西安同步電子科技有限公司
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訪問(wèn)次數(shù)：149更新時(shí)間：2023-03-10 17:08:08
高精度相位測(cè)量?jī)x的介紹及測(cè)量
相位介紹
相位是與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)。
相位是反映交流電任何時(shí)刻的狀態(tài)的物理量。交流電的大小和方向是隨時(shí)間變化的。比如正弦交流電流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流電流的瞬時(shí)值，I是交流電流的**值，f是交流電的頻率，t是時(shí)間。隨著時(shí)間的推移，交流電流可以從零變到**值，從**值變到零，又從零變到負(fù)的**值，從負(fù)的**值變到零。
相位(phase)是對(duì)于一個(gè)波，特定的時(shí)刻在它循環(huán)中的位置：一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點(diǎn)的標(biāo)度。是描述訊號(hào)波形變化的度量，通常以度 （角度）作為單位，也稱作相角。 當(dāng)訊號(hào)波形以周期的方式變化，波形循環(huán)一周即為360° 。常應(yīng)用在科學(xué)領(lǐng)域，如數(shù)學(xué)、物理學(xué)等
相位調(diào)整
相位調(diào)整是指在有些超低音音箱上加裝的一個(gè)控制機(jī)構(gòu)。用于對(duì)超低音音箱所重放出的聲音稍許加以延遲，從而讓超低音音箱的輸出能夠和前置主音箱同相位，即具有相同的時(shí)間關(guān)系。
相位噪聲
相位噪聲是頻率域的概念，是對(duì)信號(hào)時(shí)序變化的另一種測(cè)量方式，其結(jié)果在頻率域內(nèi)顯示。
如果沒(méi)有相位噪聲，那么振蕩器的整個(gè)功率都應(yīng)集中在頻率f=fo處。但相位噪聲的出現(xiàn)將振蕩器的一部分功率擴(kuò)展到相鄰的頻率中去，產(chǎn)生了邊帶(sideband)。從圖2中可以看出，在離中心頻率一定合理距離的偏移頻率處，邊帶功率滾降到1/fm，fm是該頻率偏離中心頻率的差值。
相位噪聲通常定義為在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值。一個(gè)振蕩器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內(nèi)的信號(hào)功率與信號(hào)的總功率比值。
相位差
兩個(gè)頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。這兩個(gè)頻率相同的交流電，可以是兩個(gè)交流電流，可以是兩個(gè)交流電壓，可以是兩個(gè)交流電動(dòng)勢(shì)，也可以是這三種量中的任何兩個(gè)。
例如研究加在電路上的交流電壓和通過(guò)這個(gè)電路的交流電流的相位差。如果電路是純電阻，那么交流電壓和交流電流的相位差等于零。也就是說(shuō)交流電壓等于零的時(shí)候，交流電流也等于零，交流電壓變到**值的時(shí)候，交流電流也變到**值。這種情況叫做同相位，或者叫做同相。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等于零的，也就是說(shuō)一般是不同相的，或者電壓超前于電流，或者電流超前于電壓。
相位測(cè)量
當(dāng)今，相位的測(cè)量需求日益增長(zhǎng)。高精度測(cè)距大多采用的是激光相位式測(cè)距。相位式測(cè)距是通過(guò)測(cè)量連續(xù)的幅度調(diào)制信號(hào)在待測(cè)距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位延遲，來(lái)間接的測(cè)定信號(hào)傳播的時(shí)間，從而求得被測(cè)距離的。因此，信號(hào)相位測(cè)量的精度也就決定了測(cè)距的精度。
相位測(cè)量技術(shù)的研究由來(lái)已久，*早的研究和應(yīng)用是在數(shù)學(xué)的矢量分析和物理學(xué)的圓周運(yùn)動(dòng)以及振動(dòng)學(xué)方面，隨之在電力部門(mén)、機(jī)械部門(mén)、航空航天、地質(zhì)勘探、海底資源等方面也相應(yīng)得到重視和發(fā)展。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相位測(cè)量技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，目前相位測(cè)量技術(shù)已較完善，測(cè)量方法及理論也比較成熟，相位測(cè)量?jī)x器已系列化和商品化。
現(xiàn)代相位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段：**階段是在早期采用的諸如阻抗法、和/差法、三電壓法、比對(duì)法和平衡法等，雖然方法簡(jiǎn)單，但測(cè)量精度較低；第二階段是利用數(shù)字專用電路、微處理器、FPGA/CPLD、DSP等構(gòu)成測(cè)相系統(tǒng)，使測(cè)量精度得以大大提高；第三階段是充分利用計(jì)算機(jī)及智能化虛擬測(cè)量技術(shù)，從而大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，增強(qiáng)功能，使得相應(yīng)的產(chǎn)品精度更高、功能更全。同時(shí)，各種新的算法也隨之出現(xiàn)。
相位測(cè)量是正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間或不同的網(wǎng)絡(luò)后可以有不同的相位。通常所謂相位測(cè)量是指對(duì)兩個(gè)同頻率信號(hào)之間相位差的測(cè)量。*常見(jiàn)的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出信號(hào)的相位差，即網(wǎng)絡(luò)相移的測(cè)量。能提供固定或可變相移量的無(wú)耗二端口網(wǎng)絡(luò)稱為固定或可變移相器。
數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著集成電路技術(shù)和軟件技術(shù)的不斷發(fā)展和解決復(fù)雜問(wèn)題能力的不斷提高，DSP技術(shù)的出現(xiàn)使得測(cè)量?jī)x器集成度高，穩(wěn)定性好，測(cè)量速度快，精度高，操作簡(jiǎn)捷，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。
目前，國(guó)內(nèi)相位計(jì)生產(chǎn)廠家或研究單位明顯存在著技術(shù)老化問(wèn)題，其采用的器件、方法和技術(shù)與技術(shù)*國(guó)家有較大的差距。而*近發(fā)展的*的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等卻由于技術(shù)、資金、管理等方面的原因未能應(yīng)用于相位測(cè)量技術(shù)，因此國(guó)內(nèi)相位測(cè)量的水平有著相當(dāng)大的差距。同時(shí)，隨著國(guó)防和科教等領(lǐng)域的發(fā)展，迫切需要高精度高性能的相位測(cè)量系統(tǒng)，而且在一些特殊工程領(lǐng)域，還需要測(cè)量?jī)x器具備其它特殊功能。由此可見(jiàn)，為縮小這些差距，對(duì)高精度相位測(cè)量算法的研究和相位測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)刻不容緩。
推薦產(chǎn)品
本文給大家介紹一套較完整的數(shù)字高精度相位計(jì)，提高相位及頻率參數(shù)的測(cè)量精度，并擴(kuò)展測(cè)相系統(tǒng)功能，該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)便、使用方便、安全，由于采用電流耦合、高阻輸入方式對(duì)軌道電路相位差、相鄰區(qū)段極性交叉進(jìn)行檢查，解決了相鄰區(qū)段有車占用時(shí)極性交叉無(wú)法檢查的問(wèn)題。
此設(shè)備的功能特點(diǎn)：
1）穩(wěn)定性好，性能可靠；
2）對(duì)正弦/三角/梯形波/方波的相位差進(jìn)行精密測(cè)量；
3）高度集成，精度高；
參數(shù)指標(biāo)：
輸入信號(hào) 波形 正弦/ 三角/ 梯形波 /方波
輸入阻抗 1MΩ
相位范圍 0° to 360° or ±180°
頻率范圍 10Hz ～ 99Hz
幅度范圍 0.5～250V分六個(gè)量程，自動(dòng)選擇量程
測(cè)量精度 相位測(cè)量精度 ±1°（典型值正弦波：10Hz-99Hz ）
相位分辨率 0.1°
相位重復(fù)性 ±0.01°或更好
頻率測(cè)量精度 ±0.5Hz
頻率分辨率 0.1Hz
幅度精度 ±1.5%
幅度分辨率 1mV、0.01V、0.1V
環(huán)境特性 工作溫度 0℃～＋50℃
相對(duì)濕度 ≤90%（40℃）
存儲(chǔ)溫度 -30℃～＋70℃
供電電源 交流220V±10%， 50Hz±5%，功率小于75W
機(jī)箱尺寸 3U，19″標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱（上機(jī)架）482mm（寬）x370（深）x150mm（高）
測(cè)相位差原理分析
一般測(cè)量相位差有如下兩種方法：
方法1：:
將兩路同頻不同相的方波信號(hào)異或后得到的脈沖寬度t與方波信號(hào)的周期T的比值（占空比），即對(duì)應(yīng)為兩信號(hào)的相位差，如下圖所示：
?
異或測(cè)量相位差的原理圖
方法2：
通過(guò)捕獲處理后的兩通道的方波，就可計(jì)算出相位。原理如圖2－5所示：
相位計(jì)算示意圖
西安同步電子科技有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的綜合性高科技公司，成立于2012年，坐落于陜西省西安市產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，一直專注于時(shí)間頻率產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，為顧客提供端到端一站式專業(yè)化時(shí)頻同步系統(tǒng)解決方案。
公司擁有一支團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、富有創(chuàng)新、朝氣蓬勃的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，形成了從硬件到軟件的一系列成熟的系統(tǒng)解決方案，目前我們的產(chǎn)品和方案已成功應(yīng)用在通信系統(tǒng)、鐵路交通、天文研究、石油石化、金融證券、航空航天、海洋船舶、智能電網(wǎng)、計(jì)量測(cè)試、消防、雷達(dá)通訊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、醫(yī)療和兵器等各個(gè)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室配有時(shí)間頻率綜合測(cè)試儀、銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)、GPS北斗接收機(jī)、高穩(wěn)晶振頻率標(biāo)準(zhǔn)、頻譜分析儀、示波器、信號(hào)源、高溫箱、高精度頻率計(jì)等計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程及客戶要求，對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，確保每一臺(tái)出廠設(shè)備的測(cè)量值滿足檢定規(guī)程和客戶的需求。
本文介紹的介紹的是由西安同步電子科技有限公司精心設(shè)計(jì)、自主研發(fā)生生產(chǎn)的一款SYN5607型高精度相位計(jì)，此款設(shè)備可適用于25Hz相敏軌道電路設(shè)備的電壓、電流和頻率、相位差的檢測(cè)，相控雷達(dá)陣、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的測(cè)距和定位，電力系統(tǒng)中相電壓的相位差測(cè)量等。
