Осцилографічний метод
Вимірювання фазового зсуву осцилографічним методом можна реалізувати способами лінійної, синусоїдальної та кругової розгорток. Обмежимося розглядом перших двох способів, як найпоширеніших.
Спосіб лінійної розгортки. У канали вертикального відхилення двопроменевого або двоканального осцилографа подають напруги та ; генератор розгортки осцилографа включений. Зрівнюють амплітуди обох напруг. Осцилограма матиме вигляд. Фазовий зсув обчислюють за формулою (1), підставляючи виміряні довжини відрізківlі ∆l, відповідні Т і ∆T.
де В і А - максимальні відхилення по вертикалі та горизонталі відповідно.
Поклавши х = 0, отримаємо вертикальний відрізок у0 = sin; поклавши у=0 отримаємо горизонтальний відрізок х0 = A sin φ. Звідси: sin φ = ± у0/В = ± х0/А. Перед виміром зручно зрівняти максимальні відхилення по вертикалі та по горизонталі (А = В); тоді у0 = х0. Для обчислення фазового зсуву вимірюють по осцилограмі відрізані на координатних осях відрізки 2х0 або 2у0 і сторону прямокутника 2А або 2В, який вписаний еліпс:
(4)
Спосіб синусоїдальної розгортки не дозволяє визначити фазовий зсув однозначно. Коли осі еліпса збігаються з осями координат, фазовий зсув φ дорівнює 90 або 270°. Якщо велика вісь еліпса розташовується в першому і третьому квадрантах, то фазовий зсув 0 або 330°. Ввели додатково +90 °. Якщо осцилограма залишилася в колишніх квадрантах, то = 330 °;якщо перемістилася на другий і четвертий, то φ=30°. Осцилографічний метод не вимагає жодних додаткових приладів і простий за ідеєю. Однак він є непрямим, вимагає лінійних вимірювань і обчислень, що призводить до значних похибок. Загальна похибка складається з випадкових похибок - вимірювання довжин відрізків, суміщення сліду променя з лініями масштабної сітки та кінцевого значення діаметра світлової плями на екрані осцилографа, та систематично-інструментальної та методичної. Інструментальна похибка виникає з допомогою наявності власних фазових зрушень на каналах осцилографа. Методична похибка пов'язана з наявністю гармонік у досліджуваних напругах.
Похибка вимірювання відрізківlможна зменшити ретельним фокусуванням променя при малій яскравості та застосуванням осцилографа з електронно-променевою трубкою, в якій масштабна сітка нанесена на внутрішню поверхню екрана. Фазовий зсув в каналах осцилографа легко виявити, подавши одну і ту ж напругу на обидва входи осцилографа. У разі відсутності фазового зсуву на екрані з'явиться пряма лінія. Якщо з'являється еліпс, потрібно виміряти значення фазового зсуву за формулою (4) і внести в результат вимірювання відповідну поправку. Якщо виправлення точно визначити не вдається, то похибку можна виключити шляхом компенсації. Для цього потрібно виконати два виміри: перший - як завжди, а другий - подавши досліджувані напруги на протилежні входи осцилографа. В результаті першого виміру отримаємо φ1 = φ +∆φ, де ∆φ — невідомий фазовий зсув у каналах осцилографа. В результаті другого отримаємо φ2 = (360 ° - φ) + ∆φ. З різниці φ2 - φ1 = 360 ° - 2φ знаходимо шуканий фазовий зсув φ = 180 ° - [(φ2 - φ1) / 2].