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 = 360° * / _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 =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 _х двухканальным осциллографом.

Физ. вел.

Точки на шкале фиксированного фазовращателя

Примечание

Парам.

Ед. изм.

дел.

Экран осциллографа

T

дел.

х

град.

360° × / T

%

фв1

град.

фв1; х < 180° 360°- фв1; х > 180°

х

град.

%

10/ х

фв2

град.

180°-|фв2|; х < 180° 180°+фв2 ; х > 180°

х

град.

%

14/ х

 

Таблица 9.2 Результаты измерения _х методом эллипса.

Физ. вел.

Точки на шкале фиксированного фазовращателя

Примечание

Парам.

Ед. изм.

x

дел.

Экран осциллографа

Х

дел.

х

град.

Arcsin(x/X)

%

фв1

град.

фв1; х < 180° 360°- фв1; х > 180°

х

град.

%

10/ х

фв2

град.

180°-|фв2|; х < 180° 180°+фв2 ; х > 180°

х

град.

%

14/ х

 

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

 

 

Таблица 5.3. Графическое представление результатов измерения.

х=   фв1=   фв2=   №сиг =	х =   фв1=   фв2=   №сиг =
х=   фв1= фв2=   №сиг =	х=   фв1= фв2=   №сиг =
х= фв1=   фв2=   №сиг =	х= фв1=   фв2=   №сиг =
х= фв1= фв2=   №сиг =	х= фв1= фв2=   №сиг =
х=   фв1= фв2=   №сиг =	х=   фв1= фв2=   №сиг =

Шкалы регулируемых фазовращателей, как правило, имеют предельные значения равные 180°. Это вынуждает по-разному определять результаты измерения. Так при _х до 180° при совмещении векторов по направлению искомая величина равна отсчёту по шкале фазовращателю, т.е. _х = _фв1. Если же _х больше 180°, то фазовращателем можно лишь обеспечить угол дополняющий _х до 360°, т.е. _х + |_фв1| =360°, и _х = 360° – |_фв1|. Если же используется противоположное направление векторов, то при _х < 180° _х + |_фв2| = 180° и _х = 180° - |_фв2|. При _х >180° _х = 180° + _фв2.

 

 

_х < 180° _х >180°

 

 

 

_х = _{фв1 х} = 360° – |_фв1|

_х

_фв1

 

 

Рисунок 1- векторные диаграммы при совмещении исследуемых сигналов.

 

_х = 180° - |_фв2| _х = 180° + _фв2

_{х х фв2}

 

_фв2

 

 

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

 

Изображенный на рис.3 график позволяет определить значение 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 . При нахождении измеряемой величины, необходимо учитывать в какой четверти находится вектор исследуемого сигнала (если вектор исследуемого сигнала находится в первой четверти, то х = . Для второй, третьей и четвертой четвертей необходимо воспользоваться формулами х = + 90⁰, х = + 180⁰, х = + 270⁰ соответственно).

 

– длина отрезка горизонтальной оси между синусоидами относительно опорного сигнала

_T – длина отрезка горизонтальной оси соответствующая периоду исследуемого сигнала

х – разность фаз исследуемых сигналов

– относительная погрешность измерения разности фаз

_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.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________