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數(shù)字式相位差測量儀-相位差測量的相關(guān)概念

相位差測量，是兩同周期正弦電量對應(yīng)點(diǎn)間角度差值的測量，我公司生產(chǎn)的SYN5607型多功能高精度相位計主要是對正弦/三角/梯形波/方波的相位差進(jìn)行精密測量。

這里我們整理了一些和“相位差測量"有關(guān)的知識，方便大家了解：

相位(phase)是對于一個波，特定的時刻在它循環(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。相位描述信號波形變化的度量，通常以度（角度）作為單位，也稱作相角。 當(dāng)信號波形以周期的方式變化，波形循環(huán)一周即為360° 。

相位差

兩個頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。這兩個頻率相同的交流電，可以是兩個交流電流，可以是兩個交流電壓，可以是兩個交流電動勢，也可以是這三種量中的任何兩個。

例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個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。也就是說交流電壓等于零的時候，交流電流也等于零，交流電壓變到**值的時候，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。

加在晶體管放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓，這兩者的相位差正好等于180°。這種情況叫做反相位，或者叫做反相。

簡諧運(yùn)動中的相位差：如果兩個簡諧運(yùn)動的頻率相等，其初相位分別是φ1，φ2。當(dāng)φ2>φ1時，他們的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

此時我們常說2的相位比1超前△φ。

相位測量是正弦信號經(jīng)過不同的時間或不同的網(wǎng)絡(luò)后可以有不同的相位。通常所謂相位測量是指對兩個同頻率信號之間相位差的測量。*常見的是對網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出信號的相位差，即網(wǎng)絡(luò)相移的測量。能提供固定或可變相移量的無耗二端口網(wǎng)絡(luò)稱為固定或可變移相器。

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刻的狀態(tài)的物理量。交流電的大小和方向是隨時間變化的。比如正弦交流電流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流電流的瞬時值，I是交流電流的**值，f是交流電的頻率，t是時間。隨著時間的推移，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。正弦電壓波U=Umsin（ωt+Φ0），可用電壓振幅Um、角頻率ω以及相位Φ=（ωt+Φ0）來表征。顯然Φ隨時間而變化，Φ0為初相位。

對于具有不同頻率的兩個正弦振蕩的相位差Φ=（ω1-ω2）t+（Φ0l -Φ02），ω1、ω2為角頻率、Φ0l、Φ02為它們的初相位，Φ隨時間而變；當(dāng)ω1=ω2時，則Φ=（Φ01-Φ02），即兩個頻率相等的正弦振蕩之間的相位差是常數(shù)，并等于它們初相位之差。

相位(phase)是對于一個波，特定的時刻在它循環(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。

例如：在函數(shù)y=Acos(ωx+φ)中，ωx+φ稱為相位，φ稱為初相位。

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控制機(jī)構(gòu)。用于對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，即具有相同的時間關(guān)系。

相位噪聲

是頻率域的概念。

相位噪聲是對信號時序變化的另一種測量方式，其結(jié)果在頻率域內(nèi)顯示。

如果沒有相位噪聲，那么振蕩器的整個功率都應(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)的信號功率與信號的總功率比值。

常規(guī)的相位測量方法

示波器法

示波器法師把兩個被測信號同時加到雙蹤示波器的兩個Y通道，直接進(jìn)行比較，根據(jù)兩個波形的時間間隔△T與波形周期T的比，計算相位差Φ（見圖1）。

示波器發(fā)測量相位差

示波器測量相位差尚有橢圓法等，這些方法的主要缺點(diǎn)是精度不高。

零示法

零示（比較）法是用可變移相器與被測信號串聯(lián)后，和另一同頻率信號同時加在相位比較器如示波器、指示器等上，調(diào)節(jié)可變移相器，使比較器指示零值相位，則移相器上的讀值即為兩信號間的相位差。這種測量方法的精度決定于所使用的移相器的精度，一般達(dá)十分之幾度。

直讀式相位計法

直讀式相位計具有直讀相位差的優(yōu)點(diǎn)，并具有測量速度快，能顯示相位變化等優(yōu)點(diǎn)。可進(jìn)行直讀測量相位差的方法有：相敏檢波器法、環(huán)形調(diào)制器法、數(shù)字式直讀相位計法以及矢量電壓表法。

目前使用較多的則為數(shù)字式直讀相位計法和矢量電壓表法。

（1）數(shù)字式直讀相位計法

測量相位差的基本原理與測量時間間隔大體相同，見時頻測量。即將被測兩信號電壓經(jīng)

過脈沖形成電路，變換成尖脈沖，去控制雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，由此產(chǎn)生寬度為△T的閘門信號。使時間閘門開啟（圖2），時鐘振蕩器產(chǎn)生頻率為f0的標(biāo)準(zhǔn)脈沖通過時間閘門加到計數(shù)器，計數(shù)值為N?？勺C明兩信號間的相位差Φ正比于N，由此可在計數(shù)器上直接讀下它們之間的相位差Φ。這種相位計適用于低頻信號相位差的測量。

數(shù)字式直讀相位計方框圖

（2）矢量電壓表法

采用取樣電路，將1～1 000MHz信號頻率降低到固定的低頻頻

以上內(nèi)容為關(guān)于“相位差測量"的相關(guān)知識。

我公司自行研發(fā)生產(chǎn)的SYN5607型相位計隸屬于數(shù)字式相位差測量儀，主要應(yīng)用于相控雷達(dá)陣、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)的測距和定位，電力系統(tǒng)中相電壓的相位差測量等。