第6章相位差测量资料.pptVIP

第6章 相位差测量;6.1 概 述; 显然，两个角频率不相等的正弦电压(或电流)之间的瞬时相位差是时间t的函数，它随时间改变而改变。当两正弦电压的角频率 时，则有; 相位差的测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确已成为生产科研中重要的研究课题。 测量相位差的方法很多，主要有：用示波器测量；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；把相位差转换为电压，先测量出电压再换算为相位差；与标准移相器的比较(零示法)等。本章对上述四类方法测量相位差的基本工作原理都作以介绍，但重点讨论把相位差转换为时间间隔的测量方法。;6.2 用示波器测量相位差; 将ul、u2分别接到双踪示波器的Y1通道和Y2通道，适当调节扫描旋钮和Y增益旋钮，使在荧光屏上显示??如图6.2—1所示的上下对称的波形。设u1过零点分别为A、C点，对应的时间为 过零点分别为B、D点，对应的时间为 。正弦信号变化一周是360o,过零点A比u2过零点B提前 出现，所以u1超前u2的相位，即u1与u2的相位差; 若示波器水平扫描的线性度很好，则可将线段AB写为 ，线段 ，其中秃为比例常数，则式(6．2—2)改写为; 二、椭圆法 在§5。6中讲述了李沙育图形法测量信号频率，若频率相同的两个正弦量信号分别接到示波器的X通道与Y通道，一般情况下示波器荧光屏上显示的李沙育图形为椭圆，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。;式中 为比例常数。设 分别为; 式中Ym、Xm分别为光点沿垂直及水平方向的最大位移。由式(6．2—6)(b)得 ，代入式(a)得;图6.2—2 椭圆法测量相位差; 设椭圆的长轴为A，短轴为B，可以证明相位差;图6.2—5 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;图6.3—1 模拟直读相位计原理框图与各点波形;以电流为例，其平均电流; 由图6.3—2所示波形图可见： ;式中b为整数。将式(6．3—5)代入式(6．3—3)，得; 由式(6．3—7)可以看出，数值n就代表相位差，只是小数点位置不同。它可经译码显示电路以数字显示出来，并自动指示小数点位置，测量者可直接读出相位差。 只要使晶振标准频率满足式 (6．3—5)，就不必测量待测信号周期的数值，从而可节省一个闸门形成电路，一个计数显示电路。依此思路，实用的电子计数式直读相位差计的框图如图6，3—3所示。 ;6.4 相位差转换为电压进行测量;(6.4-1);由前述的定性分析，可知; 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; 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; 将式(6.4—11)代入式(6.4—10)，得到流过四个二极管的正向电流分别为; 式(6．4—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; 当只考虑Dl、D3的检波作用时，它使电容器正向充电到 的振幅，类似于式 (6．4—5)，如图中所标示的电容电压参考方向，有; 共同考虑D1~D4的检波作用，可将式(6．4-14)、(6．4-15)代数和相加，得电容器上的电压，即相位检波器输出电压;6.5 零示法测量相位差;图6.5—1 零示法测量相位差原理;图6.5—3 一种改进的RC移相器;6.6 测量范围的扩展; 图6.6—1 外差法扩展相位差测量频率范围原理框图;混频二极管的伏安特性为;对于混频器Ⅱ，混频器二极管上的电压; 习 题 六