一、定义

　　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。

　　例如两个正弦电压为和 ，则相位差为：

二、原理

　　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，那么交流电压和电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。

三、分析

　　如果θ₁₂=0，称u₁（t）与u₂（t）同相，如图1所示，这时两个正弦量同时达到正的最大值，也同时达到零；

     

        图1                   图2                 图3

　　如果θ₁₂>0，称u₁（t）超前，或称u₂（t）滞后。假设θ₁>0, θ₂<0,，如图2所示；

　　如果θ₁₂=±π，称u₁（t） 与u₂（t） 反相，如图3所示；

四、测量

　　两同周期正弦电量对应点间角度差值的测量。此两正弦电量可以同为电压、电流，或一为电压、一为电流等。对应点常取正弦电量由负到正的过零点，相当于正弦电量函数的初相角。相位差的单位是度或弧度，正、负号表示领先或滞后关系

　　待测相位差的正弦电量的频率范围很广，因此采用的测量方法和仪器一般随频率的高低来选择。常用的方法是直接法和间接法。

1、直接法：

　　使用专用的仪表如指针式相位表、数字相位表，或采用阴级示波器来测量相位差。采用阴极示波器时，将两同频正弦电压信号分别加到示波器的X、Y轴，得到如图4所示的椭圆图形,则两正弦电压之间的相位差∮＝arcsin(b/α)。这一方法不能判断两信号哪一个领先或滞后，并且在∮值接近零时，椭圆也退化接近成为一条直线，即b值很小,所以∮值很难测准。

  

         图4                        图5

2、间接法：

　　通常采用三电压表法。一般要求两电压信号有一公共点（设为a点），当分别测出两信号电压Uab、Uca,以及两电压的差值Ubc后,可画出如图5所示的电压三角形。按余弦定理，两信号电压间的相位差：

　　目前新型的电参量测试仪可对两路信号进行同步交流采样，对采样样本进行傅里叶变换求取单个信号的基波相位，两者相减即可得到相位差，典型的测量设备有AnyWay的WP4000变频功率分析仪。

图.傅里叶变换计算相位差WP4000变频功率分析仪波形及相位差界面

　　图中，Φ1-Φ2即为Ia2与Ic2的相位差。

 

　　作者：量值溯源

　　单位：湖南银河电气有限公司(www.vfe.cc)

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