Метод интерференционных фигур

При подаче на входы Y и X двух синхронных синусоидальных напряжений луч на экране ЭЛТ совершает сложное движение, и траектория луча воспринимается нами как неподвижная интерфе­ренционная фигура (фигура Лиссажу). Вид ее зависит от кратности , соотношения амплитуд напряжений и фазового сдвига между ними. Полагая равными амплитуды напряжений (обеспечивается регулировкой усиления в УВО и УГО), приведем примеры интерфе­ренционных фигур для различных значений и (табл. 7.2).

Табл. 7.2. Примеры интерференционных фигур

 

Из табл. 7.2 видно, что, независимо от значения , для определе­ния может быть рекомендовано следующее правило. Через изображение фигуры мысленно проводятся вертикальная и гори­зонтальная линии так, чтобы они не пересекались с узлами фигуры (сплошные линии в табл. 7.2). Числа пересечений вертикальной линии с линиями фигуры (п_у) и горизонтальной линии (п_х) связа­ны с и соотношением

откуда по результатам подсчета и и измерения легко на­ходится искомое значение . Если линии будут пересекаться с уз­лами фигуры (пунктирные линии в табл. 7.2), то кратность будет определена неправильно.

Чем сложнее фигура, тем затруднительнее становится приме­нять рассмотренное правило. Поэтому при практических измере­ниях нужно всегда стремиться к простейшему виду фигуры — эл­липсу, когда . Однако чем выше , тем труднее полу­чить неподвижное изображение эллипса из-за нестабильности и .

Метод круговой развертки

Круговую развертку целесообразно применять при , что расширяет возможности измерения больших . Она создается на­пряжением частоты , а напряжение частоты подается на вход Z. Изменяя , добиваются получения на экране ЭЛТ неподвижного изображения, представляющего собой яркие отрезки окружности, чередующиеся с темными промежутками. Число этих отрезков (или темных промежутков) однозначно определяет . Нестабильность будет проявляться во вращении всей фигуры.

Этим методом можно измерять и частоту следования импульсов. Однако при дробно-рациональном отношении частот (например, 3/2) результаты измерений могут оказаться неоднозначными. По­этому такие измерения следует проводить только с импульсами от­рицательной полярности. Они создают разрывы на изображении окружности, которые при дробном отношении частот не наблюдают­ся (разрывы, полученные при первом обороте луча, будут засвече­ны при последующих оборотах).

 

ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

 

Наиболее распространенным методом измерения с помощью осциллографа является метод эллипса. Эллипс является частным случаем интерференционной фигуры при (табл. 7.2) и может «стягиваться» в линию при и либо превращаться в окружность (круговая развертка) при . Методика измере­ния стандартизована и заключается в измерении по шкале ЭЛТ значений h и H (рис. 7.22) с последующим определением значения по формуле

Перед измерением h и Н необходимо совместить центр эллипса с началом координат шкалы. Для этого поочередно отключают на­пряжения и и совмещают середины горизонтальной и верти­кальной линий (создаваемых соответственно и ) с центром шкалы. Кроме того, необходимо убедиться, что неидентичность фа­зовых характеристик каналов осциллографа не вносит заметной погрешности, либо, наоборот, оценить с последующим исключе­нием из результата измерения как систематической погрешно­сти. Для этого одно из напряжений (например, ) подают на оба входа осциллографа. Если пренебрежимо мало, на экране будет наблюдаться наклонная прямая линия. Если же наблюдается эл­липс, значение определяют аналогично .

Результаты измерения , как видно из табл. 7.2, однозначны лишь в пределах 0... 180° (далее фигуры будут повторяться). По­грешность измерения существенно зависит от , не превышая ±2°

при , близких к 0 и 180°, и возрастая до ±10° при . По­этому в практике измерений хорошие результаты дает сочетание метода эллипса с нулевым методом измерения (см. § 6.3.).

Второй метод измерения , называемый методом наложения, заключается в получении на экране двухканального осциллографа и совмещении осциллограмм напряжений, подаваемых на входы Y 1 и Y 2. Из рис. 7.23 видно, что в этом случае

Если, кроме того, амплитуды и равны, то

 

В практике измерений применяется также круговая разверт­ка, создаваемая напряжением как опорным. Методика измере­ния аналогична методике измерения ,но теперь измеряется угловое положение светящейся полуокружности, создаваемой на­пряжением при подаче на вход Z.