相位的测量方法(最新整理).ppt
相位测量技术
相位测量技术
相位测量技术是一种用来测量信号相对时间偏移的技术。
在电气工程、通信工程、物理学、生物医学等领域中广泛应用。
相位测量技术的核心是利用相位差来描述两个信号之间的时间关系，可以用来测量信号的频率、周期、相位、时间延迟等参数。
一般来说，相位测量技术可以分为两类：基于数字信号处理的相位测量和基于模拟电路的相位测量。
基于数字信号处理的相位测量利用数字信号处理器或现场可编程门阵列等硬件设备实现，其优点是可编程性强，精度高；而基于模拟电路的相位测量则利用锁相放大器、相位计等专用电路实现，其优点是响应速度快，适用于高速信号测量。
在实际应用中，相位测量技术被广泛应用于频率合成、相位同步、信号调制与解调、光学测量、雷达测距等领域。
例如，在通信领域中，相位测量技术被用于保证信号的相位同步，从而实现信号的正常传输和接收；在物理学中，相位测量技术可用于测量光的相位，从而实现光的干涉与衍射等重要现象的研究。
总之，相位测量技术是一项重要的测量技术，其在多个领域中发挥着重要的作用，不仅可以提高信号的传输质量和测量精度，而且对于研究复杂的自然现象也具有很大的帮助。
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相位测量技术
相位测量技术
相位测量技术是一种用于测量信号相位差的技术。
在通信、雷达、光学等领域中，相位测量技术被广泛应用。
相位测量技术的主要目的是测量两个信号之间的相位差，以便确定它们之间的时间差或距离差。
相位测量技术的基本原理是利用两个信号之间的相位差来计算它们之间的时间差或距离差。
这种技术通常使用两个相位锁定环（PLL）来实现。
一个PLL用于锁定参考信号的相位，另一个PLL用于锁定待测信号的相位。
通过比较这两个PLL的输出，可以计算出两个信号之间的相位差。
相位测量技术的应用非常广泛。
在通信领域中，相位测量技术被用于测量信号的相位差，以便确定信号的时间差或距离差。
在雷达领域中，相位测量技术被用于测量雷达信号的相位差，以便确定目标的距离和速度。
在光学领域中，相位测量技术被用于测量光波的相位差，以便确定物体的形状和表面特征。
相位测量技术的优点是精度高、测量范围广、测量速度快。
相位测量技术的缺点是需要高精度的仪器和复杂的算法，成本较高。
此外，相位测量技术对环境的要求较高，需要在稳定的环境中进行测量。
相位测量技术是一种非常重要的测量技术，被广泛应用于通信、雷达、光学等领域。
随着科技的不断发展，相位测量技术的精度和应
用范围将会不断提高，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
相位法测向
相位法测向原理与仿真03071201 张北辰一、理论分析1、相位法测向原理：以单基线干涉仪测向为例，其电波到达相邻天线阵元形成的波程差如上图所示。
图中测向天线阵由两个阵元组成，假设辐射源与阵元相距很远，所以可认为辐射源发射到阵元1和2的信号平行。
假设阵元1和阵元2之间的间距为d，来波方向与阵列法线方向的夹角为。
测向的实质是测量夹角。
阵元1和阵元2接收到的信号传播存在波程差，因而也存在相位差。
设阵元1接收信号为则阵元2的接收信号为其中λ为信号波长从上可以看出，相位差为即为相位差和入射波方向的简单推倒公式。
2、精度与多值性问题：相位差φ值测量不准, 将产生测角误差, 它们之间的关系如下可以看出, 采用读数精度高(dφ小)的相位计, 或减小λ/d值(增大d/λ值), 均可提高测角精度。
也注意到：当θ=0 时, 即目标处在天线法线方向时, 测角误差dθ最小。
当θ增大, d θ也增大, 为保证一定的测角精度, θ的范围有一定的限制。
增大d/λ虽然可提高测角精度, 但在感兴趣的θ范围(测角范围)内, 当d/λ加大到一定程序时, φ值可能超过2π, 此时φ=2πN+ψ, 其中N为整数; ψ＜2π, 而相位计实际读数为ψ值。
由于N值未知, 因而真实的φ值不能确定, 就出现多值性(模糊)问题。
必须解决多值性问题, 即只有判定N值才能确定目标方向。
还有一种有效的途径，便是使两个接收阵元均具有方向性，若使两接收阵元主瓣均对准θ=0方向，该方向接收到的Φ=0所对应的信号幅值比其他Φ=0对应信号幅值大，从而能在多值中找出目标的真正方位，解决多值问题二：仿真采用两个线阵作接收阵元，子阵元之间间距均为d=λ/2,入射角θ=0.0176°，入射信号频率为100Hz，采样频率2000Hz进行仿真，结果如下上图为两个基阵分别接收到的信号波形，可以看出，两个信号始终保持一个相位差，而这个相位差就是我们推算入射角度的重要量。
相位测试仪使用方法
相位测试仪使用方法嘿，你知道相位测试仪是啥不？那可是个超厉害的小玩意儿！它能帮你检测电路中的相位关系呢！使用相位测试仪，第一步，把测试仪正确连接到电路上。
这就像给电路穿上一件合身的衣服，可不能马虎哦！要是连接错了，那可就糟糕啦！你想想，要是衣服穿反了会咋样？肯定不舒服嘛！所以连接一定要准确。
第二步，打开测试仪电源。
哇哦，就像点亮一盏明灯，让它开始工作。
这时候你可得瞪大眼睛看着显示屏上的数字和图形，那可都是重要信息呢！要是不仔细看，错过了关键数据，那不就白忙活了嘛！注意事项也不少呢！使用前一定要检查测试仪是否完好无损。
这就跟上战场前要检查武器一样重要呀！要是测试仪有问题，那得出的结果能准吗？还有哦，在测试过程中，千万别乱动电路，不然就像在搭积木的时候突然抽走一块，那不得全塌了嘛！说到安全性和稳定性，那可太重要啦！相位测试仪在设计的时候就考虑了很多安全因素呢。
它就像一个忠诚的卫士，守护着你的电路安全。
只要你正确使用，它就能稳稳地工作，不会出啥乱子。
但要是你不按规矩来，那可就说不定喽！说不定啥时候就给你点颜色看看。
相位测试仪的应用场景那可多了去了。
在电力系统中，它可以检测线路的相位，确保电力传输的稳定。
在电子设备的调试中，也能发挥大作用呢！你想想，要是没有它，那些复杂的电子设备出了问题，你得费多大劲儿才能找到问题所在呀！它的优势也很明显，操作简单，结果准确。
就像一个聪明的小助手，能快速帮你解决问题。
我给你讲个实际案例吧！有一次，一个工厂的电路出了问题，大家都不知道咋回事。
后来用了相位测试仪，一下子就找到了问题所在。
原来就是相位不对嘛！调整之后，工厂又恢复了正常生产。
你说这相位测试仪厉不厉害？总之，相位测试仪是个超棒的工具！它能帮你解决很多电路问题，让你的工作变得轻松又高效。
赶紧试试吧！。
第6章 相位差测量-3
自动跟踪被测频率。
第14页
电子测量技术
作
P206 P206 P206 5.6 5.8 5.10
业
P229
6.3
第15页
第2页
电子测量技术
6.4.1 模拟电表指示的相位计
1.测量原理： 利用鉴相器或检相器将相位差转换为电压或电流
的增量，在电压表或电流表盘上刻上相位刻度，由
电表指示被测信号的相位差。
u1(t) 输入 电路Ⅰ
u2(t)
输入 电路Ⅱ
鉴 ud(t) 滤 UO 波 相 器 器
电 表
相位隔离。
扩展量程， 对本振的频率稳定度要求高。
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电子测量技术
图
相量电压表的原理框图
第13页
电子测量技术
新型电压和相位差测量装置(即相量电压表)把1～1000 MHz范围的待测信号电压变换为固定的低频，然后测量其电 压和相位差。 电压测量在几微伏到1 V范围内不必使用衰减器，电压比 测量在70～80 dB范围内误差仅零点几分贝。 相位差测量误差为±1°左右。本振在每个频段范围内能
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电子测量技术
6.4.2 相位差—电压转换式数字相位计
1.原理框图:
相位差 时间间隔 电压 数字式显示φ
双稳 电路
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电子测量技术
2.原理波形图
Φ
滤波后的直流电压U0
整形 整形 微分
T T
U0 U g
相位差转换 为时间间隔
U0 U g
360
Ug 360
第6页
电子测量技术
6.5 零示法测量相位差
1.测量原理 零示法又称比较法，它是以一精密移相器 相移值与被测相移值作比较，调节精密移相 器使平衡指示器示零，则精密移相器表针指 示的相移值就是两被测信号间的相位差值。 电压表 或电流表 或示波器
第六章 相位差的测量
（a）
uA
······
φ=360o ΔT/T
uB
uC
ｎ
uD
······ ｎ
Tm
ｔ 则 A=(Tmfc/360o)×φ
ｔ
=aφ
ｔ
a=Tmfc/360o
ｔ 若取Tm和fc , 使 a =10g
uE
···
(g为整数) , 则
ｔ
Ａ组
图6.3—4(b) 平均值相位计原理框图
φ=A*10g
25
(6.3－9）
第六章 相位差测量
在应用直接比较法测量相位差时尽量使用双跟踪示波器， 两个正弦量波形同时显示在荧光屏上，可方便观测两波形过零 点时间及周期，并得到较准确的结果。
9
第六章 相位差测量
二、 椭圆法（李沙育图形法）
一般情况下，示波器的Y、X两个通道可看作为线性系
统，所以荧光屏上光点的位移量正比于输入信号的瞬时值。 将u1(t)加于Y通道，u2(t)加于X通道，则光点沿垂直及
例如，若被测频率为1MHz，要求测量误差为±1°时，即取 fc 360 o 10b f 中b=1，则 fc 360101MHz=3600MHz 目前还做不到对如此高的频率信号进行整形和计数。
23
第六章 相位差测量
二、 数字式相位差计 再如，若某计数器最高计数频率为100MHz，要
求测量误差为±1°，其能测量的待测信号频率应小 于300KHz，如果提高测量精确度，要求测量误差为 ±0.1°，则该计数器能测量的最高待测信号频率仅 为30KHz。
T
N
换算为相位差 ，不能直读。
19
第六章 相位差测量
二、 数字式相位差计
为使电路简单、测量操作方便，一般取 fc 360o 10b f （6.3—5)
相位测量技术
相位测量技术
1.相位计：一种基于电气测量的方法，通过测量信号波形的周期和相位差来计算出两个信号之间的相位差。
这种方法适用于低频信号的相位测量。
2. 周期计数器：一种基于数字测量的方法，通过计算信号的周期数和相位差来测量相位差。
这种方法适用于高频信号的相位测量。
3. 延迟测量：一种基于信号传输时间差的方法，通过测量信号在不同路径上的传输时间来测量相位差。
这种方法适用于无线通信和光学通信等领域。
相位测量技术在科学研究和工程应用中具有重要意义，可用于信号处理、通信系统、雷达系统、高精度测量仪器等。
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PPT课件-7.2 用示波器测量相位差
第7章 相位差测量 §7.2 用示波器测量相位差
二、椭圆法
光点沿垂直及水平的瞬时位移量y和x分别为
y KYu1
x
KXu2
设 u1、u2 分别为：
u1 u2
Um1 sin(t Um2 sint
)
可得：
y KYUm1 sin(t ) Ym sin(t ) Ym sin t cos Ym cost sin
x KXUm2 sint Xm sint
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第7章 相位差测量 §7.2 用示波器测量相位差
二、椭圆法
y Ym (x cos
Xm
X
2 m
x2
sin )
椭圆与垂直、水平轴的交点分别为：
y0 Ym sin
x0
Xm
sin
可解得相位差为：
第7章 相位差测量 §7.2 用示波器测量相位差
一、直接比较法
设同频率信号电压
u1(t) Um1 sin(t )
u2 (t) Um2 sint
= 360 tB tA 360 T
tC tA
T
= 360 AB
AC
测量误差来源： 1）示波器水平扫描的非线性； 2）双踪示波器两垂直通道的一致性差而引入了附加的相位差； 3）人眼的读数误差。
arcsin( y0 ) arcsin( x0 )
Ym
Xm
设椭圆的长轴为A，短轴为B，相位差为：
2 arctan B
A
第7章 相Leabharlann 差测量 §7.2 用示波器测量相位差
示波器Y通道、X通道的相频特性一 般不会是完全一样的，这要引起附加 相位差，又称系统的固有相位差。
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当 u、i 同相时变换式相位表波形
1.只有u1正半波，
Байду номын сангаас
才能有电流通过VD5 、
VD
形成
6
压降U1
、U
如
2
图中红线所示。
2.
i
的正半
波可以在VD
上形
5
成压降U1
，i
的负半波
可以在VD
上形
6
成压降U2 ， 如图中黑线所示。
3.同相时， 由u1、i
在VD 5上的压降U1的平均值， 等于u1、i
u、i 相位差为90°时：
通过电表的电流平均值最大，电表指针将停在最大
位置。
u、i 相位差不同：
电表指针将停在不同位置。
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字式相位表进行测量。
2.间接法：通过测量电压、电流、功率求得I、U间的
相位角。
3.比较法：可以用示波器测量两个波形间的相位差。
三、变换式相位表
变换式相位表由电压回路、电流回路和指示电路三
部分式构中成，U通1、过U值检2 与流u计、的I 电相流位差有 关I1 。I因2 此UR可11 。根UR据22 检
在VD
上
6
的压
降U
的平均
2
值，
因此通过检流计的电流平均值为零，
对应相位
差示值为零。
当 u、i 相位差为 90°时变换式相位表波形
1.
u1 正半波， 有电流通过VD5
VD 6形成压降U1
U
如图中
2
红线所示。i 的正半波可以在VD5上形成压降U1 ，i 的负半波可
以在
VD
6上形成压降U
如图中黑线
2
所示。
2.
相位差为90时，u
、i
1
在VD 5上的压降U1， 比u1、i
在VD 6
上的压降U2大一倍, 通过检流计的电流平均值不为零， 其示值
对应相位差为90（
由于U1
、
U
为稳压管压
2
降，
u1、i
同时在上面
形成的压降并不比单独形成的大。）
通过表头的电流可反映 u、i间的相位
u、i 同相时：
通过电表的电流平均值为零。在整个周期内，指针都 停在零点。
相位的测量方法
一、相位含义
相位一般是指两个同频率波形，过零点的时间差。 而在工业供电系统中通常指电压、电流两波形过零点的 时间差。因为一个电压、电流过零点的时间差角，对应 一个该角的余弦即功率因数，所以工业上测量相位角， 与测量功率因数都可称为相位测量。
二、测量相位方法
1.直接法：可用指示仪表，例如变换式、电动式或数