лабораторные / измерение фазового сдвига

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ»

ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ТОР

ОТЧЁТ

по лабораторной работе по теме

«Измерение фазового сдвига»

по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений»

Студент гр. 0000
Проверил:

Санкт-Петербург

2026

Упрощенная схема измерения фазового сдвига методом преобразования во временной интервал

Рис. 1. Преобразователь «фаза–напряжение»X

Одна из разновидностей фазометров строится по принципу преобразования «фаза–напряжение». В таких приборах измеряемый фазовый сдвиг преобразуется во временной интервал, который характеризуется длительностью прямоугольного импульса . Структурная схема преобразователя представлена на рис. 4.3.

Рис. 2. Временные диаграммы напряжений преобразователя фаза–напряжение X

С помощью формирующих устройств (ФУ) из исследуемых напряжений и в моменты перехода напряжений через нуль (в сторону увеличения) вырабатываются кратковременные импульсы (рис. 4.4).

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: .

Прямоугольные импульсы с выхода триггера поступают на фильтр низких частот, в результате чего получается среднее значение напряжения, пропорциональное измеряемому фазовому сдвигу

.

Это напряжение 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. Такие фазометры имеют невысокую точность, особенно при измерении малых фазовых углов.

Обработка результатов эксперимента.

4.5.1. Измерение сдвига фаз между каналами CH1X и CH2Y осциллографа GOS-620 способом эллипса

	f, кГц
	5	10	15	20	50	100	200
l, дел	0,25	0,25	0,25	0,5	1	2,5	4,5
L, дел	37	37	37	37	37	38	42
phi_xx, рад.	0,0068	0,0068	0,0068	0,0135	0,0270	0,0658	0,1073
phi_xx, град.	0,387	0,387	0,387	0,774	1,549	3,772	6,151

Табл. 4.1.

Р ис. 1- График зависимости phi(f).

4.5.2. Градуировка фазовращателя лабораторного макета с помощью цифрового фазометра

	f, кГц
alfa, дел.	12	15	18	20	25	30
1	-16,73	-20,744	-25	-26,5	-43	-50,014
2	-46,057	-54,462	-63,454	-69,058	-90	-103
3	-68	-78,181	-91	-95,733	-116,42	-126,421
4	-85,627	-98,166	-107,831	-113,318	-132,016	-140,024
5	-99,521	-111,692	-119,754	-126	-141,078	-148,154
6	-110,287	-121,733	-129,795	-134,4	-147,86	-154
7	-118,355	-128,829	-136,566	-140,535	-152,678	-158
8	-125,145	-134,68	-141,652	-145,143	-156	-160
9	-130,443	-139,426	-145,741	-149,121	-159	-163
10	-135,078	-143,368	-148,159	-152,182	-161,109	-165
11	-139,337	-146,785	-152,267	-154,954	-163	-166

Таблица 4.2

Р ис. 2 - Градуировочные кривые фазовращателя для указанных частот

Р ис. 3 - Градуировочные кривые фазовращателя для указанных частот (используется модуль фазы)

4.5.3. Измерение фазового сдвига Т-моста нулевым способом

f, кГц	12	15	18	20	25	30
а, дел.	3,5	3	2,5	2,3	2	1,3
phi_т, изм.	-85,6	-78,181	-91	-69,058	-90	-50,014
phi_т, расч.	-87,91	-76,791	-94,87	-71,708	-89,68	-42,834

Таблица 4.3

Рис. 4 - Графики экспериментальной и расчетной ФЧХ Т-моста

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

(насчет этого пункта не уверен, график я построил, а значения k взял из какой-то другой лабы; соответствуют они или нет- не знаю)

phi	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200
phi л1	-7,3	-14	-21,23	-32	-44	-56	-65	-73	-79	-84
phi л2	-15	-29	-46	-68	-89	-109	-127	-140	-150	-160
phi л3	-23,2	-45	-70	-98	-122	-143	-160	-175	-188	-204

Таблица 4.4

Р ис. 5 - Графики зависимостей phi(f)

Для φ_л(f) коэффициенты равны соответственно:

k1 = -0,4382; k2 = -0,7586; k3 = -1,010

Время задержки в секундах рассчитывается по формуле:

Соответствующие времена задержки:

τ1 = 1,217*10^-6 с = 1,217 мкс

τ2 = 2,107*10^-6 с = 2,107 мкс

τ3 = 2,806*10^-6 с = 2,806 мкс