24

где n(t) – шумовая реализация, в зависимости от конкретных параметров n(t) – закона распределения, величины дисперсии – может привести к значительной погрешности измерения периода T , если в качестве опорных точек использовать локальные экстремумы сигнала u(t) – рис. 2.11.

Главное достоинство рассматриваемого метода – визуальный контроль реализации u(t) , исключающий ошибки измерения частоты, связанные с неправильной оценкой формы сигнала.

2.6. Измерение разности фаз сигналов

Осциллографичесий метод измерения разности фаз

Оценку разности фаз ∆ϕ между двумя сигналами u1 (t) = A1 sin(ωt +ϕ1 ) и u2 (t) = A2 sin(ωt +ϕ2 ) , которая имеет вид ∆ϕ =ϕ1 −ϕ2 , можно получить, используя метод наблюдения сигналов с помощью осциллографа. Поскольку величины ϕ1 и ϕ2 определены только для моделей сигналов, разность фаз ∆ϕ , являющуюся величиной относительной, находят, приняв один из наблюдаемых сигналов – например, А – за опорный – рис. 2.12. Так как полный период колебания составляет величину 2π , то ∆ϕ = 2π(T /τ) , где T

ет по фазе сигнала А и рассчитанный фазовый сдвиг ∆ϕ отрицателен. В противном случае (сигнал В’ на рис. 2.12) величину ∆ϕ следует брать с положительным знаком – говорят, что сигнал В’ отстает по фазе от сигнала А.

ОГЛАВЛЕНИЕ Бурый Е.В., Енин В.Н. Методы и средства измерения электрических величин в электротехнике

25

Измерение разности фаз фазометром Принцип работы прибора основан на преобразовании фазового сдвига в напряжение

(или ток) и последующем измерении этого напряжения (тока) с помощью стрелочного или цифрового измерителя. На рис. 2.13 представлена функциональная схема простейшего фазометра, реализующего преобразование фазового сдвига в интервал времени. На выходах компараторов входных сигналов формируются последовательности прямоугольных им-

Рис. 2.13. Функциональная схема и временные диаграммы работы фазометра с измерительным прибором стрелочного типа

пульсов, которые поступают на вход разностного формирователя. Среднее значение напряжения этого сигнала, измеряемого выпрямительным вольтметром, пропорционально величине фазового сдвига ∆ϕ : Uaver =U0 ∆ϕ /π . Поэтому шкала такого прибора, проградуированная в градусах, линейна. Фазометры такого типа позволяют измерять величины фазовых сдвигов в диапазоне значений 0…1800 с погрешностью 0,1…1,00.

2.7. Измерение комплексного сопротивления участка цепи

ОГЛАВЛЕНИЕ Бурый Е.В., Енин В.Н. Методы и средства измерения электрических величин в электротехнике

26

нуль-индикатор – измеритель тока стрелочного типа с центральным положением стрелки, которая может отклоняться влево или вправо в зависимости от направления протекающего через прибор тока I0 :

Наличие двух уравнений равновесия (2.1) означает необходимость регулирования не менее двух параметров моста переменного тока для достижения равновесия. Из этих уравнения для фазовых характеристик сопротивлений следует важный вывод о том, что если смежные плечи моста содержат активные сопротивления (например, ϕ4 =ϕ3 = 0), то

оба сопротивления Z1 и Z2 могут иметь или индуктивный, или емкостной характер. Если противоположные плечи содержат активные сопротивления (например, ϕ2 =ϕ3 = 0 ), то одно из сопротивлений – Z1 или Z4 – должно быть емкостным, а другое – индуктивным.

Рис. 2.15. Мосты для измерения емкости методом сравнения с мерой

ОГЛАВЛЕНИЕ Бурый Е.В., Енин В.Н. Методы и средства измерения электрических величин в электротехнике

27

На рис. 2.15 представлены принципиальные схемы мостов для измерения емкости методом сравнения с мерой: C1 – образцовая емкость с внутренним сопротивлением r1 , Cx – измеряемая емкость с внутренним сопротивлением rx . Если тангенс диэлектрических потерь имеет малое значение, применяют схему 2.15,а. Условия равновесия моста имеют вид:

rx = (R1 +r1)(R3 / R2 ) , Cx = C1(R2 / R3 ) .

При этом тангенс диэлектрических потерь находится из выражения tgδx =ωC1R3 .

Сопротивления R1 и R3 регулируют до уравновешивания моста, когда измерительный прибор PA покажет близкое к нулю значение напряжения (или тока, если в качестве PA используется амперметр переменного тока).

Для измерения емкости с высоким тангенсом угла диэлектрических потерь целесообразно использовать схему 2.15,б. В этом случае tgδx =1/ωC1R1 .

В зависимости от свойств реактивного элемента (индуктивности или емкости), параметры которого должны быть измерены, используют различные схемы мостов, обеспечивающие необходимую точность измерений [5].

ОГЛАВЛЕНИЕ Бурый Е.В., Енин В.Н. Методы и средства измерения электрических величин в электротехнике