2016 01 bai 6 do goc lech pha DLD

Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết vĐây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết

Môn học: Đo lường điện

Bài 6

Đo góc lệch pha

Nội dung

I Khái niệm chung về đo góc lệch pha

II Các phương pháp đo góc lệch pha

Pha đặc trng cho trạng thái của dao động điều hòa

tại thời điểm xét

Ví dụ, điện áp xoay chiều: U(t) = Umsin (  t + o)

(  t + o) là pha của điện áp U(t)

o là pha ban đầu

Đối với hai điện áp xoay chiều:

U1(t) = Um1 sin ( 1t + o1)

U2(t) = Um2 sin ( 2t + o2) Góc lệch pha của hai điện áp:

 = ( o1 - o2) + ( 1 - 2)t

Khi hai điện áp cùng tần số ( 1 = 2 =  ) thì góc

lệch pha giữa chúng là không đổi và không phụ

thuộc vào thời điểm xét

2.1 Phương pháp dùng máy hiện sóng

2.2 Phương pháp biến đổi góc lệch về điện áp

2.3 Phương pháp biến đổi góc lệch pha về

khoảng thời gian

2.5 Phương pháp biến đổi tần số

Mỗi phương pháp đo có đặc điểm riêng và sử

dụng ở dải tần số xác định

Thiết lập MHS:

 Chế độ quét liên tục

 Chế độ đồng bộ tùy thuộc vào số tia của MHS:

Đồng bộ trong với MHS 2 tia

Đồng bộ ngoài với MHS 1 tia

b Phơng pháp quét sin

Thiết lập MHS: chế độ khuyếch đại

U1(t) và U2(t) đa tới các đầu vào X và Y của MHS:

sin cos

A

B xy

A (hoặc B) và X0 (hoặc Y0);

tính hàm sin, rồi lấy hàm ngược arcsin

Phơng pháp quét sin

(tiếp theo)

Thực tế, thường xỏc định góc lệch pha

bằng cách đo các độ dài A (hoặc A’)

và B (hoặc B’); sau đú tính hàm sin,

rồi lấy hàm ngợc arcsin

A’

B’

Minh hoạ

Phơng pháp quét sin

(tiếp theo)

Các dạng ảnh trên màn máy hiện sóng ứng với các góc

lệch pha của hai tín hiệu sin thay đổi 0o đến 180o

Phơng pháp quét sin đo góc lệch pha từ 0 đến 180 o ; không phân biệt đợc dấu

Đo góc lệch pha bằng MHS

  < <    < <   

2.2 Phơng pháp biến đổi góc lệch pha về điện áp

Chủ yếu sử dụng ở tần số thấp

Xây dựng trên cơ sở đo góc lệch pha

của hai điện áp điều hòa thông qua

điện áp tổng U, điện áp hiệu U

U U arc

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa điện áp

tổng và điện áp hiệu với góc lệch pha

M¹ch t¸ch sãng pha c©n b»ng

cos 2



sin 2

Các điốt đồng nhất Đ1, Đ2 (làm việc ở vùng đặc tuyến tách sóng

tuyến tính); kết hợp với tụ và điện trở tải, tạo thành hai mạch tách

sóng mắc đối nhau.

Điện áp một chiều giữa hai điểm 1-0 tỷ lệ thuận với điện áp tổng:

Điện áp một chiều giữa hai điểm 2-0 tỷ lệ với điện áp hiệu:

Nh vậy:

Chỉ số của vôn mét đo điện áp U1-2 phụ thuộc vào góc lệch pha 

và có thể khắc độ trực tiếp qua góc lệch pha.

2

cos 2

2

sin 2

2

sin 2

cos )

( 2

1 )

K KU

Phơng pháp biến đổi góc lệch pha về điện áp

(tiếp theo)

Sơ đồ điều chế mạch vòng để đo góc lệch pha theo

nguyên lý biến đổi góc lệch pha thành điện áp

ng ược nhau Vì vậy vôn mét phải có thang đo hai phía với

điểm " 0 " ở giữa thang

 Chỉ đo được góc lệch pha từ 0 0 đến 180 0 với sai số khoảng

3 Phơng pháp biến đổi góc lệch pha

thành khoảng thời gian

Biến đổi góc lệch pha về

khoảng thời gian  T , sau đó

đo khoảng thời gian đó

trong một hay trong một số

chu kỳ tín hiệu, nghĩa là đo

  

Pha một xõy dựng theo nguyờn lý này được gọi là pha một

thời gian xung; cú hai loại:

 Pha một tương tự thời gian xung

 Pha một số thời gian xung

Các loại pha mét thời gian xung

Pha mét tương tự thời gian xung

a Pha mét tương tự thời gian xung dùng trigơ

b Pha mét tương tự thời gian xung dùng đa hài

đồng bộ

Pha mét số thời gian xung

c Pha mét số thời gian xung dùng trigơ

d Pha mét số thời gian xung với bộ chia tần

 

.360

t

t t

Pha một tương tự dựng trigơ

(tiếp theo)

Góc lệch pha  tỉ lệ tuyến tính với dòng điện Itb  khắc

độ thang đo của chỉ thị từ điện theo đơn vị của góc

lệch pha

Sai số của pha mét thời gian xung (có trị số khoảng 1

 3%), phụ thuộc vào:

 Quá trình quá độ của các bộ tạo dạng, và trigơ

 Sai số thiết bị chỉ thị

Phạm vi đo góc lệch pha từ 00 đến 1800

Dải tần tới vài chục KHz

Mạch

vi phân phân bố

Đầu vào 1

U 1 (t)

Mạch vào

KĐ hạn chế

Đa hài

đồng bộ B

T¹o d¹ng xung 2

Chän cùc 2

ĐÇu vµo 2

U 2 (t)

M¹ch vi ph©n ph©n b«

Có thể tạo ra pha mét số thời gian xung từ pha mét

tương tự thời gian xung bằng cách biến đổi số và thay

chỉ thị từ điện bằng chỉ thị số

1 360

TR x

T N

T T T

T T K

t

t

t t

Trong pha mét số, khoảng thời gian  T và chu kỳ tín hiệu T đợc

lấp đầy bởi xung mẫu có cùng tần số f0, góc lệch pha đợc xác

định thông qua tỷ số của hai số lợng xung đếm đợc tơng ứng với

 T và T :

U K1

U TR U CT U K2

Pha mét số thời gian xung với chia tần

(tiếp theo)

0 0

-sè chu kú tÝn hiÖu trong

kho¶ng thêi gian T d)

Do vËy,

Sè xung qua K1 trong

kho¶ng thêi gian

Sè xung qua K2 trong thêi

gian T d lµ N 2 = N 1 .n

T



Do vËy

Pha mét số thời gian xung với chia tần

(tiếp theo)

Góc lệch pha không phụ thuộc tần số của tín

hiệu vào và được xác định trực tiếp trên thiết bị

hiển thị số của pha mét

Sai số của pha mét số thời gian xung

 Sai số do khoảng thời gian Td không bằng số nguyên lần của chu kỳ tín hiệu vào T

Có thể giảm nếu chọn được hệ số chia tần thích hợp

 Sai số lượng tử hoá

Hết bài 6

Hỏi và thảo luận