第3章相位差测量.pptVIP

闸门脉冲发生器是由晶振、分频器、门控电路组成，它送出宽度为Tm的门控信号 ， Tm应当远大于被测信号的最大周期Tmax一般取 （5.3-8） 式中K为比例系数，T为信号周期。这一闸门信号使时间闸门II开启，在Tm内通个闸门I的标准频率脉冲又通过闸门II送入计数器计数，如ug，设计数值为A，由图中uD、uE可知 图5.3-4 平均值相位计原理框图 图5.3-4 平均值相位计原理框图 考虑 ，所以 式中 为比例系数。 若选取Tm和fc，使 (g为整数)，则 (5.3-9) 式(5．3—9)表明，计数值A可直接用相位差表示，测量者可直接从仪器显示的计数值A读出被测两信号的相位差。 数字式相位差计测相位差除了存在前面述及的标准频率误差、触发误差、量化误差之外，还存在由于两个通道的不一致性而引入的附加误差。为消除这一误差，可以采取校正措施，在测量之前把待测两信号的任一信号(例如u1)同时加在相位计的两通道的输入端，显示的计数值A1即系统两通道间的固有相位差；然后再把待测的两信号分别加在两通道 的输入端，显示计数值A2，则两信号的相位差为 (5.3-10) 图5.3—5 应用可逆计数器消除系统的固有相移 5.4 相位差转换为电压进行测量 一、差接式相位检波电路 图5.4—1(a)所示的鉴相电路应具有较严格的电路对称：两个二极管特性应完全一致，变压器中心抽头准确，一般取 。下面介绍这种鉴相电路的基本原理。 图5.4—1 差接式相位检波电路 图5.4—1 差接式相位检波电路 (5.4-1) (5.4-2) 由于 ，因而 ，所以忽略式(5．4-1)，(5．4-2)中 项，利用二项式定律展开再略去高次项得： (5.4-3) (5.4-4) 由前述的定性分析，可知 (5.4-5) (5.4-6) 所以F点电位 (5.4-7) 式中UR1为电阻R1上的电压。因为R1=R2，故 又 (5.4-8) 将式(5.4—5)、(5.4—8)代入式(5.4—7)得 R3和C3组成一低通滤波器，滤除角频率为。的交流分量-u2(t)，得直流输出电压 (5.4-9) 二、平衡式相位检波电路 由4个性能完全一致的二极管D1一D4接成“四边形”，待测两信号通过变压器对称地加在“四边形”的对角线上，输出电压从两变压器的中心抽头引出，如图5，4—2所示。图中RL为负载电阻，C为滤波电容。对信号频率 来说相对于短路。 图5.4—2 平衡式相位检波器 设二极管上的电流电压参考方向关联，其伏安特性为二次函数，即 (5.4-10) 式中 为实常数。当输入信号电压参考方向如图中所标时，加在四个二极管正极和负极间的电压分别为 (5.4-11) 将式(5.4—11)代入式(5.4—10)，得到流过四个二极管的正向电流分别为 而流经输出端的电流 (5.4-12) 式(5．4—12)表明，输出电流只包含直流项和信号的二次谐波项。如果滤去高频分量，则输出电流中的直流项 (5.4-13) 它与cos 成正比。 图5，4—2所示电路，若两信号的频率不同，输出信号中也只有两输入信号的差频项和二次谐波项，而不存在输入信号频率分量。这一方面使输出端滤波容易，另一方面，可视其目的广泛用于混频、调制和鉴相。 作为相位检波器(鉴相器)时，通常取 (T为信号周期)。这时可按差接式电路类似