Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente les méthodes les plus couramment utilisées pour la mesure de déphasage entre signaux électriques. Les méthodes classiques y sont décrites, notamment celles basées sur l'utilisation d'un oscilloscope, puis une large place est consacrée aux méthodes, apparues plus récemment, mettant en oeuvre des techniques numériques. La mesure de déphasage entre signaux noyés dans le bruit y est également abordée. Pour terminer, l'article se consacre aux circuits déphaseurs, aux générateurs de signaux déphasés, ainsi qu'aux moyens de validation de ces derniers.
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This paper presents the most common methods used for phase measurement in the field of electricity. The most classical methods are described including those based on the use of a scope, then a large part is devoted to more recently appeared methods implementing digital techniques. Phase shift measurement between signals lost in noise is also discussed. The last part of the paper is devoted to phase shifters, phase shifted signals sources and validating means.
Auteur(s)
-
André POLETAEFF : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Chargé d’études et de recherches en métrologie basses fréquences au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)
INTRODUCTION
Le besoin de connaître le déphasage entre deux phénomènes peut apparaître dès que ceux-ci présentent un caractère de périodicité dans le temps. Cette notion de déphasage est donc très générale et peut faire l’objet de mesures dans des domaines de la physique aussi variés que l’électricité, l’électronique, l’optique, la mécanique, l’acoustique... pour n’en citer que quelques-uns. Les méthodes utilisées pour étudier ou mesurer ces déphasages sont généralement spécifiques au domaine concerné. Néanmoins, il est souvent possible de transformer, au moyen de capteurs appropriés, des signaux de nature quelconque en signaux électriques. Dans ce cas, le problème est ramené à une mesure de déphasage entre signaux électriques.
Le présent article se limite strictement aux mesures de déphasage dans le domaine électrique. La notion de déphasage y est précisée ainsi que les conditions auxquelles doivent satisfaire les signaux pour qu’une telle mesure ait un sens.
Les méthodes les plus anciennes sont basées essentiellement sur des procédés purement analogiques. L’oscilloscope, notamment, est un outil parfaitement bien adapté lorsque les incertitudes recherchées restent de l’ordre de quelques degrés. Les procédés de mesure sont en effet très simples et un tel matériel est disponible dans la plupart des laboratoires.
Les méthodes numériques ont ensuite fait progressivement leur apparition. Les premières applications aux mesures de déphasage étaient basées sur le comptage d’impulsions. Avec le développement des composants électroniques tels les échantillonneurs bloqueurs et les convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique, et surtout avec l’accroissement rapide de leurs performances, les méthodes par échantillonnage sont actuellement de plus en plus utilisées. Celles-ci rendent possible l’acquisition des signaux au moyen d’équipements standard (voltmètres numériques à échantillonnage équipés d’une interface informatique), puis l’accès à l’information recherchée au moyen d’un logiciel de traitement des données acquises spécifique à l’application.
Des méthodes, aussi bien analogiques que numériques, peuvent par ailleurs être utilisées pour la mesure de déphasage entre signaux dans un environnement très bruité. Celles-ci font généralement appel à des techniques de détection synchrone.
Enfin, des méthodes de déphasage et de génération de signaux déphasés, avec les moyens de validation associés, sont présentés dans cet article.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
state of the art | Phase | electronics | electicity
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1979 par TRAN-TIEN LANG
- Version archivée 2 de oct. 1993 par Lang TRAN ‐TIEN
DOI (Digital Object Identifier)
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Mesure de déphasage de signaux très bruités : utilisation d’un détecteur synchrone5. Phasemètres numériques
5.1 Phasemètres numériques basés sur la mesure du décalage temporel entre les signaux
5.1.1 Principe de fonctionnement
Les signaux dont on cherche à déterminer le déphasage sont traités dans un premier temps par une méthode analogue à l’une de celles décrites au chapitre précédent, le but étant de créer un signal logique S passant à l’état haut au moment du passage par zéro de l’onde ascendante de l’un des signaux d’entrée et dont le retour à l’état bas est commandé par le passage à zéro de l’onde ascendante de l’autre signal d’entrée (voir figure 15). Pendant que le signal S est à l’état haut, un compteur enregistre les impulsions délivrées par une horloge. Soient N le nombre d’impulsions enregistrées et f la fréquence du signal d’horloge. La durée t0 de l’état haut du signal S (égal au décalage temporel entre les signaux d’entrée) est ainsi égal à
. Si T est la période des signaux d’entrée, le déphasage φ entre eux, exprimé en degrés, est alors donné par
(
étant leur fréquence).
Ce principe est particulièrement bien adapté aux mesures de déphasage entre signaux de basse fréquence. En effet, un nombre donné d’impulsions correspond à un déphasage d’autant plus petit que la fréquence des signaux est basse. Autrement dit, plus cette fréquence est basse et plus la résolution sur le déphasage est élevée. Par exemple, si la fréquence d’horloge est de 10 MHz, la résolution sur la mesure de déphasage entre signaux de fréquence...
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Phasemètres numériques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NEY (G.) - Cours de mesures électroniques - École supérieure d’électricité (1974).
-
(2) - AZENCOT (J.), PROST (R.) - Phasemètre large bande à détection synchrone utilisant une ligne à retard comme étalon de temps - Onde électrique (F) 55, n° 6, pp. 341-346 (1975).
-
(3) - HILLS (M.T.) - * - . – Measurement of small phase change with the aid of an oscilloscope with a differential input (Mesure de faible variation de phase à l’aide d’un oscilloscope à entrée différentielle). Electronic Letters (GB), p. 0267 (Juin 1967).
-
(4) - HAUG (A.) - * - . – Phase measurement. Digital methods (Mesure de phase. Méthode numériques). Elektrotech. Z. (ETZ-B) (D) 25, n° 11 (5 juin 1973).
-
(5) - MANCEAU (J.), BLANC (I.), BOUNOUH (A.), DELAUNAY (R.) - Application des méthodes d’échantillonnage aux mesures des déphasages pour des fréquences de 20 Hz à 20 kHz - Revue Française de Métrologie,...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Clarke-Hess :
Powertek :
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) :
HAUT DE PAGE
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