защите:

1. Нарисуйте схему измерения фазочастотной характеристики четырехполюсника с использованием осциллографа. Какой режим работы канала

X следует при этом установить? Какая формула лежит в основе осциллографического метода фазовых измерений?

2.Назовите источники систематической и случайной составляющих погрешности осциллографического метода измерения фазового сдвига. Каким образом их можно уменьшить?

3.Выведите формулу для оценки погрешности косвенных измерений фазового сдвига осциллографическим методом.

75

4.Какое уравнение положено в основу измерения фазового сдвига времяимпульсным методом. Назовите источники случайных и систематических составляющих погрешности. Каким образом можно уменьшить погрешность времяимпульсных фазометров?

5.Нарисуйте структурную схему цифрового фазометра времяимпульсного типа с измерением за один период. Каким фактором ограничен частотный диапазон таких фазометров?

6.Надо ли использовать в фазометрах времяимпульсного типа высокостабильные опорные генераторы?

7.Каким образом можно получить характеристику группового времени прохождения четырехполюсника? В чем ее преимущество перед фазочастотной характеристикой?

Включить приборы для прогрева. Проработать краткое техническое описание фазометра Ф2-34 [4] и ознакомиться с его органами управления.

Провести операцию калибровки фазометра.

Порядок выполнения работы и методические указания

1. Измерение фазочастотной характеристики четырехполюсника осциллографическим методом и с использованием фазометра

1.1.Подключить генератор сигналов Г3-109 к входам Y и X осциллографа.

Вканале Х осциллографа установить режим внешней развертки. На частоте 1кГц отрегулировать уровень сигнала генератора и коэффициенты усиления каналов осциллографа таким образом, чтобы на экране была видна наклонная прямая линия. Постепенно увеличивая частоту генератора, оценить и записать в отчет граничную частоту, выше которой собственный фазовый сдвиг между каналами осциллографа достигает значений 3 - 5 градусов. Эта частота должна быть выше максимальной частоты 10 кГц, до которой предполагается измерять фазочастотную характеристику исследуемого четырехполюсника (табл. 7.2).

76