第六章相位差测量详解.ppt

第6章 相位差测量 6.1 概述 6.2 用示波器测量相位差 6.3 相位差转换为时间间隔进行测量 6.4 相位差转换为电压进行测量 6.5 零示法测量相位差 习题六 6.1 概述 在本章中，相位差的测量 是指测量同一频率的两信号 之间的相位差。 主要内容 一、相位差测量的应用 二、相位差的含义 三、测量方法 一、相位差测量的应用 主要研究网络相频特性，如放大器、滤波器等 二、相位差的含义 以正弦交流电压为例： 式中：Um为电压的振幅；ω为角频率； 为初相位 主要有以下四类： 6.2用示波器测量相位差 两种有实用意义的方法： 一、直接比较法 二、椭圆法 一、直接比较法 测量原理：将同频率ul、u2分别接到双踪示波器的Y1通道 和Y2通道 例1：如图所示，求两个同频率正弦信号的相位差。 例2：相位差测量：测两次时间间隔取平均值。 二、椭圆法 1.测量连线图： ②一般地，李沙育图形为椭圆，而椭圆的形状和两信号的相位差有关，基于此点用来测量相位差的方法称为椭圆法。 (a)椭圆图形 (b)相位差刻度板 3.校正系统固有相位差 6.3相位差转换为时间间隔进行测量 用示波器测量相位差的方法简便易行， 但测量准确度低。 θ—时间间隔转换法是把相位差转换为时间 间隔，先测量出时间间隔再换算为相位差。 相位差与时间间隔的关系推导 主要内容 一、模拟式直读相位计 二、数字式相位差计 一、模拟式直读相位计 测量原理： 相位差与平均电流的关系：成正比的关系 二、数字式相位差计 数字式相位差计又称电子计数式相位差计 1.测量原理与波形图： ①测量原理： 根据相位差公式： 应用电子计数器测量周期T和两同频正弦波过零点 时间差ΔT ，依上式换算为相位差。 ②原理波形图 2.实用电子计数式相位差计 ①测量方法的改进： ③测量误差： 与测量时间间隔的误差源相同，主要包括 标准频率误差、触发误差和量化误差。 量化误差Δn＝±1所带来的相位误差： 例如，被测信号的频率f＝10kHz，取b＝1， fc＝360×10× 10kHz＝36MHz，则 ④优缺点： 优点—— 1)测量迅速，读数直观清晰。 2)可以测量两个同频正弦信号每一个周期的相位差，即“瞬时”相位。 3.平均值相位计： ①测量原理框图和波形 ②测量原理 4.校正 ①校正对象： 两个通道的不一致性而引入的固有相位差/相移 ②校正方法： ④自动校正原理框图 6.4相位差转换为电压进行测量 二、相位差—电压转换式数字相位计 一、模拟电表指示的相位计 2.鉴相器 差接式相位检波电路： 二、相位差—电压转换式数字相位计 2.原理波形图 6.5 零示法测量相位差 1.测量原理 零示法又称比较法，它是以一精密移相器相移值与被测相移值作比较，调节精密移相器使平衡指示器示零，则精密移相器表针指示的相移值就是两被测信号间的相位差值。 2.移相器 ①RC移相器 (a)低通滤波器：如图(a) 输出电压与输入电压的相位差为 (b)高通滤波器：如图(b) 输出电压与输入电压的相位差为 缺点：相移调节范围小，不同相移输出电压幅度不同 ②一种改进的RC移相器 SP3386型高精度通用计数器/相位计 习题六 p.191 6.2 6.3 RC低通 滤波器 已知： 结论： 滤波后的直流电压： 请思考：相位差刻度如何标定? ud(t) 鉴相器 1.原理框图: 1LSB＝? ?Φ 相位差 电压 时间间隔 双稳 电路 数字式显示φ 滤波后的直流电压U0 相位差转换为时间间隔 整形 整形 微分 1LSB＝ Ug／360 Φ 抵消被测信号间的相位差 电压表 或电流表 或示波器 调节 相位差00～－900 相位差00～900 uo与ui之间的相位差 00～－1800 0～1 × 1012 计数测量 0～360 °（精度 0.05 度） 相位测量 20ns～7000s 测时范围 7ns～7000s 测周范围 9 位 / 秒 测频分辨率 ± 7 × 10-9 / 闸门 测量精度 30mVrms～1.5Vrms ( 正弦波 ) 动态范围 1.5GMHz～9GHz ?（ 90 型） 100MHz～3GHz ??（ 30 型） 100MHz～2.5GHz （ 25 型） 100MHz～1.5GHz （ 15 型） 100MHz～500MHz （ 05 型） 通道 3 100MHz～1.5GHz （ 90 型） 通道 2U 0.14mHz～150MHz 通道 1 和通道 2 频率范围 第6章