Презентация на тему: МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман Валерий Леонидович ДОЦ. каф. МСС СПб ГУТ
Измерение фазового сдвига и группового времени прохождения
Графическая интерпретация разности фаз двух гармонических сигналов:
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
Методы измерения фазового сдвига
Метод преобразования фазового сдвига в постоянное напряжение
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
Времяимпульсный метод
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
Цифровой фазометр с постоянным временем измерения
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
Компенсационные фазометры
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман
1/19
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 42)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (659 Кб)
1

Первый слайд презентации: МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман Валерий Леонидович ДОЦ. каф. МСС СПб ГУТ

1 МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман Валерий Леонидович ДОЦ. каф. МСС СПб ГУТ Кафедра МСС СПбГУТ имени проф.М.А.Бонч-Бруевича

Изображение слайда
2

Слайд 2: Измерение фазового сдвига и группового времени прохождения

Термин «фаза» обычно относят к аргументу сигнала синусоидальной формы: фаза – выражение где f – частота, а - начальная фаза. При исследовании фазочастотных характеристик усилителей, фильтров и т.п. устройств необходимо измерять разность аргументов двух синусоидальных сигналов одинаковой частоты (например, на выходе и входе исследуемого устройства): т.е.разность фаз определена разностью начальных фаз этих сигналов. Модуль разности фаз называют фазовым сдвигом.

Изображение слайда
3

Слайд 3: Графическая интерпретация разности фаз двух гармонических сигналов:

Таким образом, разность фаз и соответственно, фазовый сдвиг пропорциональны отношению временной задержки одного синусоидального сигнала относительного другого к периоду сигнала. Если коэффициент пропорциональности выбрать 2 π, то фазовый сдвиг будет выражен в радианах (обычно в теоретических расчетах), если 360 – то в градусах (в практике измерений).

Изображение слайда
4

Слайд 4

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) «идеального» четырехполюсника должна иметь линейную зависимость фазового сдвига от частоты. Однако графическое представление ФЧХ: не очень удобно для обнаружения небольших отклонений этой характеристики от линейности.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Поэтому при исследованиях параметров цепей часто используют понятие «групповое время прохождения» (ГВП) – первую производную ФЧХ по круговой частоте, взятую с отрицательным знаком: Линейному изменению фазового сдвига с изменением частоты соответствует постоянное значение ГВП: На графике τ ГВП ( f ) легко обнаружить малые фазовые искажения исследуемого четырехполюсника.

Изображение слайда
6

Слайд 6

Простейший метод оценки ГВП различных устройств – расчетный: измеряют конечное приращение фазы при небольшом приращении частоты, а далее рассчитывают отношение: Если приращение фазы выражено в градусах, а приращение частоты - в герцах, то значение ГВП будет получено в секундах, а если частота в ГГц, то ГВП - в наносекундах.

Изображение слайда
7

Слайд 7

В современных процессорных приборах – в так называемых сканирующих векторных анализаторах цепей, соответствующие операции оценки ГВП проводятся автоматически. Относительно недавно появились анализаторы цепей, очень точно измеряющие ГВП в диапазоне СВЧ путем анализа так называемых S - параметров исследуемых четырехполюсников.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Методы измерения фазового сдвига

Осциллографический метод - по параметрам эллипса, отображаемого на экране при подаче сигналов на входы Y и X. Достоинства метода - оперативность и простота, Недостатки - большие погрешности (порядка нескольких градусов) и ограниченный диапазон частот, поскольку ширина полосы канала X осциллографа существенно уже полосы канала Y. y x 2A 2X 0 2Y 0 или

Изображение слайда
9

Слайд 9: Метод преобразования фазового сдвига в постоянное напряжение

Устройство, которое осуществляет это преобразование, называют фазовым детектором (ФД), а соответствующие фазометры - триггерными фазометрами. Для измерения постоянного напряжения на выходе ФД можно использовать интегрирующие АЦП – так создавали первые цифровые фазометры.

Изображение слайда
10

Слайд 10

Компенсационный метод используют для создания фазометров СВЧ диапазона. Метод основан на применении устройств, вносящих известный и регулируемый фазовый сдвиг - эталонных фазовращателей, которые являются по сути дела цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) «код – фазовый сдвиг».

Изображение слайда
11

Слайд 11: Времяимпульсный метод

В основе этого метода лежит формула, определяющая фазовый сдвиг: Интервалы времени с помощью меток преобразуют в число импульсов. Следует обратить внимание, что результат измерения не зависит от значения и, соответственно, от долговременной нестабильности генератора меток времени. Далее необходимо разделить N t на N T, и умножить на градуировочный коэффициент 360.

Изображение слайда
12

Слайд 12

Относительная погрешность квантования при измерении фазового сдвига времяимпульсным методом: существенно возрастает с ростом частоты измеряемого сигнала F ! Например, при T 0 = 1мкс погрешность возрастет до 0,36 ° уже на частоте F= 1кГц, что существенно ограничивает частотный диапазон таких фазометров. Но поскольку фазовые измерения, как правило, не требуют обеспечения высокого быстродействия, результаты измерений можно усреднять по большому числу периодов – соответственно можно уменьшить погрешность квантования.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Цифровой фазометр с постоянным временем измерения

Структурная схема - «гибрид» схем ЭСЧ в режимах измерения частоты и периода. Условные обозначения: ФУ1 и ФУ2 – формирующие устройства, Г – генератор меток ДЧ – делитель частоты, коэффициент деления которого выбирают кратным числу 36, например 360000, ВС1 и ВС 2 – временные селекторы; ДДС – двоично-десятичный счетчик; УУ – устройство управления.

Изображение слайда
14

Слайд 14

Общее количество импульсов N, регистрируемых счетчиком ДДС, равно произведению среднего числа импульсов в одной пачке на количество пачек импульсов

Изображение слайда
15

Слайд 15

Суммарная погрешность измерения фазового сдвига определяется тремя составляющими: погрешностями формирующих устройств (компараторов), и двумя погрешностями квантования: . , где - среднее число импульсов в пачке, а N 2 – среднее число пачек импульсов в интервале

Изображение слайда
16

Слайд 16

16 Первые фазометры такого типа (70-е годы) получили очень широкое распространение для измерения фазового сдвига сигналов на частотах до 5 МГц (без дополнительного преобразования частоты) с разрешающей способностью порядка 0,01° и нормируемой погрешностью порядка десятых долей градуса.

Изображение слайда
17

Слайд 17

В настоящее время, благодаря увеличению верхней граничной частоты элементной базы импульсных схем, частотный диапазон время-импульсных фазометров расширен до частот порядка нескольких сотен МГц. Полезно также представлять, что большинство современных процессорных ЭСЧ позволяют («как отход производства») измерять разность фаз двух сигналов с разрешающей способностью порядка долей градуса до частот порядка сотен МГц. 17

Изображение слайда
18

Слайд 18: Компенсационные фазометры

Основой таких фазометров являются эталонные фазовращатели - цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) "код-фаза". Упрощенная структурная схема компенсационного фазометра. Условные обозначения: ФД – фазовый детектор; ЭФ – эталонный фазовращатель, управляемый кодом; УУ – устройство управления; Устройство управления по определенному алгоритму изменяет код, подаваемый на эталонный фазовращатель, до тех пор, пока напряжение на выходе фазового детектора не станет близким к нулю. При этом код ЭФ будет соответствовать, в пределах погрешности квантования, значению разности фаз входных сигналов.

Изображение слайда
19

Последний слайд презентации: МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРИФИКАЦИЯ Измерения фазового сдвига Ленцман

19 Погрешность такого фазометра определяется, в основном, погрешностями эталонного фазовращателя (куда входит и погрешность квантования) и погрешностью фазового детектора. Принципиальным достоинством такого фазометра является широкий частотный диапазон – вплоть до СВЧ

Изображение слайда