低頻數字式相位測試儀的原理與使用

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發表時間:2020-04-17 18:04作者:同步天下來源:原創

隨著電子測量技術的不斷發展,相位測量已經成為測量技術中必不可少的一種測量方式,其中低頻數字式相位測試儀的研制滿足了各領域對于測量相位的需求,它能夠精確測量兩信號之間的相位差。本文章主要講解低頻數字式相位測試儀的工作原理與使用介紹。

相位差介紹:

低頻數字式相位測試儀能精確測量相位差,那么相位差是什么,相位是交變信號的三要素頻率、伏值、相位之一,而相位差則是研究兩個相同頻率交流信號之間關系的重要指標。相位差是測量兩個同頻率周期信號的相位差值。相位差又稱相角差、相差、周相差或位相差。兩個作周期變化的物理量的相之間的差值。它為正值時稱前者超前于后者,為負值時則滯后于后者。它為零或π的偶數倍時,兩物理量同相;為π的奇數倍時則稱反相。

低頻數字式相位測試儀參數介紹:

目前低頻數字式相位測試儀,如SYN5607型相位計,此相位計具有操作簡便、使用方便安全、備速度快、穩定可靠、精度高等優點,并且SYN5607型相位計采用對輸入的兩路信號通過比較器整形輸入到單片機的中斷口進行數據采集處理,并采用液晶來顯示相位差。SYN5607型相位計可顯示當前測量狀態以及測試內容,并運用先進的數字時差測量技術,可對正弦、方波、三角波和梯形波的相位差進行精確的測量,并顯示通道之間的相位差,通道輸入波形的頻率,通道輸入波形的有效值、峰峰值。




具體參數如:

SYN5607型相位計輸入波形(正弦、三角、梯形波、方波),

輸入阻抗1MΩ,

相位范圍0°~360°或±180°

頻率范圍10Hz ~ 5MHz

幅度范圍0.5Vrms ~100Vrms

測量精度相位測量精度±0.1°

相位分辨率0.01°

時間間隔顯示分辨率1ns

頻率測量精度 1E-6/s(10Hz~1kHz)或1E-8/s(1kHz~5MHz)。

SYN5607型相位計是一款可進行相位測量,頻率測量,幅值測量的多功能頻率相位測量儀器。


低頻數字式相位測試儀使用方法:

將要測的信號分別接入通道1為第一路信號輸入端口,通過相位測試功能測試相位;或通道2為第二路信號輸入端口,通過相位測試功能測試相位,然后連接示波器進行查看頻率和峰值的數值,從而對比出相位差。


低頻數字式相位測試儀原理:

相位計就是測量相位差的儀器,低頻數字式相位測量儀就是專門測量低頻信號的相位差,一般頻率是100Hz以內的正弦頻率信號,高精度相位計一般是指測量精度特別高,一般測量精度在0.2度以內。SYN5607型相位計作為一款低頻數字式相位測量儀,它的工作原理和誤差源就是設計該相位計前需要了解的內容。

低頻數字式相位測量儀測量相位是將輸入的兩路信號經過某種處理將其變成方波,再通過比較這2路方波計算出相位差脈寬,最后通過用高頻脈沖填充相位差,這個過程就實現了相位差的測量。

低頻數字式相位測試儀測試方法:

示波器法

示波器法是把兩個被測信號同時加到雙蹤示波器的兩個Y通道,直接進行比較,根據兩個波形的時間間隔T與波形周期T的比,計算相位差Φ。示波器測量相位差缺點是精度不高。

(2)零示法

零示法其實是將被測信號和可變移相器串聯然后和另一同頻率信號同時加在相位比較器如示波器、指示器等上,調節可變移相器,使比較器指示零值相位,則移相器上的讀值即為兩信號間的相位差。這種測量方法的精度決定于所使用的移相器的精度,一般達十分之幾度。

(3)直讀式相位計法

直讀式相位計最大的優勢就是可以直接讀取相位差。同事其測量速度也比較快,還能顯示相位變化。一般而言直讀測量相位差的方法有:數字式直讀相位計法、矢量電壓表法相敏檢波器法和環形調制器法。其中前兩種是目前低頻數字式相位測量儀測試方法中最常見的,具體測試方法如下:

a、數字式直讀相位計法

測量相位差的基本原理與測量時間間隔大體相同,見時頻測量。即將被測兩信號電壓經過脈沖形成電路,變換成尖脈沖,去控制雙穩態觸發器,由此產生寬度為T的閘門信號。使時間閘門開啟,時鐘振蕩器產生頻率為f0的標準脈沖通過時間閘門加到計數器,計數值為N。可證明兩信號間的相位差Φ正比于N,它們之間的相位差直接可以在計數器上讀出。但是這種數字式直讀相位計法適用于低頻信號相位差的測量。

b、矢量電壓表法

采用取樣電路,將1~1 000MHz信號頻率降低到固定的低頻頻率。

低頻數字式相位測量儀誤差源介紹:

在實際應用中對低頻相位測量都提出了較高的相位測量精度和頻率測量精度
,但是在測量過程中,也會引起誤差,從而降低了相位測量的準確度。下面幾點是引起誤差的主要因素:

(1)相位計測量時電路引起的誤差,包括幾種阻抗引入的誤差例如:兩信號電壓源阻抗、相位計的輸入阻抗和連接到相位計輸入端的接線阻抗。為了盡量減小此類誤差建議在使用的過程中在相位計的輸入端加入合適的隔離電路。

(2)波形誤差與相位計的工作原理有關。過零檢波法、矢量和測相技術會產生此類誤差。

(3)除了這兩種誤差外,相位計自身也存在誤差,相位計自身的誤差一般是指兩通道中電平變化引起的誤差,這個誤差就是一般相位計技術參數里提出的準確度指標。如將相位計送檢,檢定的都這個誤差。主要是前兩種誤差受測量條件的影響比較大,所以不建議將他們考慮在最基本的準確度中。

低頻數字式相位測試儀應用領域:

低頻數字式相位測試儀能用于多個領域對相位差的測量,比如在電工儀表、同步監測的數據處理、電工實驗,這些都需要測量兩列同頻信號的相位差。比如電力系統的電網并合閘時,要求兩電網的電信號之間的相位相同,就需要精確測量兩列工頻信號的相位差。還比如在水深測量、電磁波測量、頻率特性研究、相位檢測裝置、激光測距等領域,同樣需要精確測量兩信號之間的相位差。

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相位測試儀專欄