Фазалық ығысудың бұрышын өлшеу әдістері

Бұл жұмыста RC-тізбекпен жасалатын фазалық ығысуды екі сәулелі осцилографпен өлшеудің екі әдісі қарастырылған. Бірінші – көлденең ұңғылау әдісте осцилограф экранында екі тербеліс процестер (кернеулер бейнелері) алынады (8.2,а суретті қараңыз), сондықтан фазалық ығысу (градус бірліктерінде) келесі формуламен есептеледі

, (8.6)

мұндағы τ – u₁(t) және u₂(t) кернеулер арасындағы уақыттық ығысу;

T – u₁(t) және u₂(t) сигналдардың периоды.

8.2 сурет – Фазалық ығысуды табу әдістері

Айтылған әдіс бойынша фазалық ығысудың бұрышын өлшеу қателігі осцилограф экранында кесінділерді өлшеу қателігіне, ұңғылаудың бейсызықтылығына, салыстырылатын қисықтардың симметриялық өсін дәлсіз анықталуына және синхронизациялау шарттарына тәуелді. Бұл әдістің абсолютты қателігі 1-5°.

Өлшеудің екінші әдісінде Лиссажу фигурасы – синустық ұңғылау әдісі қолданылады (8.2,б суретті қараңыз). Өлшеу алдында осцилограф каналдарының тік және көлденең симметриялары орнатылады. Содан кейін бір сигнал тік ұңғылау күшейткішінің кірісіне, ал екіншісі көлденең ұңғылау күшейткішінің кірісіне беріледі. Кіріс сигналдардың жиіліктері бірдей болған кезде осцилограф экранында эллипс пайда болады, оның иілу бұрышы фазалық ығысу бұрышына тәуелді. Сонда сигналдар арасындағы фазалық ығысу келесі формуламен анықталады

, (8.7)

мұндағы l_A және l_B – Лиссажу фигураларының бейнелері бойынша анықталатын нүктелер ординаталары.

Лиссажу фигуралары көмегімен фазалық ығысудың бұрышын анықтаудың қателігі бұрыштар 0 мен 180° жақын болғанда 2-3 % болады , және φ=90° болғанда 10-15 % дейін өседі.

Лшеу құралдарының виртуалды модельдері

Синустік сигналдардың генераторы

Генератордың бет панелінде жиілік пен амплитуданың өзгеруін өрескел және байсалды реттеуді орындайтын басқару органдары орнатылған (8.3 суретті қараңыз). Генератор жиілігі 1…10⁵ Гц және амплитудасы 1-ден 7 В-ке дейін болатын сигналдарды жасауға негізделген.

8.3 сурет - Синустік сигналдар генераторының бет панелі

Жиілікті өлшегіш

Жиілікті өлшеу құралының бет панелі 8.4 суретте келтірілген. Бет панелінде «Метки времени» және «Время счета» ауыстырып-қосқыштар орнатылған. Сонымен бірге панелде өлшеу режимінің ауыстырып-қосқышы орнатылған, оның қалпына қарай жиілік пен периодты өлшеу бірліктерін белгілейтін «кГц» және «мс» индикаторлары жанады.

Сигнал жиілігін өлшеу келесі жолмен модельденеді: сұлба «Время счета» сигналын өндіреді, содан кейін түскен сигнал периодын зерттелетін сигналдың периодымен салыстырады. Олардың қатынасына сәйкес шешім қабылданады: жиілікті өлшеу мүмкін бе, мүмкін емес пе. Сол сияқты периодта өлшенеді.

8.4 сурет - Жиілік өлшегішінің бет панелі

Осциллограф

Сигнал түрін экранда визуалды бақылау жолымен электр сигналдарын уақыт аймағында зерттеуге осциллограф негізделген. LabView ортасында өңделген осы аспаптың бет панелі 8.5 суретте көрсетілген. Монитор экранында сигналдардың әрқайсысы бөлек бояулармен көрсетіледі. Сигналдар арасындағы фазалық ығысу осциллограф экранында тікелей бақылау жолымен өлшенеді. Сол сияқты екі сигналдыңда басқа да барлық параметрлерін (периодын, жиілігін, амплитудасын) анықтауға болады.

8.5 сурет - Осциллографтың бет панелі

Қарастырылған сигналдардың әрқайсысының уақыт осі бойынша ығысу мүмкіндігі «Горизонтальное смещение» орын ауыстыру реттегіштің болғанымен қамтамаланады. Осы реттегішті қолдану себебінен сигналдардың пайда болатын өзгерулері сигналдар фазаларының бастапқы шамаларымен қосылады. Сонымен, осциллограф экранымен көлденең бағыт бойынша сигналдардың байсалды орын ауыстыруы орындалады. Сигналдар көрсетілетін масштабының өзгеруі уақыт осі бойынша «мс/дел» ауыстырып- қосқышпен орындалады; бұл алгоритмде сигнал фазасы осы ауыстырып- қосқышпен анықталатын сан мәніне көбейтіледі.

«Канал Х» және «Канал У» реттегіштер көмегімен сәйкесінше Х кірісіне (сары бояулы) және У кірісіне (қызыл бояулы) берілген сигналдардың тік бағыт бойынша экранда орнын ауыстыруға болады. Осы сигналдардың әрқайсысының амплитудасын көрсету масштабын «В/дел» ауыстырып-қосқыштарымен өзгертуге болады.