Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А




Скачать 318.7 Kb.
НазваниеПрактикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А
страница6/8
Дата публикации05.03.2013
Размер318.7 Kb.
ТипУчебное пособие
litcey.ru > Физика > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8
^

3.4. Измерение фазовых сдвигов


Для гармонического сигнала U(t) = U0 sin(t+0) фазой назы­вают аргумент синуса (t+0), где 0 – начальная фаза колебаний. Значение фазы зависит от выбранного начала отсчета времени, поэтому физический смысл имеет сдвиг фаз  или раз­ность фаз 1 – 2 двух сигналов с одинаковыми частотами. Измеряется фаза в угловых единицах – радианах или градусах.




Рис. 13. Измерение разности фаз из
сдвига синусоид по времени.

Н ахождение фазового сдвига из временного интервала. Временной сдвиг двух сигналов легче всего наблюдать на двухлучевом осциллографе. На экране получают неподвижную картину двух осциллограмм (рис. 13). Поскольку весь период Т соответствует углу 360, разность фаз определяется из соотношения:

 = 360Т/Т.

При этом важным является вопрос, какой из сигналов опережает "по фазе" другой сигнал. Напряжение ^ U1 опережает напряжение U2 по фазе, если
 = 1 – > 0, то есть сигнал U1 достигает своего максимума раньше, чем сигнал U2. Например, на рис. 13 сигнал 1 опережает сигнал 2. Фазовый сдвиг обычно приводится в интервале –180 <  < +180.

При измерении сдвига фаз на осциллографе надо внимательно следить, чтобы нулевые линии сигналов совпадали. Например, на рис. 14 сигнал U2 несколько смещен по вертикали вниз, и измерение сдвига фаз по временному сдвигу Т оказывается нев
ерным, так как интервалы времени, измеренные между соответствующими точками синусоид в разных местах графика, получаются разными (Т ≠ Т1 ≠ Т2). Для проверки правильности измерения удобно измерять временные интервалы между сигналами по нулевой линии в двух неэквивалентных местах, и они должны совпадать (рис. 13: ТТ). Измерения по вершинам синусоид менее точны. Удобно проводить измерения, когда амплитуды сигналов одинаковы. Выровнять амплитуды сигналов можно, используя ручку плавной регулировки усилителей каналов Y.




Рис. 14. Пример неверного измерения временного сдвига Т1 двух синусоид из-за несовпадения их нулевых линий.

Рис. 15. Определение фазового

сдвига методом эллипса.
На однолучевом осциллографе процедура измерения сложнее и содержит два этапа:

а) Получить устойчивое изображение одного из сигналов U1 в режиме ВНЕШНЕЙ синхронизации самим сигналом, то есть подавая его одновременно на вход Y и на вход синхронизации Х. Отрегулировать уровень синхронизации таким образом, чтобы какая-либо характерная точка (например, y = 0) попала на начало развертки (рис. 13);

б) Подают на вход Y осциллографа второй сигнал U2, сохраняя синхронизацию от первого сигнала U1 (регулировку УРОВЕНЬ не изменять!). Поскольку начало развертки по-прежнему определяется первым сигналом, второй сигнал будет сдвинут от начала. Временной сдвиг Т определяется по сдвигу от начала развертки аналогичной точки (y = 0) второго сигнала.

Таким образом, мы по очереди получаем на экране синусоидальные сигналы, аналогичные рис. 13. Измерения целесообразно провести дважды: используя внешнюю синхронизацию по переднему и заднему фронтам.

^ В методе ЭЛЛИПСА фазовый сдвиг определяется по фигуре Лиссажу.

Движение луча по горизонтали и вертикали в параметрическом виде описывается уравнениями:

x = xo sint; y = yo sin(t+).

Для вертикального отклонения луча имеем

y = yo (sint cos + cosωt sin).

Подставляем в это равенство следующие соотношения

sint = и cosωt = ,

получим уравнение движения траектории луча:



Это – уравнение эллипса, главные оси которого повернуты относительно осей x и y на некоторый угол (рис. 15). Координаты пересечений эллипса с осью определяются из условия y = 0, откуда следует

(x1/x0)2 = sin2, т.е. sin =  x1/x0 =  lx/Lx

(см. рис. 15). Аналогично, рассматривая координаты пересечений эллипса с осью oy, легко получить  y1/y0 = sin . Таким образом, угол сдвига фаз можно найти из характерных размеров эллипса
 sin  =   lx/Lx =  ly/Ly.




Рис. 16. Форма эллипса в зависимости от фазового сдвига.
При определении  нужно учесть направление движения луча и наклон эллипса (рис. 16). Погрешность метода резко возрастает при углах, близких к 90, когда размеры lx и Lx сближаются. Поэтому методом эллипса целесообразно измерять сдвиги фаз до 40…50. Точность измерений определяется точностью измерения размеров эллипсов, и для малых углов не превышает 2–3 %. Систематическую ошибку, возникающую из-за неодинаковости фазовых сдвигов в каналах Х и Y осциллографа, можно легко учесть. Для этого на оба канала одновременно подают один и тот же сигнал. Если на экране наблюдается не прямая линия, а эллипс, значит, в осциллографе имеется постоянный фазовый сдвиг, величину которого можно определить по параметрам получившегося эллипса. Этот сдвиг представляет систематическую ошибку, которую нужно вычитать из полученного результата.

Недостатком данного метода является его неоднозначность. Эволюция эллипса с ростом сдвига фаз показана на рис. 16. Поскольку на частотах, превышающих 5–10 Гц, направление движения луча на экране не видно, эллипс выглядит одинаково для двух разных значений углов 1,2 =  . Для разрешения данной неоднозначности в один из сигналов можно ввести дополнительный известный фазовый сдвиг и по характеру изменения эллипса определить исходный сдвиг фаз.

С другими методами определения фазового сдвига можно ознакомиться в дополнительной литературе.
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconПрактикум введение в технику эксперимента лабораторная работа 1
Задача посвящена знакомству с распространенными приборами измерения активного сопротивления: аналоговыми – стрелочным омметром и...
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconПрактикум введение в технику эксперимента лабораторная работа 2
Задача посвящена знакомству с техникой измерений си­лы тока и напряжения в цепи постоянного тока с помощью широко рас­пространенных...
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А icon«Урок-2020»
Киров, ул. Павла Корчагина, д. 215 оф. 24. почтовый адрес: 610030 а/я 833 г. Киров-30
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А icon«Информация и ее свойства»
Охватывают всю вычислительную технику и технику связи и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и радиовещание
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconОтчёт по лабораторной работе №3: “Получение математических моделей...
Цель работы: Научиться применять математическую теорию планирования эксперимента для получения математических моделей радиоэлектронных...
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А icon«Введение в магнитные измерения»
Задачи и методы научного познания. Человек как основной инструмент познания окружающего мира. Роль теории и эксперимента
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconПрактическая работа №15. Психология следственного эксперимента, обыска и опознания
Сформировать представление о месте происшествия и стадиях проведения следственного эксперимента
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconПродолжение эксперимента с мг-1 Канарёв Ф. М. Анонс
Анонс. Начало этого эксперимента продолжительностью 25 часов опубликовано в статье «Начало импульсной энергетики» [1]
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconНоминанты Премии «Герои Санкт-Петербурга 2012» Лучший боец среди мужчин
Приз «За лучшую технику» на Кубке Санкт-Петербурга. Приз «За лучшую технику» на Чемпионате Великого Новгорода
Практикум введение в технику эксперимента ананьева Н. Г., Самойлов В. Н., Киров С. А iconСеминар-практикум «постановка звуков у детей с дизартрией при помощи...
Автор: Томилина Светлана Михайловна, логопед с сорокалетним стажем, преподаватель по сценической речи, руководитель речевого центра...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница