7. Исследование методов измерения фазового сдвига

7. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА

Цель работы

Изучить основные методы измерения фазового сдвига:

· осциллографический,

· времяимпульсный.

Разобраться в принципах работы цифрового фазометра времяимпульсного типа путем моделирования его работы с использованием электронно-счетного частотомера.

Ознакомиться с простым методом оценки характеристики группового времени прохождения четырехполюсника с использованием фазометра и электронно-счетного частотомера.

Получить практические навыки выполнения фазовых измерений.

 

Используемые приборы и оборудование

1. Цифровой фазометр Ф2-34.

2. Универсальный электронно-лучевой осциллограф С1-67.

2. Электронно-счетный (цифровой) частотомер Ч3-33.

3. Генератор измерительных сигналов низкочастотный Г3-109.

4. Исследуемый четырехполюсник.

 

Лабораторное задание

1. Определить фазочастотную характеристику четырехполюсника осциллографическим методом и с использованием фазометра.

2. Промоделировать работу цифрового фазометра времяимпульсного типа с помощью цифрового частотомера.

3. Снять характеристику группового времени прохождения четырехполюсника с использованием фазометра и электронно-счетного частотомера.

 

Подготовка к работе (домашнее задание)

1. Изучить теоретический материал по литературе [1, 2] и конспект лекций.

2. Проработать краткое техническое описание фазометра Ф2-34 [4] и заполнить табл. 7. 1.

Таблица 7. 1

Основные метрологические характеристики фазометра Ф2-34

Диапазон рабочих частот, МГц
Диапазон измерения углов фазового сдвига сигналов  в рабочем диапазоне частот, град
Разрешающая способность индикатора, град
Основная абсолютная погрешность измерения фазового сдвига в диапазоне 5 Гц - 5 МГц, град
Диапазон входных напряжений на частотах 5 Гц - 5 МГц (без выносных делителей), В
Входное сопротивление, МОм
Входная емкость, пФ

 

3. Изучить описание данной работы и заготовить в рабочей тетради формы таблиц в соответствии с указаниями к отчету.

 

Сформулировать ответы на следующие вопросы, которые могут быть заданы при допуске к работе и при ее защите:

1. Нарисуйте схему измерения фазочастотной характеристики четырехполюсника с использованием осциллографа. Какой режим работы канала X следует при этом установить? Какая формула лежит в основе осциллографического метода фазовых измерений?

2. Назовите источники систематической и случайной составляющих погрешности осциллографического метода измерения фазового сдвига. Каким образом их можно уменьшить?

3. Выведите формулу для оценки погрешности косвенных измерений фазового сдвига осциллографическим методом.

4. Какое уравнение положено в основу измерения фазового сдвига времяимпульсным методом. Назовите источники случайных и систематических составляющих погрешности. Каким образом можно уменьшить погрешность времяимпульсных фазометров?

5. Нарисуйте структурную схему цифрового фазометра времяимпульсного типа с измерением за один период. Каким фактором ограничен частотный диапазон таких фазометров?

6. Надо ли использовать в фазометрах времяимпульсного типа высокостабильные опорные генераторы?

7. Каким образом можно получить характеристику группового времени прохождения четырехполюсника? В чем ее преимущество перед фазочастотной характеристикой?

 

Включить приборы для прогрева. Проработать краткое техническое описание фазометра Ф2-34 [4] и ознакомиться с его органами управления. Провести операцию калибровки фазометра.

 

Порядок выполнения работы и методические указания

1. Измерение фазочастотной характеристики четырехполюсника

осциллографическим методом и с использованием фазометра

1. 1. Подключить генератор сигналов Г3-109 к входам Y и X осциллографа. В канале Хосциллографа установить режим внешней развертки. На частоте 1кГц отрегулировать уровень сигнала генератора и коэффициенты усиления каналов осциллографа таким образом, чтобы на экране была видна наклонная прямая линия. Постепенно увеличивая частоту генератора, оценить и записать в отчет граничную частоту, выше которой собственный фазовый сдвиг между каналами осциллографа достигает значений 3 - 5 градусов. Эта частота должна быть выше максимальной частоты 10 кГц, до которой предполагается измерять фазочастотную характеристику исследуемого четырехполюсника (табл. 7. 2).

1. 2. Собрать схему измерения рис. 7. 1. Фазометр к четырехполюснику пока не подключать.

 

 

 

 

 

                                     

                                 Рис. 7. 1. К измерению фазового сдвига: а - схема; б - осциллограмма

 

	б)

 

1. 3. Изменяя частоту генератора, записать в табл. 7. 2 исходные данные для получения фазочастотной характеристики четырехполюсника j₀(f) осциллографическим методом на частотах, указанных в табл. 7. 2.

Указание. Измерение фазового сдвига осциллографическим методом произвести в соответствии с указаниями п. 2. 4 лабораторной работы 4.

1. 4.  Подключить фазометр к исследуемому четырехполюснику (рис. 7. 1) с помощью делителей 1: 15 или 1: 100 таким образом, чтобы его Входы 1 и 2 были бы соединены с выходом четырехполюсника. Убедиться, что показания фазометра близки к 0, в противном случае повторить операцию калибровки фазометра.

1. 5. Подключить Вход 1 фазометра ко входу четырехполюсника, Вход 2 оставить подключенным к его выходу и снять фазочастотную характеристику четырехполюсника j_ф(f) на тех же частотах, что и в п. 1. 3. Результаты записать в табл. 7. 2.

 

Таблица 7. 2

Результат измерения фазового сдвига осциллографическим методом

и с использованием фазометра

f, кГц	Осциллографический метод						Фазометр
	2Y, дел	2В, дел	Y/В	j0, град	Dj0, град	Dj, град	jф , град	Djф, град
0, 5
1, 0
2, 0
5, 0
10, 0

 

1. 6.  Рассчитать основную абсолютную погрешность измерения фазового сдвига с использованием фазометра Dj_ф по его метрологическим характеристикам, приведенным в табл. 7. 1.

1. 7.  Оценить погрешность косвенного измерения фазового сдвига осциллографическим методом Dj₀, обусловленную погрешностью измерения отрезков 2Y и 2Бпо шкале экрана осциллографа (± 0, 1 деления). Записать результаты расчета в табл. 7. 2.

1. 8.  Оценить для каждой частоты (табл. 7. 2) абсолютную погрешность Dj измерения фазового сдвига осциллографическим методом, приняв показания фазометра за действительные значения фазового сдвига: Dj = j₀ – j_ф.

1. 9.  Сопоставить три полученные оценки погрешностей Dj_ф, Dj₀ и Dj. Какая из этих оценок должна быть больше?

1. 10.  Построить графики фазочастотной характеристики четырехполюсника по результатам ее измерения двумя способами.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: