Какво е векторен импедансметър?

Какво е векторен импедансен метър?

Определение на векторния импедансен метър

Векторният импедансен метър се дефинира като устройство, което измерва както амплитудата, така и фазовия ъгъл на импеданса в алтернативни вериги.

Измерване на амплитудата и фазовия ъгъл

Той определя импеданса в полярен вид, като оценява напреженията върху резисторите и неизвестните импеданси.

Метод на равни отклонения

Този метод осигурява равни напрежения върху променлив резистор и неизвестния импеданс, за да се намери стойността на импеданса.

Тук се инкорпорират два резистора с равни стойности на съпротивление. Напрежението върху RAB е EAB, а това върху RBC е EBC. Двете стойности са еднакви и са равни на половината от стойността на входното напрежение (EAC).

Променлива стандартна съпротива (RST) е свързана в поред с импеданса (ZX), чиято стойност трябва да бъде получена.Методът на равни отклонения се използва за определяне на големината на неизвестния импеданс.

Това се постига чрез равни напрежения върху променливия резистор и импеданса (EAD = ECD) и оценяване на калибрираната стандартна съпротива (тук тя е RST), което е необходимо за постигане на това състояние.

Фазовият ъгъл на импеданса (θ) може да бъде получен от четенето на напрежението върху BD. Тук това е EBD.Отклонението на метъра ще варира в съответствие с фактора на качество (Q) на свързания неизвестен импеданс.

Вакуумният лампов волтметър (VTVM) чете AC напрежение от 0V до максималната му стойност. Когато четенето на напрежението е нула, стойността на Q е нула, а фазовият ъгъл е 0 градуса.Когато четенето на напрежението достигне максималната стойност, стойността на Q ще бъде безкрайна, а фазовият ъгъл ще бъде 90o.

Ъгълът между EAB и EAD ще бъде равен на θ/2 (половина от фазовия ъгъл на неизвестния импеданс). Това е така, защото EAD = EDC.

Знаем, че напрежението между A и B (EAB) ще бъде равно на половината от напрежението между A и C (EAC, което е входното напрежение). Четенето на волтметъра, EDB, може да бъде получено в термини на θ/2. Следователно, θ (фазовият ъгъл) може да бъде определен. Векторният диаграм е показан по-долу.

За получаване на първото приближение на големината и фазовия ъгъл на импеданса, този метод е предпочитан. За постигане на по-голяма точност в измерването се предпочита комерсиалният векторен импедансен метър.

Комерсиален векторен импедансен метър

Комерсиалният векторен импедансен метър измерва импеданса директно в полярен вид, използвайки един контрол, за да намери както фазовия ъгъл, така и големината.

Този метод може да се използва за определяне на всяка комбинация от съпротивление (R), капацитет (C) и индуктивност (L). Освен това, той може да измерва комплексни импеданси, вместо чисти елементи (C, L или R).

Основната недостатъчност на конвенционалните мостови вериги, като твърде много последователни регулировки, е елиминирана тук. Обхватът на измерванията на импеданса е от 0,5 до 100,000Ω в обхвата на честоти от 30 Hz до 40 kHz, когато се използва външен осцилатор за подаване на напрежение.

Вътрешно, метърът генерира честоти от 1 kHz, 400 Hz или 60 Hz, и външно до 20 kHz. Измерва импеданса с точност ±1% за големината и ±2% за фазовия ъгъл.

Схемата за измерване на големината на импеданса е показана по-долу.

Тук, за измерване на големината, RX е променлив резистор и може да бъде променен с калибриращ дискал за импеданс.

Напреженията върху както променливия резистор, така и неизвестния импеданс (ZX) се правят равни чрез регулиране на този дискал. Всяко напрежение се усилва чрез използването на две модула на балансиращи усилители.

Това се предава на секцията на свързания двоен выпрямител. В тази, аритметичната сума на изходите на выпрямителя може да бъде получена като нула и това се показва като нулево четене в указателния метър. Така, неизвестният импеданс може да бъде получен директно от дискала на променливия резистор.

След това, можем да видим как фазовият ъгъл се получава в този метър. Първо, ключът се задава в позиция за калибрация и се калибрира въведеното напрежение.Това се прави, като се зададе за получаване на пълно-шкалово отклонение в VTVM или указателния метър.

След това, функционалният ключ се задава в позиция за фаза. В това състояние, функционалният ключ ще направи изхода на балансиращия усилител паралелен, преди да отиде на выпрямяване.

Сега, сумата от AC напреженията, които идват от усилителите, е определено функция на векторната разлика между AC напреженията на усилителите.

Напрежението, което е выпрямено в резултат на тази векторна разлика, се показва в указателния метър или DC VTVM. Това всъщност е мярка за фазовия ъгъл между напрежението върху неизвестния импеданс и променливия резистор.

Тези напрежения ще бъдат еднакви по големина, но фазата е различна. Следователно, фазовият ъгъл се получава чрез директно четене от този инструмент.Факторът на качество и факторът на разсейване също могат да бъдат изчислени от този фазов ъгъл, ако е необходимо.

Схемата за измерване на фазовия ъгъл (θ) е показана по-долу.

Приложения и ползи

Използва се за измерване на комплексни импеданси и опростява процеса, като елиминира необходимостта от множество регулировки.