Измерение фазового сдвига сигналов

Выбор способа измерения угла сдвига фаз сигналов находится в зависимости от спектра частот, уровня и формы сигнала, от требуемой точности измерений. Различают косвенные и прямые способы.

Косвенный способ измерения угла сдвига фаз меду током и напряжением основан на использовании 3-х устройств: вольтметра, амперметра и ваттметра. Данный способ употребляется обычно для промышленных установок и характеризуется не высочайшей точностью.

Посреди осциллографических способов измерения фазы наибольшее распространение получили способы линейной развертки и эллипса (фигуры Лиссажу). Способ линейной развертки подразумевает внедрение двухлучевого осциллографа.

Для четких измерений угла сдвига фаз употребляют компенсатор переменного тока с фазовращателем. Компенсационный способ измерения фазового сдвига основан на сопоставлении его с фазовым сдвигом, создаваемом при помощи фазовращателя. При всем этом в качестве нуль-индикатора может быть применен, zum Beispiel, осциллограф. Измеряемый фазовый сдвиг отсчитывают по показанию эталонного фазовращателя.

Прямое измерение угла сдвига фаз производят при помощи электродинамических, ферродинамических, электрических, электрических и цифровых фазометров.

Электродинамические фазометры употребляют в спектре частот до 10 KHz, цифровые фазометры употребляются в маломощных цепях в спектре частот от единиц Гц до сотен МГц.

В электронно-счетных цифровых фазометрах, реализующих способ дискретного счета, сдвиг по фазе меж сигналами преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами размеренной частоты с определенным периодом, которые потом подсчитываются.

Явление зависимости фазового сдвига от частоты плохо проявляется при прохождении многочастотного широкополосного сигнала через четырехполюсник. При всем этом форма сигнала на выходе четырехполюсника не совпадает с формой сигнала на входе, потому что различные частотные составляющие запаздывают на различное время. Для свойства этого явления употребляют понятие группового времени запаздывания , которое определяется как производная от сдвига фазы по частоте:

. (9.8)

Наибольшее распространение для измерения группового времени запаздывания получил способ Найквиста, согласно которому оно принимается равным времени распространения огибающей сигнала, приобретенного при амплитудной модуляции несущего колебания низкочастотным сигналом. В согласовании с эти способом проводится сопоставление фазового сдвига огибающей модулированного по амплитуде сигнала на входе и выходе исследуемого четырехполюсника.

Облегченная схема, реализующая данный способ, показана на рисунке.

Reis. 9.13 Схема измерения группового времени запаздывания сигнала.

Групповое время запаздывания можно найти по формуле:

, (9.9)

wo Ω – частота огибающей колебаний (частота биения колебаний).