ОМРИ / ЛР4 ОМРИ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОР

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений»

Тема: ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

Студенты гр. 0182		Жангериев Р.В.
		Бронников Д.Д.
Преподаватель		Пышкин С.И.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы.

Цель работы – изучение методов определения фазового сдвига и принципов действия приборов, применяемых при этих измерениях. Фазовый сдвиг измеряется способом эллипса; нулевым способом с помощью предварительно отградуированного фазовращателя; цифровым фазометром Ч3-85/5.

Основные теоретические положения.

П ри измерении фазового сдвига способом эллипса фазовый сдвиг определяют по формуле

, (4.1)

Ц

Временные диаграммы напряжений преобразователя фаза–время

ифровой частотомер- фазометр Ч3-85/5 Частотомеры Ч3-85/х имеют функции измерения частоты, периода, временного интервала, длительности импульса, скважности, количества импульсов, разности фаз, отношения частот.

Принцип действия.

В режиме фазометра в приборе Ч3-85/5 измеряемый фазовый сдвиг преобразуется во временной интервал, который задается длительностью прямоугольного импульса . Структурная схема преобразователя: С помощью формирующих устройств (ФУ) из исследуемых напряжений и в моменты перехода напряжений через нуль (в сторону увеличения) вырабатываются кратковременные импульсы.

Эти импульсы поступают на входы установки S и сброса R триггера T. На его выходе формируются прямоугольные импульсы, длительность которых Δt пропорциональна измеряемому сдвигу фаз: .

Среднее значение напряжения на выходе триггера, пропорциональное измеряемому фазовому сдвигу

можно измерить аналоговым или цифровым вольтметром постоянного тока. При этом амплитуду импульсов триггера U_m подбирают таким образом, чтобы показания вольтметра численно совпадали с фазовым сдвигом, выраженным в градусах.

Описание лабораторной установки

В лабораторной работе используются генератор звуковых частот Г3-109, электронно-лучевой осциллограф GOS-620 и частотомер (фазометр) Ч3-85/5.

Схема лабораторной установки

Фазовращатель. Фазовый сдвиг RC-фазовращателя мостового типа определяется формулой

Схема (а) и векторная диаграмма напряжений RC -фазовращателя (б)

Т-мост. Выражение для фазового сдвига, создаваемого Т-мостом, имеет вид

. (4.2) Схема RC -фазовращателя

Линии задержки. Простейшая линия задержки представляет собой ряд каскадно включенных LC-звеньев. Такое звено представляет собой фильтр нижней частоты, который в пределах полосы пропускания имеет линейно-убывающую ФЧХ.

Ряд каскадно включенных LC-звеньев

Обработка результатов эксперимента.

1. Измерение сдвига фаз между каналами CH1X и CH2Y осциллографа способом эллипса

2. Градуировка фазовращателя лабораторного макета с помощью цифрового фазометра

3. Измерение фазового сдвига Т-моста нулевым способом

.

4. Измерение фазочастотных характеристик трех линий задержки с помощью фазометра Ч3-85/5

t_з = Δφ/( 360°Δf ), здесь Δφ – приращение фазы при изменении частоты на Δf.

- среднее время задержки для 1-ой линии, с

- среднее время задержки для 2-ой линии, с

- среднее время задержки для 3-ей линии, с

Выводы.

В данной лабораторной работе мы:

• Измерили сдвиг фаз между каналами CH1X и CH2Y осциллографа GOS-620 способом эллипса и построили график зависимости фазового сдвига от частоты

• Измерили фазовый сдвиг Т-моста нулевым способом благодаря отградуированного ранее фазовращателя и построили графики экспериментальной и расчетной ФЧХ Т-моста. Из-за высокой погрешности измерений (складывается из погрешности градуировки фазовращателя, систематической погрешности осциллографа Δ , погрешности определения момента равенства фаз) получилось значительное расхождение между расчетными и измеренными нами значениями.

• Измерили фазочастотные характеристики трех линий задержки с помощью фазометра Ч3-85/5, построили графики зависимостей . Определили по углу наклона этих линий среднее время задержки для каждой линии

1. 0,144 с

2. 0,27 с

3. 0,378 с

6