相位差測量

相位差測量是兩同周期正弦電量對應點間角度差值的測量。

基本介紹

• 中文名：相位差測量
• 外文名：Measure phase difference
• 方法：直接法和間接法
• 儀表：指針式相位表、數字相位表等
• 相位差：∮＝arc sin(b/α)

簡介

此兩正弦電量可以同為電壓、電流，或一為電壓、一為電流等。對應點常取正弦電量由負到正的過零點，相當於正弦電量函式的初相角。相位差的單位是度或弧度，正、負號表示領先或滯後關係。
待測相位差的正弦電量的頻率範圍很廣，因此採用的測量方法和儀器一般隨頻率的高低來選擇。

常用的方法

直接法

使用專用的儀表如指針式相位表、數字相位表，或採用陰級示波器來測量相位差。採用陰極示波器時，將兩同頻正弦電壓信號分別加到示波器的X、Y軸，得到如圖1所示的橢圓圖形，則兩正弦電壓之間的相位差∮=arc sin(b/α)。這一方法不能判斷兩信號哪一個領先或滯後，並且在∮值接近零時，橢圓也退化接近成為一條直線，即b值很小，所以∮值很難測準。

間接法

通常採用三電壓表法。一般要求兩電壓信號有一公共點（設為a點），當分別測出兩信號電壓Uab、Uca，以及兩電壓的差值Ubc後，可畫出電壓三角形。按餘弦定理，兩信號電壓間的相位差當∮很小時，可將Uab或Uca中較大的一個信號電壓分壓，使分壓後兩信號的數值相等。

發展現狀和發展趨勢

  

國外發展狀況

國外對於相位差測量的研究起步早，如俄羅斯、英國、德國尤其美國該技術一直處於領先地位。如美國的Agilent（安捷倫）、德國德圖、日本橫河等公司在相位差測量技術方面取得優異的成就，如圖1-1所示，Agilent 53132A型通用計數器，該計數器頻率解析度達12位/秒；頻率範圍：CH1和2：dc～225MHz；測量速度可達到200次測量/秒在GPIB上。美國CH公司生產的型號CH6000A高精度相位計，其分別率達0.001°，是迄今最好的相位計，精度0.020°，頻率回響：5Hz～1MHz,增加了USB接口，利用了最新的數位技術和最佳化模擬設計。 

國外的產品主要特點是可以測量幅值、周期還包括相位、頻率等多種參數的測量，尤其重要的是他們的產品測量精度高，利用非常先進的數字晶片，這樣的優點是測量精度高、頻率範圍寬、抗干擾好。 

 

國內發展狀況

與國外技術相比，我國該項目研究相對落後，它起步於上個世紀六、七十年代，我國在此後的幾十年取得了較大成就，但是測量精度相對低、使用的頻率範圍窄以及採用的器件、方法和技術與國外相比還是有很大的差距。 

隨著國內技術發展迅速，國內相位計產品技術得到快速提高，如上海旺平電氣有限公司生產的WP9066A多功能相位計，該相位計可用表或數字液晶顯示。該相位計相位測量範圍大、頻率高、測量精度相對較高等眾多優點，其功能主要用於雙電力系統，測量交流電流，電壓兩電壓之間，兩電流之間，及電壓、電流之間的相位角度。  

總的來說，我國的相位差測量技術與已開發國家相比還有很大的差距，主要表現在產品種類少、產品測試功能單一，尤其重要的是儀器測量精度、數位化和自動化程度低。   

發展趨勢

早期階段的相位差測量技術一般採用的方法包括李沙育法、和差法、阻抗法等，這些測量方法雖然簡單，但是重大弊端是測量精度低，不符合科學技術的發展和需要，所以出現利用數字電路、微處理器等構成電路系統，使得測量精度得到極大的提高。該技術極大的簡化設計程式，使得測量精度更高、功能齊全，是社會未來發展的趨勢。 

相位差測量技術廣泛套用於眾多領域和部門，如今測量電路具有運行速度快、高精度、低成本等優點，它的套用領域寬廣並取得了許多新的進展。尤其國防技術的發展，需要發展高精度、多種功能的相位計。因此，在各種實時系統之中對於相位差測量技術極其重要。 

為了滿足本課題的要求，設計了一個相位差檢測電路，包括移相電路和顯示電路，該電路的主要功能是可以測量原信號和一個經過移相電路的信號（正弦波）移相後之間存在的相位差，並最終由數碼管顯示。