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相位测量仪的应用及使用注意事项

已有 70 次阅读2020-8-1 11:21 | 相位计, 相位测量仪

相位的测量是指两个同频率信号之间相位差的测量。相位差在研究网络、系统频率特性中具有重要意义,因此相位测量仪是电子和电力测量中必不可少的设备。本文重点讨论相位计的应用和使用注意事项。

1、数字相位计应用

从市场来看,测量交流电流、测量两电压之间、两电流之间及电压、电流之间的相位,在电力部门、石油化工、矿山和工厂、冶金系统等是理想仪表,具有广泛的市场应用。

目前,相位的测量需求越来越多。其中高精度测距绝大多数情况采用的方法是激光相位式测距。通过测量连续的幅度调制信号在需要测量的某段距离上往返传播所产生的相位延迟,从而完成相位式测距。通过这种方式间接的测定信号传播的时间,就可以计算出被测距离。因此信号相位测量的精度也就决定了测距的精度。

交流信号中相位是非常重要的一个参数。电子和电力测量中经常遇到的问题就是相位差的测量。精确测量出两个信号的相位差在电力系统中是非常重要的。

例如,当电网合闸时,如果两路信号的相位不一致有区别,就会导致很大的电网冲击电流,对整个电力系统产生巨大的影响甚至破坏。

随着科学技术的发展,相位测量技术的应用已深入到许多领域和部门,如:电力部门、机械部门、航空航天、地质勘探、海底资源等,正确使用相位测量仪可以解决电气、电子及其它非电量测量的许多问题。例如:

(1)测量网络的传输特性只要测出幅频特性及相频特性,就可以了解网络的全部传输特性。

(2)测量时延特性通过测量被测网络的相位,可得到被测网络的相位时延频率特性及群时延频率特性。

(3)测量距离和方向,在相位导航系统中,接收机同时接受两个基本点发射机传来的信号,每个信号的相位与发射机与接收视的距离成正比,故求得相位差即可确定飞机及船舰所处的位置。

4)N量和校正伺服系统伺服系统是自动控制的重要组成部分,因其电动机、解调器等都设计成响应于同步信号,因此需要经常测量信号的相位。

2、相位测量仪使用方法

相位测量仪常用的测量相位差的方法有直接测量法、相位差电压转换法、相位差时间转换法以及零示法等。

数字式相位测量仪方法是将输入的两路信号经过某种处理将其变成方波,再通过比较这2路方波计算出相位差脉宽,最后通过用高频脉冲填充相位差,这个过程就实现了相位差的测量。

将两列同频正弦信号经过各自的脉冲形成电路后,得到正弦波从负到正的过零跳变窄脉冲,然后接到双稳态触发器的两个触发输入端。第一列信号的脉冲到达时将输出置1,第二列信号到达时将输出置0。这样将相位差转换为输出信号的占空比。占空比从0~1,就对应相位差从0~360°,再将占空比整流,形成直流电压,而电压的大小就对应着占空比的大小,即相位差的大小。用16位A/D对直流电压采样进行数字显示,这样就将相位差以数字的形式显示。由于将相位差进行了 分份,这就使得测量精度非常高,小于0.1°。

开机上电后,进入到首页相位测量界面,整个界面的左边竖排3个图标分别为系统状态,首页和设置,能够进行不同的页面切换。所有界面的上面显示时间信息,年月日,时分秒,星期。相位测量界面有-180°~+180°和0°~+360°,为相位测量范围选择按钮,可按照测量需求进行切换,系统默认为0°~+360°。页面的下面有启动、停止,如果没有点击启动,右上角提示“未测量”状态;当点击启动便会进入测量状态,右上角提示“测量中”,且会在时间栏后面接着显示当前温度、湿度。

3、影响数字相位计测量精度的因素 

在实际应用中对低频相位测量都提出了较高的相位测量精度和频率测量精度,但是在测量过程中,也会引起误差,从而降低了相位测量的准确度。下面几点是引起误差的主要因素:

1)相位计测量时电路引起的误差,包括几种阻抗引入的误差例如:两信号电压源阻抗、相位计的输入阻抗和连接到相位计输入端的接线阻抗。为了尽量减小此类误差建议在使用的过程中在相位计的输入端加入合适的隔离电路。

2)波形误差与相位计的工作原理有关。过零检波法、矢量和测相技术会产生此类误差。

3)除了这两种误差外,相位计自身也存在误差,相位计自身的误差一般是指两通道中电平变化引起的误差,这个误差就是一般相位计技术参数里提出的准确度指标。

4、SYN5607型宽频高精度数字相位计

SYN5607型相位计是一款宽频高精度相位频率测量仪。该相位计内置高精度恒温晶振OCXO,使用7寸大触摸屏设计,采用精密过零鉴相法,具有内外频标切换和零点校准功能。具有量程自动切换、测量精度高、操作简便和抗干扰能力强等特点。

 

本款相位测量仪可对正弦波、梯形波、三角波、方波等多种信号进行相位差、频率准确度、周期和时间间隔测量。同时可以作为一台频率计使用,对单通道信号的频率准确度和周期进行测量。

输入信号频率范围为10hz~5MHz,幅度范围为0.5Vrms~630Vrms,其中标配是0.5Vrms~100Vrms。相位测量精度10Hz~20kHz:±0.1°,20kHz~50kHz:±0.2°,50kHz~100kHz:±0.3,>100kHz:±(f*0.003)°(f单位为kHz。另外该款设备还有高精度选供宽频用户选择10Hz~2kHz : ±0.02°2kHz~5kHz : ±0。03°5kHz~10KHz : ±0。04°10kHz~50kHz : ±0。05°50kHz : ±(f*0.001)°(f单位为kHz。)

本设备的数据通信接口采用串口232通信方式,DB9接口,可以采用交叉串口线与电脑上的“DB9”相连接。点击启动,串口会相应发送测试数据。测试数据是以ASCII码形式发出,以供客户利用电脑串口通讯软件直接看到。

5、小结

相位计的应用已经深入到各个行业,尤其电力、航空等部门。生产技术已经相当成熟,目前市场占有率高,口碑良好的宽频高精度的相位测量仪可以选择西安同步电子科技有限公司的SYN5607型数字相位计,该款相位测量仪不仅测量范围宽,测量精度高、稳定性也好。


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