用示波器測(cè)相位

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1、實(shí)驗(yàn)二：用示波器測(cè)量頻率和相位一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)會(huì)利用示波器測(cè)量頻率和相位的方法；2、比較幾種測(cè)量相位的誤差。二、實(shí)驗(yàn)原理：在示波器測(cè)試技術(shù)中，通常是根據(jù)周期來推算頻率的。相位的測(cè)量實(shí)際是相位差的測(cè)量，因?yàn)樾盘?hào)Umsin（ωt十Ф）的相位（ωt十Ф）是隨時(shí)間變化的，測(cè)量絕對(duì)的相位值是無意義的。因此，具有實(shí)際意義的相位測(cè)量是指兩個(gè)同頻率的弦信號(hào)之間的相位差的測(cè)量。利用示波器線性掃描下的多波形顯示是測(cè)量相位差最直觀、最簡(jiǎn)便的方法。相位量的原理是把一個(gè)完整的信號(hào)周期定為3600，然后將兩個(gè)信號(hào)在X軸上的時(shí)間差換成角度值。李沙育圖形法測(cè)相位是

2、利用示波器X和Y通道分別輸入被測(cè)信號(hào)和一個(gè)已知信號(hào)，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率使屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的圖形，這些圖形稱為李沙育圖形，根據(jù)已知信號(hào)的頻率（或相位）便可求得被測(cè)信號(hào)的頻率（或相位）李沙育圖形法既可測(cè)量頻率又可測(cè)量相位。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，型號(hào)YB1638，指標(biāo)：0.2Hz-2MHz，數(shù)量1臺(tái)；2、雙蹤示波器，型號(hào)YB4360，指標(biāo)：DC--60MHz，數(shù)量1臺(tái)。四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求：1、復(fù)習(xí)好《電子測(cè)量》中示波測(cè)量技術(shù)的有關(guān)章節(jié)。2、參照儀器使用說明書，了解函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器的各旋鈕、開關(guān)的作用。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．用雙蹤示

3、波法測(cè)量相位將欲測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)A和B分別接到示波器的兩個(gè)輸入通道，示波器設(shè)置為雙蹤顯示方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使熒光屏上顯示兩條大小適中的穩(wěn)定波形，先利用熒光屏上的坐標(biāo)測(cè)出信號(hào)的一個(gè)周期在水平方向上所占的長(zhǎng)度，然后再測(cè)量?jī)刹ㄐ紊蠈?duì)應(yīng)點(diǎn)（如過零點(diǎn)、峰值點(diǎn)等）之間的水平距離，則兩信號(hào)的相位差為：ΔФ=(x/xT)×3600式電X為兩波形上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的水平距離；XT為被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期在水平方向上所占的距離。為減小測(cè)量誤差，還可取波形前后測(cè)量的平均值，用這種方法測(cè)相位差時(shí)應(yīng)該注意，只能用其中一個(gè)信號(hào)去觸發(fā)另一路信號(hào)，最好選擇其中幅度較大的那一個(gè)，

4、而不要用多個(gè)信號(hào)分別去觸發(fā)，以便提供一個(gè)統(tǒng)一的參考點(diǎn)進(jìn)行比較。盡管可以采用一些措施減小誤差，但由于光跡的聚焦不可能非常細(xì)，讀數(shù)時(shí)又有一定誤差，使用雙蹤示波法測(cè)量相位差的準(zhǔn)確度是不高的，尤其是相位差較小時(shí)誤差更大。2．用李沙育圖形法測(cè)量頻率或相位（1）測(cè)量頻率：李沙育圖形法測(cè)量頻率時(shí)，示波器工作于X—Y方式下，頻率已知的信號(hào)與頻率未知的信號(hào)加到示波器的X、Y兩個(gè)輸人端，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率。示波器工作于X—Y方式時(shí)，X和Y兩信號(hào)對(duì)電子束的使用時(shí)間總是相等的，而且X和Y信號(hào)分別確定的是電子束

5、水平、垂直方向的位移，所以信號(hào)頻率越高，波形經(jīng)過垂直線和水平線的次數(shù)越多（如正弦波每個(gè)周期經(jīng)過兩），即垂直線、水平線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)分別與X和Y信號(hào)頻率成正比。因此，李沙育圖形存在關(guān)系：FY/FX=NH/NV式中，NH和Nv分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)；FY和FX分別為示波器Y和X信號(hào)的頻率。下表列出了常用的幾種不同頻率、不同相位的李沙育圖形。事實(shí)上，垂直線（或水平線）與李沙育圖形的切點(diǎn)數(shù)N’v（或N’H）也與X（或Y）信號(hào)頻率成正比，即：FY/FX=NH/NV=N’H/N’v李沙育圖形法適合測(cè)量頻率比在1：10－10：

6、1之間的信號(hào)，否則波形顯示復(fù)雜，難以確定交點(diǎn)數(shù)或切點(diǎn)數(shù)，給調(diào)整和測(cè)量帶來困難。（2）測(cè)量相位差：在低頻相位差的測(cè)量中，常采用李沙育圖形法（也稱為橢圓法）。這種方法是要把比較相位差的兩個(gè)同頻率、同幅度的正弦信號(hào)分別送入示波器的Y通道和X通道，使示波器工作在X—Y顯示方式，這時(shí)示波器的屏幕上會(huì)顯示出一個(gè)橢圓波形，即李沙育圖形。最后由橢圓上的坐標(biāo)可求得兩信號(hào)的相位差為ΔФ=arcsin(Y0/Ym)或ΔФ=arcsin(X0/Xm)式中，ΔФ為兩信號(hào)的相位差；X。、Y。為橢圓與X軸、Y軸截距的一半；Xm、Ym為熒光屏上光點(diǎn)在X軸、Y軸方向上的

7、最大偏轉(zhuǎn)距離的一半。由上式可以看出，X。、Y。、Xm、Ym都是在一個(gè)軸上測(cè)量的，因而與示波器的垂直或水平靈敏度沒有關(guān)系。雖然李沙育圖形法測(cè)量過程比雙蹤示波法復(fù)雜，但其測(cè)量結(jié)果比雙蹤示波器要準(zhǔn)確。六、思考題：1．利用示波器測(cè)量李沙育圖形時(shí)，如何減小其相位測(cè)量誤差？1．試述利用李沙育測(cè)量頻率的原理。2．試述本次實(shí)驗(yàn)中，相位的兩種測(cè)量方法的特點(diǎn)及異同。