滤波器调试原理

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若fx与fy同频率，李沙如图形为一圆（包 括椭圆）或直线
滤波器调试的原理及方法
〈四〉李沙育图形在滤波装置调谐中的应用 • 在第〈三〉节中我们已经谈到垂直方向信 号Uy与水平方向信号Ux同频率时，李沙 育图形为一园或直线。 • 在第〈一〉节中也讲到示波器可测量两同 频率信号的相位差。 • 当X方向与Y方向所加信号为同频率同相 位的正弦波时，其李沙如图形为一直线； 所加两信号为不同相角但同频率的正弦波 时，其李沙如图形为椭圆（包括园）。
滤波器调试的原理及方法
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中冶南方工程技术有限公司 电力电讯室 2006年12月
滤波器调试的原理及方法
第一章
• • • • • • • • • 调试仪器 1. 三相功率源 2.数字式双踪示波器 3.数字式万用表 4.指针式电流表:0~20A 5.指针式电压表:500V 6.无感电阻 7.电桥 PM6304 生产厂:美国FLUKE公司
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使用自耦变压器，其作用就是将信号源输出阻抗变 换得与负载阻抗（滤波支路阻抗）匹配。 信号发生器的使用方法与注意事项： 1、先将输出幅值调到零位，接通工作电源，预热 几分钟后方可工作。 2、使用时，将信号源频率调到所需数值。在确认 负载与信号发生器联接无误之后，再将输出电压从 零电位调到所需的数值。 3、信号发生器的输出功率不能超过额定值，也不 能将输出端短路，以免损坏仪器。
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〈六〉信号发生器 这次所使用的信号发生器是上海亚美电器厂生产 的音讯—1甲型音频讯号发生器，输出功率只有几 瓦，开始直接联在滤波支路上，不能产生清晰稳 定的信号，后通过一变比为230/110自耦变压器再 联，效果很好。这就涉及到使用信号发生器时要 注意的一个问题：对于有功率输出的信号发生器， 为了获得最大功率输出，应使信号源的输出阻抗 与负载阻抗匹配； 当作为电压源使用而不需要功率输出时，信号源 输出阻抗应小于负载阻抗。 R=kU/(I/k)=K2(U/I) =K2r
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第三章 滤波器调谐接线图及方法 滤波器调谐接线图如下： 图中：G为正弦信号发生仪，型号为音讯—1甲型， f—频率计 T—为自耦变压器，变化调到2:1 V1—电压表，测量滤波支路总电压（V总） V2—电压表，测量电容器组两端电压（Vc） A—电流表，测量支路总电流 示波器：为SR76型二线示波器，有水平（X-Y） 工作方式与一般工作方式两种工作方式。
π ---3 1.73
π ---4 1.41
π ---2 2
3π ---4 1.41 0
π
7π ---6 -1
4π ---3 -1.73
3π ---2 -2
2π
X
Y
0
0
0
-2
-3.46
-2.82 -4
-2.82
0
2
3.46
4
0
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〈一〉示波器结构 示波器是一种综合性的电信号测试仪，可直接显示出电 信号的波形，测量其幅值，频率以及同频率两信号的相 位差等。 普通示波器由示波管，（Y轴）垂直放大器，扫描（锯 齿波）信号发生器，（X轴）水平放大器及电源等部分 组成，其结构框图如图2。 示波管是示波器核心部件，它主要包括电子枪，偏转板， 荧光屏如图3。其两对平行的偏转板上加有随时间变化 的电压，高速电子射线经过偏转板时会在电场力作用下 发生偏转，偏转距离与偏转板上所加电压成正比。 扫描信号发生器产生一个与时间成线性关系的周期性锯 齿波电压（又称扫描电压），经过X轴放大器放大以后， 再加在示波管水平偏转板上。
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当李沙育图形稳定后，设荧光屏水平方向与图 形的切线交点为Nx，垂直方向与图形切线交点 数为Ny，则已知频率fx与待测频率fy有如下关 系：
f
y x
f
N N
x y
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上式中，fx为已知标准频率，由李沙育图形切 点数计算未知频率fy为：
fy fx
Nx Ny
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另外，还可在不改变接线的情况下，改变示波器工作 方式。将示波器置于一般工作方式，对Y1，Y2两 输入信号同时扫描，示波器显示的两正弦信号图形 将对齐，或者同相，或者反相，这也是判断支路谐 振方法之一，如波装置研究报告
100nπt
0
π ---6 1
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按照上面这个线路图接线，X轴输入端取滤波器支路总电流 信号，Y轴输入端取滤波支路总电压信号，示波器置水平 （X-Y）工作方式，这两个相关联的正弦信号将在示波器上 显示其李育沙图形。适当调节Y轴和X轴幅值，当滤波器支 路在规定频率下发生谐振时，其李沙育图形为一条直线， 这个原理这 中从图形合成角度讲过，下面以数学公式计 算表式再从另一个角度论述： 当滤波支路发生谐振时，从接线图中可看出，电流与电压 信号相们相差180°，不失一般性，可设 X=2 Sinwt Y=4sin(wt+π) W=2πf,设滤波支路在n次谐波下发生谐振
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（i）为减小取样电阻对原电路的影响， 通常r＜＜Z （ii）取样电阻为无感电阻，同时阻值误差要小。 （iii）注意示波器地线的合理选取。电源采用信号 发生器，那么，信号发生器和示波器地线一般要 连接在一起，这时，取样电阻的地线取法常用图2 形式。如果信号源和示波器地线不需联接在一起， 地线可采用图3的形式。这时接地点不同，观察到 的Ur相位也不同。
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〈五〉示波器测量信号的取样
测量电压信号是示波器最基本测量功能之一，只需调节 有关旋钮即可显示电压信号。 对于测量的电流信号，一般是用电阻取样法将电流信号 转换为电压信号以后，再进行测量。例如，在图1中， 为要测量Z支路的电流i，先串接一个取样电阻r，则： Ur=i· r r为一常数，i正比于Ur，Ur的信号可代替i，只是幅值上 相差r倍。在此有几个问题要注意：
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〈二〉示波器显示被测信号波形的原理 当示波器垂直偏转板上加有待测信号电压 Uy=Uymsinwt，水平偏转板上加有同频率锯齿波电压 UX，电子束的偏转是垂直和水平两个电场力合成结果， 如图4所示，电子射线光点某一瞬间在荧光屏上的位置 就决定于该时刻Uy和Ux的数值。 从上图中可看出，t=0时，Uy=0，Ux=-Uxm，光点出现 在a点，t=1,2,……时，光点分别出现在b，c……各点。 显然，为了使每一个周期内Uy和Ux的合成图形重合， 必须保证Uy和Ux的频率一致或具有整数倍的关系，这 样，荧光屏上的图形才是稳定不动的。通常，这是由锯 齿波信号发生器内的同步（整步）电路来完成，它能通 过强迫锯齿波的频率与Uy频率（或外来信号频率）保 持同步。
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• 第二章 调试的基本原理 • 在滤波器系统冷态调谐中，通常 采用示波器的X-Y工作方式显示 两个相互关联电信号的平面图形， 这个图形称李沙育图形，由这个 图形形状就可判断滤波器支路是 否在规定的频率不发生谐振。为 此，有必要先谈谈示波器的结构 及基本测量方 法.
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X=2 Sin(100nπt) Y=4 Sin(100nπ+π)=-4 Sin(100nπt) 从以上列表描点的过程，再一次呈线了李沙育图形 判断滤波支路谐振的准确性与直观性。 若换一种接线方式，接地线放在取样电阻r的左边， X，Y信号将同相位，合成李沙育图形直线位于一， 三相线。当然，我们也可用其它方法同时校验滤波 支路的谐振状态，如通过观测电压表V1，V2读数， V1为支路总电压，当支路发生谐振时，V1读数最 小，V2为电容器组两端电压，支路谐振时V2读数 最小，从V1，V2两块表的读数趋热判断支路发生 谐振动是一目了然的。
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X和Y同时加上信号时，亮点的运动是两个相互 垂直振动的合成，图6是频率，同幅质的两正弦 信号在不同相角差情况下光点振动的合成过程： Φx-Φy=45° Φx-Φy=135° 通过以上各图，可直观地看出同频率两信号在各 种相角差情况下的李沙育图形。对于滤波器一条 单支路，当在规定的频率下发生谐振时，我们按 图 取总电流信号按在X输入上，总电压信号按 入Y输入上，由于接线的关系这两信号的相角差 为零度或者180°，它们显示的李沙育图形应是 一条直线，