Πώς να υπολογίσετε τη μετατόπιση φάσης

Η μετατόπιση φάσης είναι μια μικρή διαφορά μεταξύ δύο κυμάτων. στα μαθηματικά και τα ηλεκτρονικά, είναι μια καθυστέρηση μεταξύ δύο κυμάτων που έχουν την ίδια περίοδο ή συχνότητα. Συνήθως, η μετατόπιση φάσης εκφράζεται σε γωνία, η οποία μπορεί να μετρηθεί σε μοίρες ή ακτίνες και η γωνία μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. Για παράδειγμα, μια μετατόπιση φάσης +90 μοιρών είναι το ένα τέταρτο ενός πλήρους κύκλου. Σε αυτήν την περίπτωση, το δεύτερο κύμα οδηγεί το πρώτο κατά 90 μοίρες. Μπορείτε να υπολογίσετε τη μετατόπιση φάσης χρησιμοποιώντας τη συχνότητα των κυμάτων και τη χρονική καθυστέρηση μεταξύ τους.

Στα μαθηματικά, η τριγωνομετρική συνάρτηση ημιτονοειδούς παράγει ένα ομαλό γράφημα σε σχήμα κύματος που περιστρέφεται μεταξύ μέγιστης και ελάχιστης τιμής, επαναλαμβάνοντας κάθε 360 μοίρες ή ακτίνια 2 π. Σε μηδέν βαθμούς, η συνάρτηση έχει τιμή μηδέν. Σε 90 μοίρες, φτάνει στη μέγιστη θετική τιμή. Στις 180 μοίρες, στρέφεται προς τα κάτω προς το μηδέν. Στις 270 μοίρες, η συνάρτηση βρίσκεται στη μέγιστη αρνητική τιμή της και στους 360, επιστρέφει στο μηδέν, ολοκληρώνοντας έναν πλήρη κύκλο. Οι γωνίες μεγαλύτερες από 360 επαναλαμβάνουν απλώς τον προηγούμενο κύκλο. Ένα ημιτονοειδές κύμα με μετατόπιση φάσης ξεκινά και τελειώνει σε τιμή διαφορετική από το μηδέν, αν και μοιάζει με ένα «τυπικό» ημιτονοειδές κύμα από κάθε άλλη άποψη.

Ο υπολογισμός της μετατόπισης φάσης περιλαμβάνει τη σύγκριση δύο κυμάτων, και μέρος αυτής της σύγκρισης είναι η επιλογή ποιο κύμα είναι «πρώτο» και ποιο είναι "δεύτερος." Στα ηλεκτρονικά, το δεύτερο κύμα είναι συνήθως η έξοδος ενός ενισχυτή ή άλλης συσκευής, και το πρώτο κύμα είναι το εισαγωγή. Στα μαθηματικά, το πρώτο κύμα μπορεί να είναι μια αρχική συνάρτηση και το δεύτερο μια μεταγενέστερη ή δευτερεύουσα συνάρτηση. Για παράδειγμα, η πρώτη συνάρτηση μπορεί να είναι y = sin (x) και η δεύτερη συνάρτηση μπορεί να είναι y = cos (x). Η σειρά των κυμάτων δεν επηρεάζει την απόλυτη τιμή της μετατόπισης φάσης, αλλά καθορίζει εάν η μετατόπιση είναι θετική ή αρνητική.

Κατά τη σύγκριση των δύο κυμάτων, τακτοποιήστε τα έτσι ώστε να διαβάζουν αριστερά προς τα δεξιά χρησιμοποιώντας την ίδια γωνία άξονα ή μονάδες χρόνου. Για παράδειγμα, το γράφημα και για τα δύο μπορεί να ξεκινήσει στα 0 δευτερόλεπτα. Βρείτε μια κορυφή στο δεύτερο κύμα και βρείτε την αντίστοιχη κορυφή στο πρώτο. Όταν αναζητάτε μια αντίστοιχη κορυφή, μείνετε σε έναν πλήρη κύκλο, διαφορετικά το αποτέλεσμα της διαφοράς φάσης θα είναι λανθασμένο. Σημειώστε τις τιμές του άξονα x και για τις δύο κορυφές και μετά αφαιρέστε τις για να βρείτε τη διαφορά. Για παράδειγμα, εάν το δεύτερο κύμα κορυφώνεται στα 0,002 δευτερόλεπτα και το πρώτο κορυφώνεται στα 0,001 δευτερόλεπτα, τότε η διαφορά είναι 0,001 - 0,002 = -0,001 δευτερόλεπτα.

Για να υπολογίσετε τη μετατόπιση φάσης, χρειάζεστε τη συχνότητα και την περίοδο των κυμάτων. Για παράδειγμα, ένας ηλεκτρονικός ταλαντωτής μπορεί να παράγει ημιτονοειδή κύματα σε συχνότητα 100 Hz. Διαίρεση του Η συχνότητα σε 1 δίνει την περίοδο ή τη διάρκεια κάθε κύκλου, έτσι το 1/100 δίνει μια περίοδο 0,01 δευτερόλεπτα. Η εξίσωση μετατόπισης φάσης είναι ps = 360 * td / p, όπου ps είναι η μετατόπιση φάσης σε μοίρες, το td είναι η χρονική διαφορά μεταξύ κυμάτων και το p είναι η περίοδος κυμάτων. Συνεχίζοντας το παράδειγμα, το 360 * -0,001 / 0,01 δίνει μετατόπιση φάσης -36 μοιρών. Επειδή το αποτέλεσμα είναι αρνητικός αριθμός, η μετατόπιση φάσης είναι επίσης αρνητική. το δεύτερο κύμα υστερεί πίσω από το πρώτο κατά 36 μοίρες. Για διαφορά φάσης στα ακτίνια, χρησιμοποιήστε 2 * pi * td / p; στο παράδειγμά μας, αυτό θα ήταν 6,28 * -.001 / .01 ή -.628 ακτίνια.