7.2.3 Измерение частоты

Для измерения частоты синусоидального напряжения используют более точный метод - метод фигур Лиссажу. В этом случае на вход У подается напряжение неизвестной частоты f, на вход X, при отключенном ГР - напряжение плавно регулируемой известной частоты f₀, снимаемое с выхода генератора синусоидального напряжения. Регулировкой частоты добиваются неподвижного изображения на экране фигуры Лиссажу. Тогда частота f определится из соотношения

(7.5)

где Nг - наибольшее число точек пересечения фигуры Лиссажу горизонтальной секущей, а Nв -вертикальной (рис.7.4). При измерении частоты методом фигур Лиссажу необходимо добиться, чтобы числа Nг и Nв были малы, иначе расшифровка фигуры становится затруднительной.

Рисунок 7.4 – Фигуры Лиссажу для измерения частоты

Точность измерения частоты f данным методом не зависит от свойств осциллографа, а целиком определяется точностью, с которой известна образцовая частота f₀. Это связано о тем, что при измерениях ЭЛО выступает в роли нуль-индикатора, а не самостоятельного измерительного прибора.

7.2.4 Измерение сдвига фаз

Для измерения фаз между двумя синусоидальными напряжениями одинаковой частоты с помощью ЭЛО используют так называемый метод эллипса. На входы X и У подаются напряжения и, сдвиг фаз φ между которыми необходимо измерить. Генератор развертки должен быть отключен.

Рисунок 7.5 – Осциллограмма фазового сдвига при синусоидальной развертке

На экране появится осциллограмма в форме эллипса (рис.7.5), уравнение которого получается путем следующих преобразований:

(7.6)

где a,b – амплитуда отклонения луча в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно. В зависимости от фазового сдвига между U_x и U_y форма и наклон эллипса будут изменяться (рис.7.6).

Рисунок 7.6 – Фигуры Лиссажу для измерения фаз

Из осциллограммы на (рис.7.5) и уравнения эллипса (7.6) следует, что при х=0 получается вертикальный отрезок , а при у=0 – горизонтальный отрезок. Если перед измерением обеспечить равенство максимальных отклонений по горизонтали и вертикали, т.е. обеспечитьa=b, то

Тогда

(7.7)

Таким образом, для вычисления фазового сдвига φ достаточно определить по осциллограмме значения отрезков 2х_о (2у_о), 2а (2b) и подставить в формулу (7.7). Знак угла φ данным методом определить нельзя. По наклону эл­липса можно лишь судить о величине разности фаз исследуемых напряжений.

Точность измерений определяется погрешностями измерений соответствующих отрезков, зависимостью чувствительности от положения луча на экране, а также тем, что усилители горизон­тального и вертикального отклонений имеют неодинаковые фазо-частотные характеристики.

Второй способ измерения сдвига фаз между двумя сигналами одной частоты можно осуществить, используя двухлучевые или двухканальные ЭЛО.

При подаче на вход 1 опорного сигнала, а на вход 2 – сравниваемого установить такую скорость развертки, чтобы обеспечи­ть один период сигналов на экране. Измерив период опорного сигнала L₁ и разность по горизонтали между соответствующими точками сигналов L₂ в делениях шкалы, определяется вели­чина фазового сдвига φ: φ = 360^o (L₁/L₂).