Аналоговые измерители фазы

Понятие “фаза” характеризует гармоническое (синусоидальное) колебание в любой конкретный момент времени. Для гармонического колебания u1(t) = Um1Sin (ωt + φ1) c амплитудой Um1 и круговой частотой ω текущая (мгновенная) фаза в момент времени t равна φ = ωt + φ1 ,где φ1 – начальная фаза.

Фазовым сдвигом Δφ двух гармонических сигналов одинаковой частоты

u1(t) = Um1Sin (ωt + φ1)  и  u2(t) = Um2Sin (ωt + φ2) называется модуль разности их фаз:

Δφ = ‌ φ1 – φ2 ‌  .                                            (2.12)

Собственно же величина Δφ = φ1 – φ2 называется разностью фаз сигналов. Фазовый сдвиг Δφ не зависит от времени, если остаются неизменными начальные фазы φ1 и φ2. Для измерения фазового сдвига используются приборы , называемые фазометрами. Существует ряд основных методов измерения фазового сдвига. Из них рассмотрим два вида: осциллографический и дискретного или цифрового счета.

Метод синусоидальной развертки или эллипса реализуется с помощью однолучевого осциллографа при подаче одного сигнала на вход “Y”, а второго – на вход “X” отклонения луча. При этом генератор развертки осциллографа должен быть выключен.

На рис.10 представлена измерительная схема определения сдвига фазы сигнала при прохождении его через четырехполюсник. Поскольку частоты сигналов на входе и выходе равны, то на экране осциллографа появляется фигура Лиссажу в виде эллипса (рис.11), наклон большой оси которого к оси “ОХ” связан со сдвигом фазы Δφ и определяется по формуле

                                                                        (2.12)

если эллипс располагается в первом и третьем квадрантах и по формуле

                                               (2.13)

если эллипс располагается во втором и четвертом квадрантах.