相位測量

相位測量是正弦信號經過不同的時間或不同的網路後可以有不同的相位。通常所謂相位測量是指對兩個同頻率信號之間相位差的測量。最常見的是對網路輸入與輸出信號的相位差，即網路相移的測量。能提供固定或可變相移量的無耗二連線埠網路稱為固定或可變移相器。

基本介紹

• 中文名：相位測量
• 外文名：phase measurement
• 解釋：兩個同頻率信號之間相位差
• 對象：網路相移的測量
• 網路：固定或可變移相器
• 套用學科：電力、通信、物理、數學

簡介

相位是與電路結構有關的參數。

相位是反映交流電任何時刻的狀態的物理量。交流電的大小和方向是隨時間變化的。比如正弦交流電流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流電流的瞬時值，I是交流電流的最大值，f是交流電的頻率，t是時間。隨著時間的推移，交流電流可以從零變到最大值，從最大值變到零，又從零變到負的最大值，從負的最大值變到零。正弦電壓波U=U_msin（ωt+Φ₀），可用電壓振幅U_m、角頻率ω以及相位Φ=（ωt+Φ₀）來表征。顯然Φ隨時間而變化，Φ₀為初相位。

對於具有不同頻率的兩個正弦振盪的相位差Φ=（ω₁-ω₂）t+（Φ_0l -Φ₀₂），ω_1、ω₂為角頻率、Φ_0l、Φ₀₂為它們的初相位，Φ隨時間而變；當ω₁=ω₂時，則Φ=（Φ₀₁-Φ₀₂），即兩個頻率相等的正弦振盪之間的相位差是常數，並等於它們初相位之差。

涵義

相位(phase)是對於一個波，特定的時刻在它循環中的位置：一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點的標度。是描述訊號波形變化的度量，通常以度 （角度）作為單位，也稱作相角。 當訊號波形以周期的方式變化，波形循環一周即為360° 。常套用在科學領域，如數學、物理學等。

例如：在函式y=Acos(ωx+φ)中，ωx+φ稱為相位，φ稱為初相位。

相關詞語

3.1 相位調整

相位調整是指在有些超低音音箱上加裝的一個控制機構。用於對超低音音箱所重放出的聲音稍許加以延遲，從而讓超低音音箱的輸出能夠和前置主音箱同相位，即具有相同的時間關係。

3.2 相位噪聲

相位噪聲是頻率域的概念，是對信號時序變化的另一種測量方式，其結果在頻率域內顯示。

如果沒有相位噪聲，那么振盪器的整個功率都應集中在頻率f=fo處。但相位噪聲的出現將振盪器的一部分功率擴展到相鄰的頻率中去，產生了邊帶(sideband)。從圖2中可以看出，在離中心頻率一定合理距離的偏移頻率處，邊帶功率滾降到1/fm，fm是該頻率偏離中心頻率的差值。

相位噪聲通常定義為在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值。一個振盪器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz頻寬內的信號功率與信號的總功率比值。

3.3 相位差

兩個頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。這兩個頻率相同的交流電，可以是兩個交流電流，可以是兩個交流電壓，可以是兩個交流電動勢，也可以是這三種量中的任何兩個。

例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個電路的交流電流的相位差。如果電路是純電阻，那么交流電壓和交流電流的相位差等於零。也就是說交流電壓等於零的時候，交流電流也等於零，交流電壓變到最大值的時候，交流電流也變到最大值。這種情況叫做同相位，或者叫做同相。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等於零的，也就是說一般是不同相的，或者電壓超前於電流，或者電流超前於電壓。

加在電晶體放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓，這兩者的相位差正好等於180°。這種情況叫做反相位，或者叫做反相。

簡諧運動中的相位差：如果兩個簡諧運動的頻率相等，其初相位分別是φ1，φ2。當φ2>φ1時，他們的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

此時我們常說2的相位比1超前△φ。

測量方法

4.1 示波器法

示波器法師把兩個被測信號同時加到雙蹤示波器的兩個Y通道，直接進行比較，根據兩個波形的時間間隔△T與波形周期T的比，計算相位差Φ（見圖1）。

圖1 示波器發測量相位差

示波器測量相位差尚有橢圓法等，這些方法的主要缺點是精度不高。

4.2 零示法

零示（比較）法是用可變移相器與被測信號串聯後，和另一同頻率信號同時加在相位比較器如示波器、指示器等上，調節可變移相器，使比較器指示零值相位，則移相器上的讀值即為兩信號間的相位差。這種測量方法的精度決定於所使用的移相器的精度，一般達十分之幾度。

4.3 直讀式相位計法

直讀式相位計具有直讀相位差的優點，並具有測量速度快，能顯示相位變化等優點。可進行直讀測量相位差的方法有：相敏檢波器法、環形調製器法、數字式直讀相位計法以及矢量電壓表法。目前使用較多的則為數字式直讀相位計法和矢量電壓表法。

（1）數字式直讀相位計法

測量相位差的基本原理與測量時間間隔大體相同，見時頻測量。即將被測兩信號電壓經

過脈衝形成電路，變換成尖脈衝，去控制雙穩態觸發器，由此產生寬度為△T的閘門信號。使時間閘門開啟（圖2），時鐘振盪器產生頻率為f0的標準脈衝通過時間閘門加到計數器，計數值為N。可證明兩信號間的相位差Φ正比於N，由此可在計數器上直接讀下它們之間的相位差Φ。這種相位計適用於低頻信號相位差的測量。

圖2 數字式直讀相位計方框圖

（2）矢量電壓表法

採用取樣電路，將1～1 000MHz信號頻率降低到固定的低頻頻率（如20kHz），然後用直讀相位計讀下兩信號間的相位差。測量精度可達±1．5°左右。