第四章频率和相位的测量

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1、第四章频率和相位的测量第二节频率的测量方法重点：数字法测频率。了解：电桥法、谐振法。重点：（1）数字法测频率和相位的方法。（2）量化误差的概念及计算。一、电子数字频率计原理图1、既可测频率，又可测周期。2、计数器可能溢出。测频率、周期的原理相同。单片机内部计数。单片机内有程序存储器、数据存储器、定时器。软件计数的数字频率计二、数字法测频率的原理量化误差适于测量高频。三、数字法测周期的原理适于测量低频。四、计数器的量化误差：±1个字五、计算由量化误差引起的相对误差1、测频率闸门时间待测信号周期计数值±1个数引起的相对误

2、差：适于测高频2、测周期±1个数引起的相对误差：适于测低频练习：某交流信号的频率为100Hz，若用数字频率计测量周期时，所选时标脉冲的频率为1MHz。用数字频率计测量频率时，所选闸门时间为10s。只考虑量化误差的影响，问：测频率和测周期时的相对误差分别为多大？哪种方法更准确？第四节相位的测量方法重点：数字法测相位。一、将相位差转换为时间进行测量。二、了解：将相位差转换为电压进行测量。用相位表测量阻抗角其中：a——脉宽。T——脉冲电压周期。UH——脉冲电压高电平。磁电系电压表的读数是电压的平均值。脉冲电压的平均值与脉宽

3、成正比。磁电系电压表的读数与相位差成正比。两路输入电压LM339正极性端的电压波形Y1经LM339后的输出电压Y2经LM339后的输出电压CD4070的输出电压端子电压CD4013的Q端子电压三、了解：软件计算相位差。A/DFFT取基波计算相位差1.示波器x-y方式测量相位差（第八章）。2.三表法间接测相位。，能算出相位，也能算出交流参数。3.测量有功、无功，计算相位。四、其它方法测量相位差第五节电动系相位表GB/T7676.5-1998直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第五部分：相位表、功率因数表和同步指示器的特殊

4、要求第五节电动系相位表一、结构采用比率型结构，两个可动线圈在空间错开角。不工作时呈随遇平衡状态。适当配置，可使指针指示被测U、I间的相位差。二、工作原理当并且使则有：相位表刻度均匀，功率因数表刻度不均匀。三、电动系三相相位表电动系三相相位表与电动系单相相位表的结构类似，仅有可动线圈所连接的元件不同，单相相位表B1线圈接R、L元件，而三相相位表接电阻。适用于三相三线制对称负载根据相量图分析可得定圈电流与两个动圈电流之间的夹角，将其带入电动系相位表的力矩平衡式，可得：并且使则有：即，偏转角与对称三相三线制负载的阻抗角有关

5、。第六节整步表检测待并网发电机与电网之间的频率和相位是否相同。发电机并网需满足的条件：同相序，在发电机安装调试时解决。同幅值，需要接电压表，两个。同频率，接频率表，两个。同相位，接整步表，一个。整步表能同时反应频率和相位的差异，但不显示频率的数值。一、1T1-S整步表的结构由固定线圈A、A2、A3和一个可动的Z形铁心组成，A做成圆筒状套在轴套C上，A2、A3做成方扁形，互成90°夹角套在A的外面。转轴可在轴套中转动，在转轴的上、下两端，各固定一个扇形铁片D、两铁片Z字形，铁片受力时可带动轴和指针旋转。二、1T1-S整

6、步表的外接线测量时，将线圈A串接一电阻R，接在已在运行的发电机或电网的A、B相上。令电阻数值远大于线圈A的感抗，可认为线圈A是一个电阻性电路，电压与电流同相。线圈A2、A3分别与R1、R3串联，然后与电阻R2接成一个不对称星形，接在待并发电机的A、B、C三相上。三、标尺标尺上只注明“快”、“慢”和一条红色的同步点，当待并发电机的频率比电网频率高时，指针将顺时针旋转，表示待并发电机的转速偏快。待并发电机的频率比电网频率低时，指针将逆时针旋转，表示待并发电机的转速偏慢。待并发电机与电网的相位差越大，指针离红点也越远，指针

7、偏离红点同时反映了两个频率和相位的差异。第七节相位差和功率因数的测量1、间接测量单相电路对称三相电路不对称三相电路某段时间三相平均功率因数2、用示波器测量相位（1）双迹法（2）X-Y法（李沙育图形法）李沙育图形的形成过程不同相位差时的李沙育图形不能判断超前、滞后。频率相同相位不同时的李沙育图形：3、相位的数字测量法一：转换为时间的测量。法二：转换为电压。法三：根据傅里叶变换，用软件求相位差。二、用示波器测量频率1、扫描法例如：扫描速率旋钮所在位置为5ms/cm，而显示的一个波形所占水平距离为4cm，则被测信号周期为2

8、0ms，频率为50Hz。2、李沙育图形（X-Y法）频率可调第八节频率的测量（补充内容）一、频率的数字测量由于两个电压的频率、振幅、相位的不同，在荧光屏上所显示出的波形也各有不同。李沙育图形当频率成整数倍时，出现的李沙育图形是静止的。分别对图形作水平线和垂直线，注意所作的线不应通过图形的交叉点或与其相切。电压相位差的不同会影响图形的形状，但不影响