Таблицы для записи исходных данных, результатов измерений и вычислений

Измерение разности фаз

Вариант № ___

Выполнил учащийся гр. __________

_______________________________

Проверил______________________

_______________________________

Цель работы

1.1 Изучение возможностей использования персонального компьютера для изучения осциллографических методов измерения разности фаз.

1.2 Приобретение практических навыков измерения разности фаз, заданных сигналов.

Рабочее оборудование

2.1 Персональный компьютер;

2.2 Программное обеспечение – «Фазометр».

Задание для экспериментальной части работы

3.1 Измерить разность фаз заданных сигналов методом линейной развертки, рассчитывая искомую величину по формуле φ = 360° *ℓ_φ / ℓ_T .

3.2 Измерить разность фаз заданных сигналов компенсационным методом, используя градуированный фазовращатель и линейную развертку.

3.3 Измерить разность фаз заданных сигналов методом эллипса, рассчитывая искомую величину по формуле φ=arcsin(x/X).

3.4 Измерить разность фаз заданных сигналов методом эллипса, используя градуированный фазовращатель.

Схемы для измерений

Рисунок 1. Измерение разности фаз двухканальным осциллографом.

Рисунок 2. Измерение разности фаз одноканальным осциллографом.

Таблицы для записи исходных данных, результатов измерений и вычислений.

Таблица 5.1Результаты измерения φ_х двухканальным осциллографом.

Физ. вел.

Точки на шкале фиксированного фазовращателя

Примечание

Парам.

Ед. изм.

ℓφ

дел.

Экран осциллографа

ℓT

дел.

φх

град.

360° × ℓφ / ℓT

%

φфв1

град.

φфв1; φх < 180° 360°- φфв1; φх > 180°

φх

град.

%

10/ φх

φфв2

град.

180°-|φфв2|; φх < 180° 180°+φфв2 ; φх > 180°

φх

град.

%

14/ φх

Таблица 9.2 Результаты измерения φ_х методом эллипса.

Физ. вел.

Точки на шкале фиксированного фазовращателя

Примечание

Парам.

Ед. изм.

x

дел.

Экран осциллографа

Х

дел.

φх

град.

Arcsin(x/X)

%

φфв1

град.

φфв1; φх < 180° 360°- φфв1; φх > 180°

φх

град.

%

10/ φх

φфв2

град.

180°-|φфв2|; φх < 180° 180°+φфв2 ; φх > 180°

φх

град.

%

14/ φх

Рисунок 3. График зависимости φ=arcsin(x/X)

Таблица 5.3. Графическое представление результатов измерения.

φх=   φфв1=   φфв2=   №сиг =	φ х =   φфв1=   φфв2=   №сиг =
φх=   φфв1= φфв2=   №сиг =	φх=   φфв1= φфв2= №сиг =
φх= φфв1= φфв2= №сиг =	φх= φфв1= φфв2= №сиг =
φх= φфв1= φфв2= №сиг =	φх= φфв1= φфв2= №сиг =
φх=   φфв1= φфв2= №сиг =	φх=   φфв1= φфв2= №сиг =

Шкалы регулируемых фазовращателей, как правило, имеют предельные значения равные 180°. Это вынуждает по-разному определять результаты измерения. Так при φ_х до 180° при совмещении векторов по направлению искомая величина равна отсчёту по шкале фазовращателю, т.е. φ_х = φ_фв1. Если же φ_х больше 180°, то фазовращателем можно лишь обеспечить угол дополняющий φ_х до 360°, т.е. φ_х + |φ_фв1| =360°, и φ_х = 360° – |φ_фв1|. Если же используется противоположное направление векторов, то при φ_х < 180° φ_х + |φ_фв2| = 180° и φ_х = 180° - |φ_фв2|. При φ_х >180° φ_х = 180° + φ_фв2.

φ_х < 180° φ_х >180°

φ_х = φ_фв1 φ_х = 360° – |φ_фв1|

φ_х

φ_фв1

Рисунок 1- векторные диаграммы при совмещении исследуемых сигналов.

φ_х = 180° - |φ_фв2| φ_х = 180° + φ_фв2

φ_х φ_х φ_фв2

φ_фв2

Рисунок 2 – векторные диаграммы при смещении сигналов до 180°.

Изображенный на рис.3 график позволяет определить значение φ по вычисленному значению х/Х. Для этого необходимо на горизонтальной оси найти точку, соответствующую значению х/Х, и из этой точки провести вертикальную линию до пересечения с графиком. Через точку пересечения графика и вертикальной линии провести горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью. Полученная точка на вертикальной оси укажет значение φ. При нахождении измеряемой величины, необходимо учитывать в какой четверти находится вектор исследуемого сигнала (если вектор исследуемого сигнала находится в первой четверти, то φх = φ. Для второй, третьей и четвертой четвертей необходимо воспользоваться формулами φх = φ + 90⁰, φх = φ + 180⁰, φх = φ + 270⁰ соответственно).

ℓ_φ – длина отрезка горизонтальной оси между синусоидами относительно опорного сигнала

ℓ_T – длина отрезка горизонтальной оси соответствующая периоду исследуемого сигнала

φх – разность фаз исследуемых сигналов

– относительная погрешность измерения разности фаз

φ_фв– отсчет разности фаз вносимой фазовращателем

x – длина отрезка горизонтальной оси находящегося внутри эллипса

Х – длина отрезка горизонтальной оси, соответствующая проекции эллипса

Выводы:

Выводы по результатам выполненной работы должны содержать информацию о точности полученных результатов, а также о сложности реализации этих методов, их достоинствах и недостатках.

______________________________________________________________________________