相位测量

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相位测量是正弦信号经过不同的时间或不同的网络后可以有不同的相位。通常所谓相位测量是指对两个同频率信号之间相位差的测量。最常见的是对网络输入与输出信号的相位差，即网络相移的测量。能提供固定或可变相移量的无耗二端口网络称为固定或可变移相器。

中文名:相位测量

外文名:phase measurement

解 释:两个同频率信号之间相位差

对 象:网络相移的测量

网 络:固定或可变移相器

应用学科:电力通信、物理、数学

目录

简介

相位是与电路结构有关的参数。

相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。正弦电压波U=Umsin（ωt+Φ0），可用电压振幅Um、角频率ω以及相位Φ=（ωt+Φ0）来表征。显然Φ随时间而变化，Φ0为初相位。

对于具有不同频率的两个正弦振荡的相位差Φ=（ω1-ω2）t+（Φ0l -Φ02），ω1、ω2为角频率、Φ0l、Φ02为它们的初相位，Φ随时间而变；当ω1=ω2时，则Φ=（Φ01-Φ02），即两个频率相等的正弦振荡之间的相位差是常数，并等于它们初相位之差。

涵义

相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。是描述讯号波形变化的度量，通常以度 （角度）作为单位，也称作相角。 当讯号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360° 。常应用在科学领域，如数学、物理学等。

例如：在函数y=Acos(ωx+φ)中，ωx+φ称为相位，φ称为初相位。

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相关词语

3.1 相位调整

相位调整是指在有些超低音音箱上加装的一个控制机构。用于对超低音音箱所重放出的声音稍许加以延迟，从而让超低音音箱的输出能够和前置主音箱同相位，即具有相同的时间关系。

3.2 相位噪声

相位噪声是频率域的概念，是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。 如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。从图2中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。

相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。

3.3 相位差

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和交流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。

加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。

简谐运动中的相位差：如果两个简谐运动的频率相等，其初相位分别是φ1，φ2。当φ2>φ1时，他们的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

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此时我们常说2的相位比1超前△φ。

测量方法

4.1 示波器法

示波器法师把两个被测信号同时加到双踪示波器的两个Y通道，直接进行比较，根据两个波形的时间间隔△T与波形周期T的比，计算相位差Φ。

示波器测量相位差尚有椭圆法等，这些方法的主要缺点是精度不高。

4.2 零示法

零示（比较）法是用可变移相器与被测信号串联后，和另一同频率信号同时加在相位比较器如示波器、指示器等上，调节可变移相器，使比较器指示零值相位，则移相器上的读值即为两信号间的相位差。这种测量方法的精度决定于所使用的移相器的精度，一般达十分之几度。

4.3 直读式相位计法

直读式相位计具有直读相位差的优点，并具有测量速度快，能显示相位变化等优点。可进行直读测量相位差的方法有：相敏检波器法、环形调制器法、数字式直读相位计法以及矢量电压表法。目前使用较多的则为数字式直读相位计法和矢量电压表法。

（1）数字式直读相位计法

测量相位差的基本原理与测量时间间隔大体相同，见时频测量。即将被测两信号电压经

过脉冲形成电路，变换成尖脉冲，去控制双稳态触发器，由此产生宽度为△T的闸门信号。使时间闸门开启（图2），时钟振荡器产生频率为f0的标准脉冲通过时间闸门加到计数器，计数值为N。可证明两信号间的相位差Φ正比于N，由此可在计数器上直接读下它们之间的相位差Φ。这种相位计适用于低频信号相位差的测量。

（2）矢量电压表法 采用取样电路，将1～1 000MHz信号频率降低到固定的低频频率（如20kHz），然后用直读相位计读下两信号间的相位差。测量精度可达±1．5°左右。