Question

如何利用双踪示波器测量两个电压信号的相位差？如何判别波形的超前与滞后？

Answer 1

如何利用双踪示波器测量两个电压信号的相位差？如何判别波形的超前与滞后？

利用双踪示波器测量两个电压信号的相位差，并判别波形的超前与滞后，可以通过以下步骤实现：

1. 连接探头

所需设备

·       双踪示波器

·       两个探头（通常为10X衰减探头）

连接探头到待测信号

·       Probe 1：将第一个探头的接地夹子连接到电路板的接地点，探针连接到第一个信号的测试点。

·       Probe 2：将第二个探头的接地夹子连接到相同的接地点，探针连接到第二个信号的测试点。

2. 启用和配置通道

启用通道

·       启用CH1：按下“CH1”按钮以激活第一个通道。

·       启用CH2：按下“CH2”按钮以激活第二个通道。

调整耦合模式

·       CH1耦合模式：设置为DC耦合（或AC耦合，视需求而定）。

·       CH2耦合模式：设置为DC耦合（或AC耦合，视需求而定）。

垂直灵敏度（Volts/Div）调整

·       调整CH1：根据第一个信号的幅度调整CH1的垂直灵敏度。例如，如果信号是2Vpp，可以设置为500mV/Div。

·       调整CH2：根据第二个信号的幅度调整CH2的垂直灵敏度，使其与第一个信号相匹配或适应第二个信号的幅度。

垂直偏移调整

·       CH1垂直偏移：调整CH1的垂直偏移，使其信号在屏幕上居中。

·       CH2垂直偏移：调整CH2的垂直偏移，使其信号也在屏幕上居中或稍微上下分开，以防止重叠。

3. 配置时间基准（Time/Div）

时间基准调整

·       根据信号频率调整时间基准。例如，对于1kHz的信号，可以设置为200µs/Div。确保两个信号的周期均能清晰地显示在屏幕上。

4. 配置触发设置

触发源选择

·       选择触发源：通常选择CH1作为触发源。如果需要，也可以选择CH2或者外部触发源（EXT TRIG）。

触发模式

·       触发模式：选择边沿触发（Edge Trigger），一般选择上升沿（Rising Edge）。

触发电平

·       触发电平：将触发电平设置在信号的中间电平位置。例如，如果信号是2Vpp，将触发电平设置为1V。

5. 测量相位差

使用光标工具

·       打开光标工具：在示波器的菜单中找到并启用光标工具。

·       选择时间光标：通常有两对光标，一对用于时间测量，另一对用于电压测量。选择时间光标。

·       设置光标位置：

·       将第一对光标分别放在第一个信号的上升沿或下降沿的某一点（例如零交叉点）。

·       将第二对光标分别放在第二个信号的相应点上。

记录时间差

·       示波器会自动显示光标之间的时间差Δt。这就是两个信号在时域上的相位差。

计算相位差

·       使用公式计算相位差θ（以度为单位）： [ θ = Delta t/T*360°] 其中，T是信号的周期。

6. 判别波形的超前与滞后

·       观察时间差Δt：

·       如果CH1信号的上升沿（或零交叉点）出现在CH2信号之前，则CH1超前于CH2。

·       如果CH1信号的上升沿（或零交叉点）出现在CH2信号之后，则CH1滞后于CH2。

示例操作步骤

假设你要测量两个1kHz、2Vpp的正弦信号的相位差，并判别波形的超前与滞后：

1. 连接信号

将通道1连接到第一个信号，通道2连接到第二个信号，这里用信号发生器模拟两个正弦信号，通过BNC线进行连接。

图为普源精电DG5352信号发生器

2. 启用和配置通道

1.     启用通道

·       按下“CH1”按键以启用第一个通道。

·       按下“CH2”按键以启用第二个通道。

2.     调整耦合模式

·       CH1设置为DC耦合。

·       CH2设置为DC耦合。

3.     调整垂直灵敏度

·       CH1设置为500mV/Div。

·       CH2设置为500mV/Div。

4.     调整垂直偏移

·       调整CH1和CH2的垂直偏移，使信号在屏幕上不重叠。

3. 配置时间基准

1.     时间基准：设置为200µs/Div。

4. 配置触发设置

1.     触发源：选择CH1。

2.     触发模式：上升沿触发。

3.     触发电平：设置为1V。

最终得到如下图所示稳定显示在屏幕上的波形

图为普源精电DHO4804数字示波器

5. 测量相位差

1.     使用光标工具：

·       打开光标工具。

·       选择时间光标。

·       设置光标位置：

·       第一对光标放在CH1的上升沿零交叉点。

·       第二对光标放在CH2的相应点。

图为普源精电DHO4804数字示波器

2.     记录时间差：

·       显示Δt42µs。

3.     计算相位差：

·       周期( T = 1/f = 1/1000Hz = 1ms )。

·       相位差 (θ = Delta t/T*360° = 42/1000* 360° = 15.12° )。

6. 判别波形的超前与滞后

·       如果CH1的上升沿零交叉点出现在CH2之前，则CH1超前于CH2；反之则CH1滞后于CH2。由显示的波形可以判断，CH1信号超前于CH2。

总结

通过以上步骤，你可以使用双踪示波器准确测量两个电压信号的相位差，并判别波形的超前与滞后：

1.     连接探头：将两个信号连接到示波器。

2.     启用和配置通道：确保正确的耦合模式、垂直灵敏度和垂直偏移设置。

3.     调整时间基准：根据信号频率合理设置时间基准。

4.     配置触发设置：选择合适的触发源、模式和电平。

5.     测量相位差：使用光标工具测量时间差，并通过公式计算相位差。

6.     判别超前与滞后：通过观察时间差Δt来判别信号的超前或滞后情况。

这些步骤能够帮助你高效、准确地测量和分析多通道信号，为各种电子工程和信号处理任务提供可靠支持。

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Answer 2

选择双通道的断续模式，信号分别输入CH1、CH2，调节 Y 轴增益，使两个信号幅度相同。

选择 CH1 触发，如果 CH2 的波形在 CH1 之后，就是 CH1 超前 CH2 ，观察波形相同位置的时间差，再与一个周期的时间相比，就知道相位差了。

用示波器测量精度不高。

用李沙育图形也可以测量，不过会判断的人不多吧，做李沙育图形实验主要是满足好奇心。