МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра Теоретических основ радиотехники ОТЧЕТ по лабораторной работе №4 по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений» Тема: ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА Студентки гр. 2193 Контарев Е. И. Кирсанов И. Н. Девятаев А. Д. Преподаватель Пышкин С. И. Санкт-Петербург 2024 Цель работы: Изучение методов определения фазового сдвига и принципов действия приборов, применяемых при этих измерениях. Фазовый сдвиг измеряется способом эллипса; отградуированного нулевым способом фазовращателя; с помощью цифровым предварительно фазометром Ч3-85/5, работающим по принципу преобразования фазового сдвига во временной интервал. Обработка результатов эксперимента. 1)Расчёт фазового сдвига из данных таб. 3.1 и построение графика зависимости ϕXY(f): 𝑙 Δϕ = arcsin( ) 𝐿 Δϕ1 = arcsin( 0,04 / 6,8 ) = 0,340 Δϕ2 = 1,640 Δϕ3 =3,230 Δϕ4 =5,890 график зависимости ф XY ( f ) 7 5,89 6 f, кГц 5 4 3,23 3 1,64 2 1 0,34 0 0 0 50 100 150 200 250 ф, град Рис 1. График зависимости ϕXY(f) 2)Построение на одном графике градуировочных кривых фазовращателя для частот 12, 15, 18, 20, 25 и 30 кГц. радуировочные кривые фазовращателя Ф фв (а) для указанных частот 180 160 140 Ф фв, град 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 а, дел 12 15 18 20 25 30 Рис 2. Градуировочные кривые фазовращателя 3)Определение фазового сдвига Т-моста на частотах 12, 15, 18, 20, 25 и 30 кГц. Расчет фазочастотной характеристики Т-Моста по формуле 𝜑т = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔( 1 2𝜋𝑓𝑅𝐶) ), где С = 400 пФ, R = 3.3 кОм. Результаты измерений и расчета занесены в табл. 4.3. Построение графиков экспериментальной и расчетной ФЧХ Т-моста и их сравнение Фазовый f, Кгц сдвиг 12 15 18 20 25 30 а, дел 3,7 3,4 2,7 2,4 1,7 1,5 ФТ изм 84,24 79,42 88,25 69,59 88,97 74,86 ФТ рас 84,32 82,91 86,12 79,84 88,29 76,03 таблица 4.3 экспериментальная и расчетная ФЧХ Т-моста 100 ф, град 80 60 40 20 0 12 15 18 20 25 30 f, кГц ф изм ф практ Рис 3 Сравнение измеренных значений с расчетными. 4) Построение графиков зависимости ϕЛ(f) и аппроксимация их прямыми линиями. Определить по углу наклона этих линий среднее время задержки для каждой линии: tзад = |𝛥𝜙| 𝑓 ⋅360° tзад1 = |-81,61 + 6,97| / (200 - 20) * 103 * 3600 = 0,66 мкс tзад2 = 1,15мкс tзад3 = 1,7 мкс графики зависимостей Фл (f) 250 Фл, град 200 150 100 50 0 20 40 60 80 100 120 140 160 F, кГц Ф л1 Фл2 Фл3 Рис 4 графики зависимостей ϕЛ(f) 180 200 Выводы. При вычислении фазового сдвига методом эллипса были получены следующие значения: 0,340, 1,640, 3,230, 5,890, которые соответствуют частотам 20 кГц, 50 кГц, 100 кГц и 200 кГц. Из чего можно сделать вывод о прямой зависимости фазового сдвига от частоты. При измерении фазового сдвига градуировкой фазовращателя с помощью цифрового фазометра была выявлена логарифмическая зависимость фазового сдвига от угла поворота ручки потенциометра фазовращателя, причем чем выше частота, тем выше по шкале ординат расположена кривая. При измерении фазового сдвига Т-моста нулевым способом была обратная линейная зависимость фазового сдвига Т-моста от частоты. Для сравнения приведем теоретический (расчетный) график сдвига. Тенденция изменения измеренного фазового сдвига с увеличением частоты копирует расчетные значения. Для каждой линии задержки были измерены их ФЧХ, графики которых приведены на рис.4 и аппроксимированы прямой. Геометрическим методом было рассчитано время задержки для каждой линии. По графику видна прямая линейная зависимость фазового сдвига, создаваемого линией задержки от частоты, причем увеличение порядка линии задержки с увеличением частоты всё увеличивает создаваемый ею фазовый сдвиг.
