Компенсационный метод

Рассмотрим один из способов, реализующих компенсационный (нулевой) метод измерений, который является разновидностью метода сравнения. Его сущность состоит в сравнении измеряемого фазового сдвига с известным фазовым сдвигом, создаваемым мерой — образцовым фазовращателем.

Структурная схема измерительной установки показана на рис. 7.5. В нее входит измерительный фазовращатель ФВ и индикатор равенства фаз, в качестве которого использован осциллограф с отключенным генератором развертки. Сигнал u₁, подают на вход Y осциллографа через фазовращатель, а сигнал и₂ непосредственно на вход X.

Фазовый сдвиг Δ φ между двумя исследуемыми напряжениями u₁ и u₂ определяют путем изменения фазы дополнительного сигнала u₃с помощью образцового фазовращателя до момента появления на экране наклонной прямой линии (см. рис. 7.5), т.е. до момента равенства фаз сигналов u₂ и u₃. При этом искомый фазовый сдвиг Δ φ считывают по шкале образцового фазовращателя. Для более точных измерений следует проверить и скомпенсировать возможное неравенство фазовых сдвигов, вырабатываемых усилителями вертикального и горизонтального отклонения луча осциллографа. Это выполняют в порядке, изложенном при рассмотрении метода эллипса.

Компенсационный метод используют и в СВЧ-диапазоне для измерения фазового сдвига, создаваемого отрезком волновода, полосковой линии и т.п. Процесс измерений поясняет структурная схема, показанная на рис. 7.6. Измерение выполняют в два этапа. Вначале собирают установку, представленную на рис. 7.6, а. При включении генератора Г в тракте устанавливается стоячая волна. В произвольное сечение ФВ вводится зонд, соединенный с диодом и индикатором. Перестраивая фазовращатель, добиваются совмещения узла напряжения стоячей волны с плоскостью сечения, в которую введен зонд. Момент совмещения устанавливают по нулевому показанию индикатора. Со шкалы ФВ считывают показание фазового угла φ ₁,. Затем собирают установку, показанную на рис.7.6, б, в которой между ФВ и короткозамыкающей заглушкой вводится испытуемое устройство Z. В тракте распространения СВЧ-колебаний происходит смещение узла напряжения. Перестраивая ФВ, снова добиваются (по нулевому показанию индикатора) совмещения узла с плоскостью установки зонда. Со шкалы ФВ считывают новое показание φ ₂. Фазовый сдвиг, вносимый устройством Z, определяют по формуле Δ φ = (φ ₁ - φ ₂)/2.

Процесс измерения фазового сдвига компенсационным методом легко автоматизировать, считая объектом автоматизации измерительный фазовращатель. Соответствующие фазометры называют автокомпенсационными.

Точность измерения компенсационным методом высокая. Погрешность измерения определяется в основном качеством градуировки шкалы фазовращателя и достигает 0, 1...0, 2°.