Измерение угла сдвига фаз

Лабораторная работа № 5

I. Цель работы: ознакомление с методами измерения угла сдвига фаз, устройством и принципом действия приборов для измерения угла сдвига фаз, приобретение навыков практического пользования измерительными приборами.

1. Измерение угла сдвига фаз методом линейной развёртки выполняем по схеме, изображенной на рис. 1 с помощью электронного, осциллографа С1-93.

Рис. 1

В работе измеряется угол сдвига фаз, вносимый исследуемым четырехполюсником. Для этого напряжение, подводимое ко входу четырехполюсника, поступает на вход У2 электронного осциллографа С1-93, а напряжение с выхода четырехполюсника — на вход У1. В результате на экране осциллографа получаем изображения двух напряжений, сдвинутых на некоторый угол. Расчет угла сдвига фаз выполняют по формуле:

,

Для определения действительного значения угла сдвига фаз используем цифровой фазометр Ф2-16, входы А1 и Б1 подключаем параллельно входам У1 и У2 электронного осциллографа С1-93. При измерениях напряжение на выходе генератора устанавливаем равным 5 В. По результатам измерений угла сдвига фаз образцовым фазометром и электронным осциллографом рассчитываем абсолютную погрешность измерений и относительную погрешность. Результаты измерений и расчётов заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Частота f, Гц
φобр, град	1,5	2,9	13,8			65,5	74,5
φэо, град	4,00	6,00	15,00	30,00	45,00	66,00	83,00
Δφ, град	2,50	3,10	1,20	4,00	1,00	0,50	8,50
δ, %	166,67	106,90	8,70	15,38	2,27	0,76	11,41

По результатам расчёта строим графики и (рис. 2).

Рис. 2

2. Измерение угла сдвига фаз методом эллипса выполняем при помощи электронного осциллографа С1-93 по схеме, изображенной на рис. 3.

Рис. 3

Так же как и в п. 1 измеряем угол сдвига фаз, вносимый исследуемым четырехполюсником. Выходной сигнал четырехполюсника подводим к входу У1 осциллографа С1-93, а входной сигнал - к входу X. При этом на экране осциллографа получаем изображение фигуры Лиссажу в виде эллипса. Расчёт угла сдвига фаз выполняем по формуле:

Для определения действительного значения угла сдвига фаз: используют цифровой фазометр Ф2-16, входы А1 и Б1 которого подключают параллельно входам У1 и Х электронного осциллографа С1-93. Расчёт производим по формуле:

Результаты измерений угла сдвига фаз на различных частотах генератора ГЗ--109 заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Частота f, Гц
φобр, град	1,5	2,9	13,8	26,0	44,0	65,5	74,5
φэ, град	4,04	4,04	13,42	23,91	32,77	35,14	54,65
Δφ, град	2,5	1,1	0,4	2,1	11,2	30,4	19,9
δ, %	169,3	39,3	2,8	8,0	25,5	46,4	26,6

Для получения эллипса на экране осциллографа регулируем выходное напряжение генератора и усиление по оси У электронного осциллографа. По результатам измерений угла сдвига фаз образцовым фазометром и по изображению эллипса рассчитываем абсолютную погрешность и относительную погрешность . По результатам расчёта строим графики и (рис. 4).

Рис. 4

3. Градуировку образцового фазовращателя выполняем по схеме, изображенной на рис. 5.

Рис. 5

В качестве образцового фазовращателя используем дифференцирующую RC-цепь, составленную из магазинов сопротивлений Р4830 и ёмкостей Р544. Расчёт угла сдвига фаз образцового фазовращателя можно выполнять по формуле:

Градуировку образцового фазовращателя выполняем при трёх различных частотах, указанных таблице 3. При градуировке используем ёмкость магазина Р544, равную 0,5 мкф, и выходное напряжение генератора ГЗ-109, равное 5 В. Изменением сопротивления магазина Р4830 добиваемся показаний фазометра Ф2-16, указанных в таблице 3. Результаты измерений сводим в таблице 3.

Таблица 3

Частота f, Гц	Сопротивление фазовращателя при угле сдвига фаз
10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°
				291,5
							41,5

По результатам измерений строим три градировочные характеристики фазовращателя при С= 0,5 мкф для трёх различных частот, указанных в таблице 3 (рис. 6).

Рис. 6

Вывод: в ходе работы мы ознакомились с различными методами измерения угла сдвига фаз, устройством и принципом действия приборов для измерения угла сдвига фаз, произвели измерения и сравнили результаты с образцовыми показаниями, приобрели навыки практического пользования измерительными приборами.

Дата добавления: 2015-05-10