相位差和相移理论知识概括

周期性波形的波粒的位置称为波形的“相位”。一个波形的一个完整周期的完整相位是360°。

当两个或多个相同频率的波在介质中干扰或在同一路径上传播时，波的“相位”在产生所需输出方面起着重要作用，而其中不会出现任何噪声。

相位也可以定义为“两个波相对于彼此的相对位移”。

相位也可以用弧度和度数表示。1 弧度 = 57.3 度。

相位差

正弦波的相位差可以定义为“一个波领先或落后于另一波的时间间隔”，相位差不是一个波的特性，而是两个或多个波的相对特性。这也称为“相位角”或“相位偏移”。

由希腊字母 Phi (Φ) 表示的相位差。波形的完整相位可以定义为 2π 弧度或 360 度。

超前相位意味着，一个波形领先于另一个具有相同频率的波，滞后相位意味着，一个波形落后于另一个具有相同频率的波。

相位正交：当两个波之间的相位差为 90 0时（可能是 = + 90 0或 – 90 0），则称这些波处于“相位正交”状态。

相位相反：当两个波之间的相位差为 180 0（可能是 = + 180 0或 – 180 0）时，则称这些波处于“相位相反”。

要清楚地理解这个概念，请观察下图。

波形的时间间隔和相位彼此成反比。它的意思是

t deg = 1 / (360 f ) (度)

t rad = 1 / (6.28 f ) (弧度)

其中 f 是波形的频率，t 是时间周期。

例如，如果两个正弦波具有相同的频率并且具有 π/2 弧度的相移，则波的相位可以定义为 (nπ + 1) 和 nπ 弧度。

波形的相移也可以用时间段 (T) 来表示。例如 + 6ms 和 – 7ms 等。

相位差方程

使用波形的最大电压或幅度，正弦波形的相位差可以用下面的公式表示，

A (t) = Amax ×sin(ωt±Ø)

其中：

Amax 是测量正弦波的幅度

ωt 是角速度（弧度/秒）

Φ 是相位角。（弧度或度数）

如果 Φ < 0，则称波的相位角为负相位。类似地，如果 Φ > 0，则称波的相位角处于正相位。

正弦波形的相位关系

每个交流波形都有其电流、电压和频率。如果两个波形的电压和角速度相同，那么它们的相位在任何时刻也是相同的。

在上图中，可以看到三个波分别从坐标轴的原点开始，在坐标轴的原点超前和在坐标轴的原点滞后。

波形相位差

异相

当交变波形具有相同频率但不同相位时，它们被称为“异相”。对于异相波，相位差不为零。观察下图，它描述了两个正弦波的异相概念。对于同相波形，延迟是波长数量的分数，如 1/2、2/3、3/5……等。

在上图中，波浪“B”领先 90 0 (Φ = 90 0 ) 到达波浪“A”。所以我们可以说这两个波是异相的。

对于异相波，有两个条件，它们是：

1.领先阶段

2. 滞后阶段

领先阶段

当相同频率的两个波形沿同一轴传播并且一个波形领先于另一个波形时，则称为“超前相位波”。

超前相位波形的电流和电压方程为

电压 (Vt) = Vm sin ωt

电流 (it) = Im sin (ωt – Φ)

其中 Φ 是超前相位角。

滞后阶段

当相同频率的两个波形沿同一轴传播并且一个波形落后于另一个波形时，则称为“滞后相位波”。

超前相位波形的电压和电流方程为

电压 (Vt) = Vm sin ωt

电流 (it) = Im sin (ωt + Φ)

其中 Φ 为滞后相位角。

IN 相位正弦波形

当两个交替波的相位差为零时，这些波被称为“同相”。当两个波形具有相同的频率和相同的相位时，就会发生这种情况。对于同相波形，延迟是整数个波长，如 0、1、2、3…… 同相波形如下图所示。

上图中的波形具有不同的幅度（最大电压），但它们具有相同的频率。

例如：如果两个正弦波 A 和 B 异相并且相位差为 25 0，那么我们可以将波之间的关系解释为

浪“A”领先浪“B”25 0或浪“B”落后浪“A”25 0。所以这些波形的电流和电压也随着异相波形的相移而变化。

电压和电流与 R、L、C 的相位关系

RLC电路也称为“谐振电路”。下面解释电阻器、电容器和电感器相对于相位的电压和电流行为。

电阻器：在电阻器中，电流和电压同相。因此它们之间的相位差被测量为 0。
电容器：在电容器中，电流和电压不同相，电流超前电压90 0。因此电容器中电流和电压之间的相位差被测量为 90 0。
电感器：在电感器中，电流和电压也不在同一相位。电压超前电流90 0，因此电容器中电压和电流的相位差为90 0。这与电容器的性质完全相反。

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