Режим X-Y

Режим "X-Y" - специализированный двухканальный режим работы осциллографа, при котором сигнал одного из каналов используется для отклонения луча по горизонтальной оси "X", а сигнал второго канала для его отклонения по вертикальной оси "Y". Режим "X-Y" позволяет отображать на экране прибора зависимость одного физического процесса (сигнал "Y") от другого (сигнал "X"). Например, зависимось давления газа в фиксированном объеме от температуды этого газа. Для этого необходимо преобразовать сигналы обоих процессов в соотвествующие сигналы напряжения для подачи их на входы осциллографа. Простейшим примером использования данного режима в измерительной технике является измерение отношения параметров синусоидальных сигналов двух генераторов с помощью фигур Лиссажу. По форме этих фигур можно определить соотношение частот сигналов, их амплитуд и фазовый сдвиг одного сигнала относительно другого.

Рассмотрим режим X-Y на примере работы цифрового осциллографа Актаком АОС-5302 с широкоформатным экраном.

В простейшем случае равенства частот сигналов обоих каналов фигуры Лиссажу представляют собой эллипсы, которые при разности фаз 0 или π вырождаются в отрезки прямых. Если амплитуды сигналов одинаковые, то угол наклона этих фигур относительно координатной оси составляет 45 градусов

Если, например, разность фаз составляет π/2, то при равенстве амплитуд отрезки превращаются в окружность.

Если фазы сигналов не совпадают, то на экране осциллографа наблюдается эллипс. На скриншоте ниже разность фаз сигналов в канале 1 и канале 2 составляет 10 градусов

Угол наклона эллипса может дать информацию и об амплитуде сигналов по каждому каналу. Так на скриншоте ниже приведен пример, когда разность фаз между сигналами по каждому каналу составляет 10 градусов, а амплитуды различаются в 2 раза

Когда частоты близки, но не равны, то фигура Лиссажу на экране осциллографа вращается из-за непрерывного изменения фазового сдвига. Период вращения является обратной величиной к разности частот. Например, если период оборота равен 5 с, то разница частот сигналов между каналами составляет 0,2 Гц.

Режим X-Y также можно использовать для анализа кратных частот. Пример, когда частоты сигналов канала 1 и канала 2 отличаются в 2 раза, а разность фаз составляет 0 градусов приведен ниже.

Аналогично, когда частоты сигналов канала 1 и канала 2 отличаются в 3 раза при разности фаз 0 градусов.

Ниже приведены анимированные примеры фигур Лиссажу для случая, когда амлитуды и частоты сигналов равны и меняется только фазовый сдвиг. При этом фигура имеет вид элипса, меняющего свою форму от прямой линии при фазовых сдвигах, равных 0 и 180 град до окружности при фазовом сдвиге, равном 90 и 270 град.

 

А также для случая, когда амплитуды равны, а частоты сигналов отличаются в два раза и также меняется только фазовый сдвиг.

При других соотношениях частот форма фигуры будет другая и по ней можно определить это соотношение.