Опишите осциллографический метод измерения фазового сдвига на экране двухканального осциллографа, его достоинства и недостатки, причины появления погрешностей.

Два колебания можно наблюдать одновременно на экране двухлучевого осциллографа, на входе которого включён электронный коммутатор. Измеряют отрезки ab и ac (см. рисунок).

Фазовый сдвиг рассчитывают по формуле:

Точность этого способа невысока. Погрешность зависит от ряда причин: неточности измерения длин отрезков, ошибки при определении положения оси времени, нелинейности развёртки. В целом погрешность измерения составляет обычно .

6.3. Опишите осциллографический метод измерения фазового сдвига (метод "эллипса"), его достоинства и недостатки, причины появления погрешностей.

Пусть измеряется фазовый сдвиг между напряжениями:

Напряжение U1 подают на Y-вход, а напряжение U2 – на X-вход осциллографа (генератор развёртки при этом не используют).

Мгновенные отклонения луча на экране по осям x и у равны:

Где x и y – амплитуды отклонений. Электронный луч вычертит на экране осциллографа эллипс (рис.)

Будем считать что X=Y. Это условие лёгко выполнить. Исследуемые напряжения поочерёдно подают на выходы каналов вертикального и горизонтального отклонений осциллографа. Регулирую коэффициенты усиления каналов, добиваются равных отклонений луча.

Если X=Y, измеряемый фазовый сдвиг связан с размерами эллипса соотношением , где А – малая, В – большая оси эллипса. Таким образом, необходимо определить размеры А и В; фазовый сдвиг .

При измерении фазового сдвига с помощью осциллографа возможны ошибки за счёт неодинаковых фазовых характеристик усилителей каналов Y и X. Предварительно следует отрегулировать измерительную схему. Для этого одно из исследуемых напряжений, например u1, подают на вход Y непосредственно, а на вход X – через фазовращатель – четырёхполюсник с регулируемым сдвигом фазы между входным и выходным напряжениями. С помощью фазовращателя компенсируют дополнительный фазовый сдвиг. При этом на экране осциллографа будет наклонная прямая линия. При измерениях настройку фазовращателя не меняют.

Опишите компенсационный метод измерения фазового сдвига, область его применения, достоинства и недостатки.

Компенсационный метод заключается в сравнении измеряемого фазового сдвига с фазовым сдвигом, создаваемым откалиброванным фазовращателем, используемым в качестве меры.

Погрешность определяется в основном погрешностью градуировки фазовращателя, случайной погрешности и погрешности чувствительности индикатора разности фаз.

В качестве простейших фазовращателей используют различные варианты мостовых схем.

К недостаткам следует отнести необходимость градуировки фазовращателя на каждой частоте. Зависимость фазового сдвига от частоты.

Достоинства: процесс измерения фазового сдвига данным способом поддаётся автоматизации; объектом её является измерительный фазовращатель.