用示波器測相位

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1、實驗二：用示波器測量頻率和相位一、實驗?zāi)康模?、學(xué)會利用示波器測量頻率和相位的方法；2、比較幾種測量相位的誤差。二、實驗原理：在示波器測試技術(shù)中，通常是根據(jù)周期來推算頻率的。相位的測量實際是相位差的測量，因為信號Umsin（ωt十Ф）的相位（ωt十Ф）是隨時間變化的，測量絕對的相位值是無意義的。因此，具有實際意義的相位測量是指兩個同頻率的弦信號之間的相位差的測量。利用示波器線性掃描下的多波形顯示是測量相位差最直觀、最簡便的方法。相位量的原理是把一個完整的信號周期定為3600，然后將兩個信號在X軸上的時間差換成角度值。李沙育圖形法測相位是

2、利用示波器X和Y通道分別輸入被測信號和一個已知信號，調(diào)節(jié)已知信號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)已知信號的頻率（或相位）便可求得被測信號的頻率（或相位）李沙育圖形法既可測量頻率又可測量相位。三、實驗設(shè)備：1、函數(shù)信號發(fā)生器，型號YB1638，指標(biāo)：0.2Hz-2MHz，數(shù)量1臺；2、雙蹤示波器，型號YB4360，指標(biāo)：DC--60MHz，數(shù)量1臺。四、實驗預(yù)習(xí)要求：1、復(fù)習(xí)好《電子測量》中示波測量技術(shù)的有關(guān)章節(jié)。2、參照儀器使用說明書，了解函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器的各旋鈕、開關(guān)的作用。五、實驗步驟1．用雙蹤示

3、波法測量相位將欲測量的兩個信號A和B分別接到示波器的兩個輸入通道，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)測出信號的一個周期在水平方向上所占的長度，然后再測量兩波形上對應(yīng)點（如過零點、峰值點等）之間的水平距離，則兩信號的相位差為：ΔФ=(x/xT)×3600式電X為兩波形上對應(yīng)點之間的水平距離；XT為被測信號的一個周期在水平方向上所占的距離。為減小測量誤差，還可取波形前后測量的平均值，用這種方法測相位差時應(yīng)該注意，只能用其中一個信號去觸發(fā)另一路信號，最好選擇其中幅度較大的那一個，

4、而不要用多個信號分別去觸發(fā)，以便提供一個統(tǒng)一的參考點進行比較。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)時又有一定誤差，使用雙蹤示波法測量相位差的準(zhǔn)確度是不高的，尤其是相位差較小時誤差更大。2．用李沙育圖形法測量頻率或相位（1）測量頻率：李沙育圖形法測量頻率時，示波器工作于X—Y方式下，頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的X、Y兩個輸人端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。示波器工作于X—Y方式時，X和Y兩信號對電子束的使用時間總是相等的，而且X和Y信號分別確定的是電子束

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

6、1之間的信號，否則波形顯示復(fù)雜，難以確定交點數(shù)或切點數(shù)，給調(diào)整和測量帶來困難。（2）測量相位差：在低頻相位差的測量中，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同頻率、同幅度的正弦信號分別送入示波器的Y通道和X通道，使示波器工作在X—Y顯示方式，這時示波器的屏幕上會顯示出一個橢圓波形，即李沙育圖形。最后由橢圓上的坐標(biāo)可求得兩信號的相位差為ΔФ=arcsin(Y0/Ym)或ΔФ=arcsin(X0/Xm)式中，ΔФ為兩信號的相位差；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都是在一個軸上測量的，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量過程比雙蹤示波法復(fù)雜，但其測量結(jié)果比雙蹤示波器要準(zhǔn)確。六、思考題：1．利用示波器測量李沙育圖形時，如何減小其相位測量誤差？1．試述利用李沙育測量頻率的原理。2．試述本次實驗中，相位的兩種測量方法的特點及異同。