Stanowisko laboratoryjne do badań przesuwników fazowych

Transkrypt

1 Polichnika Śląska Wydział Elkryczny Insyu Mrologii i Auomayki Elkrochniczn Tma pracy: Sanowisko laboraoryn do badań przsuwników fazowych Promoor: Dr inż. Adam Cichy Dyploman: Adam Duna

2 Srukura rfrau. Wsęp. Wprowadzni. Cl pracy i zakrs. kłady przsuwników fazowych i mody badania 3. Poęcia ogóln doycząc przsuwników fazowych 3. Rodza przsuwników fazowych 3.. Przsuwniki fazow pasywn 3.. Przsuwniki fazow akywn 3..3 Cyfrow przsuwniki fazow 3.3 Mody badania przsuwników fazowych 3.3. Mody wskazówkow pomiaru przsunięcia fazowgo 3.3. Mody oscyloskopow pomiaru przsunięcia fazowgo Fazomirz lkroniczn Fazomirz cyfrow Algorymy cyfrow symaci kąa fazowgo 3. Prok sanowiska 4. Zasosowan przsuwniki fazow 4.. Przsuwniki pasywn 4.. Przsuwnik akywny 4. Zasosowan mody badania 4.. Moda pomiarowa z wykorzysanim częsościomirza 4.. Moda pomiarowa z wykorzysanim oscyloskopu cyfrowgo 4..3 Moda pomiarowa z wykorzysanim cyfrowgo charakrografu

3 Wprowadzni Zasosowani przsuwników fazowych: -zminnoprądow moski pomiarow; - komparaory immianci; - kompnsaory napięć; -układy do pomiaru mocy; Wymagania sawian przsuwnikom fazy: - ką przsunięcia fazowgo nizalżny od częsoliwości, znikszałcń oraz składow sał w przbigu wściowym; - ampliuda sygnału wyściowgo nizalżna od pulsaci sygnału wściowgo; - przsunięci napięcia wyściowgo względm wściowgo o zadany ką.

4 Cl pracy i zakrs Clm pracy s budowa sanowiska przznaczongo do badania przsuwników fazowych. W skład sanowiska wdą: - badan akywn i pasywn przsuwniki fazow; - kompur PC z karą pomiarową DaqBoard 005; -inn przyrządy nizbędn w ralizaci sanowiska np. oscyloskop. Zakrs pracy obmu zbudowani akywnych i pasywnych przsuwników fazowych oraz opracowani mod pomiaru ich właściwości i wpływu częsoliwości, odkszałcń, składow sał oraz warości lmnów przsuwników na wprowadzan przsunięci fazow. Oprócz radycynych mod pomiaru przsunięcia fazowgo z wykorzysanim częsościomirza i oscyloskopu, na sanowisku przwidziano zasosowani dn lub kilku mod algorymicznych. Dodakowo oprogramowani kary pomiarow umożliwi wykrślni odpowidnich charakrysyk ampliudowych i fazowych. Aplikaca zosani wykonan za pomocą środowiska programowania Borland Dlphi. Sanowisko znadzi zasosowani w Laboraorium Elkrycznych kładów Pomiarowych.

5 kłady przsuwników fazowych poęcia ogóln Przsuwnik fazowy ako czwórnik Wykrs wkorowy przsuwnika fazowgo Podział z względu na srukurę: - akywn; -pasywn; - cyfrow; Transmianca widmowa przsuwnika fazy K K ϕ K - moduł ransmianci φ - argumn ransmianci

6 kłady przsuwników fazowych układy pasywn Przsuwnik fazowy w układzi filra dolnoprzpusowgo a i górnoprzpusowgo b K + RC + RC arc g RC K arc g RC RC RC + RC + RC ϕ arc g RC K + RC ϕ arc g RC RC K + RC

7 kłady przsuwników fazowych układy pasywn cd. 0-0 K [ db] K [ db] o -40 0, o -40 0,0 0, 0 ϕ [rad] ϕ [rad] 4 o 4 o 0,0 0, ,0 0, 0 00 Wykrsy wskazow, charakrysyki ampliudow i fazow przsuwnika w układzi filra dolnoprzpusowgo a i górnoprzpusowgo b

8 kłady przsuwników fazowych układy pasywn cd. Przsuwniki fazow o modul ransmianci nizalżnym od częsoliwości: układ o łuminiu 6dB a i układ o łuminiu 0dB b K + RC RC arc g RC K + RC RC arc g RC ϕ arc g R C n n

9 kłady przsuwników fazowych układy pasywn cd. ϕ [rad] 0,0 0, 0 00 o Wykrsy wskazow oraz charakrysyka fazowa przsuwnika o łuminiu 6dB a i o łuminiu 0dB b

10 kłady przsuwników fazowych układy pasywn cd. ϕ [rad] 4 o 0,0 0, 0 00 Schma oraz charakrysyka fazowa przsuwnika z IDN K + RC RC arc g RC ϕ arc g RC

11 kłady przsuwników fazowych układy akywn ϕ [rad] ϕ [rad] o - o Schmay oraz charakrysyki fazow akywngo przsuwnika fazowy z filrm górnoprzpusowym a i dolnoprzpusowym b K 0,0 0, ,0 0, RC RC arc g RC K + RC RC arc g RC ϕ arc g RC ϕ arc g RC

12 kłady przsuwników fazowych układy akywn cd. K [ db] ϕ [rad] 0 o 0 0,0 0, 0,0 0, 0 o kład całkuący w roli akywngo przsuwnika fazy: schma a, charakrysyka ampliudowa b i charakrysyka fazowa c K RC RC K RC

13 kłady przsuwników fazowych układy akywn cd. Akywny przsuwnik fazowy wykorzysuący korkcę częsoliwościową

14 kłady przsuwników fazowych układy akywn cd. I T n n u I I C u Id C u u u u n n n n n n n n n n Δ + z C z I z z I C z z z N F f s F f z z z s sc z C f F N l F f T i ż >> RC s RC s s K + N RC N RC F frc F frc RC F f RC F f K RC arc g ϕ N [rad] ϕ [ s] μ Ida kluczowania prądu kondnsaora

15 kłady przsuwników fazowych układy akywn cd. a b u A u K 0 log[ RC + 9 RC N N ] u B u A u B u 6RC ϕ g N 4 RC N K s RC s + 3RCs + Akywny przsuwnik fazy z filrm drabinkowym RC: schma a i przbigi w wybranych punkach b Charakrysyki ampliudow a i fazow b przsuwnika z filrm drabinkowym ϕ K [ db] ϕ [rad] [ μs] [ μs]

16 kłady przsuwników fazowych układy akywn cd. α A B C D α Akywny przsuwnik fazowy wykorzysuący korkcę ampliudową sin α α α A B BA K K K sin sin α α C BA A D K K K K K

17 kłady przsuwników fazowych układy cyfrow Akywny przsuwnik fazowy nizalżny od częsoliwości z srowanim cyfrowym R R n N ϕ arc ϕ RC g N N RC

18 kłady przsuwników fazowych mody badania Badania przsuwników fazowych obmuą wyznaczni dwóch charakrysyk: -warości skuczn lub chwilow ampliudy napięcia wyściowgo w funkci częsoliwości przbigu wściowgo; - przsunięcia fazowgo wprowadzango przz układ w funkci częsoliwości napięcia wściowgo. Dodakowo można zbadać aki wpływ na przsunięci fazow i ampliudę napięcia wyściowgo ma składowa sała w przbigu wściowym lub odkszałcni przbigu wściowgo.

19 kłady przsuwników fazowych wskazówkow mody wyznaczania kąa fazowgo 3 3+ Wyznaczni kąa przsunięcia fazowgo modą rzch wolomirzy: układ pomiarowy a i wykrs wskazowy b 3 cos ϕ ϕ arc cos cos ϕ ϕ arc cos

20 kłady przsuwników fazowych oscyloskopow mody wyznaczania kąa fazowgo ϕ T ϕ arcsin moda sinusa AB CD T ϕ moda angnsa KL arc g MN Przykłady figur Lissaous dla różnych przsunięć fazowych a i przykładowa lipsa z zaznaczonymi charakrysycznymi odcinkami b

21 kłady przsuwników fazowych fazomirz lkroniczn u u u ' u' '' ' ' u u u u' ' ' u' '' u Elkroniczny fazomirz impulsowy: u ϕ Schma blokowy u' Przbigi w charakrysycznych punkach układu u' u' ' u' ' u' '' u' '' u Δ

22 kłady przsuwników fazowych fazomirz cyfrow u u' u' ' u u u' u' ' u Cyfrowy fazomirz dwuzboczowy: u ϕ Schma blokowy Przbigi w charakrysycznych punkach układu u' u' u' ' u' ' u T N u N

23 kłady przsuwników fazowych algorymy pomiarow Algorymy symaci kąa fazowgo: u u n α Δϕ - moda dwupunkowa u n + Δ, Δϕ Δ α - moda aproksymaci wilopunkow u o i i y a + b i u n u n + u n + i b i b min ; max a a i min i min i max i max u n + k Δϕ f min min

24 Liraura [] Cichy A., Szadkowski B.: Przsuwnik fazowy ± / nizalżny od częsoliwości przznaczony do pracy w paśmi infraniskich częsoliwości Hz. ZN Pol. Śl. sr. Elkryka z.69, Gliwic 000. [] Augusyn J.: Przsuwnik fazy sygnału sinusoidalngo o ką ± / nizalżny od częsoliwości. ZN Pol. Śl. sr. Elkryka z.34, Gliwic 994. [3] M A., Kampik M.: Przsuwnik fazowy o przsunięciu nizalżnym od częsoliwości. ZN Pol. Śl. sr. Elkryka z.9, Gliwic 99. [4] Karybakas C.A., Micholisis G.A.: A circui for consan phas shif using a narrow puls duy cycl all-pass filr. IEEE Transacions on Insrumnaion and Masurmn IM.39, no. 4, 990. [5] Karybakas C.A., Sarafis G.A.: An accura wid-band phas shifr for sinusoidal signals using a narrow puls duy cycl nwork. IEEE Transacions on Insrumnaion and Masurmn IM.39, no. 5, 990. [6] Gada J., Sroka R.: Pomiary kąa fazowgo: mody, układy, algorymy. Wydawnicwo AGH, Kraków 000.