Mikä on vektorinen impedanssimittari?

Mikä on vektoriimpedanssimittari?

Vektoriimpedanssimittarin määritelmä

Vektoriimpedanssimittari on laite, joka mitataan impedanssin amplitudin ja vaihekulman vaihtovirtapiireissä.

Amplitudin ja vaihekulman mittaaminen

Se määrittää impedanssin napakoordinaattimuodossa arvioimalla jännitteiden pudotusta vastuissa ja tuntemattomissa impedansseissa.

Yhtäsuuri jännitetepudotusmenetelmä

Tämä menetelmä varmistaa yhtä suuren jännitteiden pudotuksen muuttuvassa vastuksessa ja tuntemattomassa impedanssissa löytääkseen impedanssin arvon.

Tässä on käytetty kaksi vastusta, joilla on sama vastusarvo. Jännitteiden pudotus RAB:n yli on EAB ja RBC:n yli EBC. Molemmat arvot ovat samat ja ne ovat puolet syöttöjännitteen (EAC) arvosta.

Muuttuva standardivastus (RST) on kytketty sarjaan impedanssin (ZX) kanssa, jonka arvoa on saavutettava.Yhtäsuuri jännitetepudotusmenetelmä käytetään tuntemattoman impedanssin magnitudin määrittämiseen.

Tämä tapahtuu saavuttamalla yhtä suuret jännitteiden pudotukset muuttuvassa vastuksessa ja impedanssissa (EAD = ECD) ja arvioiden kalibroitu standaarivastus (tässä se on RST), joka on myös tarpeellinen tämän ehdon saavuttamiseksi.

Impedanssin vaihekulma (θ) voidaan saada BD:n yli olevasta jännitteen lukemuksesta. Tässä se on EBD.Mittarin viilahdus vaihtelee yhdistetyn tuntemattoman impedanssin Q-tekijän (laadun tekijän) mukaan.

Tyhjiötulppajännitmittari (VTVM) lukee vaihtovirtajännitteen 0V:stä sen maksimiarvoon. Kun jännitteen lukema on nolla, Q-arvo on nolla, ja vaihekulma on 0 astetta.Kun jännitteen lukema saavuttaa maksimiarvonsa, Q-arvo on ääretön, ja vaihekulma on 90°.

Kulma EAB:n ja EAD:n välillä on θ/2 (puolet tuntemattoman impedanssin vaihekulmasta). Tämä johtuu siitä, että EAD = EDC.

Tiedämme, että jännitteen pudotus A:n ja B:n välillä (EAB) on puolet jännitteen pudotuksesta A:n ja C:n välillä (EAC, joka on syöttöjännite). Voltmetrin lukema EDB voidaan näin saada θ/2:n avulla. Näin voidaan määrittää θ (vaihekulma). Vektoridiagrammi on näkyvissä alla.

Ensimmäisen approksimaation saamiseksi impedanssin magnitudille ja vaihekulmalle tämä menetelmä on suosittu. Tarkemmalle mittaukselle käytetään kaupallista vektoriimpedanssimittaria.

Kaupallinen vektoriimpedanssimittari

Kaupallinen vektoriimpedanssimittari mittailee impedanssia suoraan napakoordinaattimuodossa, käyttäen yhtä ohjausta sekä vaihekulman että magnitudin löytämiseen.

Tätä menetelmää voidaan käyttää missä tahansa vastuksen (R), kapasitanssin (C) ja induktanssin (L) yhdistelmien määrittämiseen. Lisäksi se voi mitata kompleksisia impedansseja eikä pelkästään puhtaita elementtejä (C, L tai R).

Perinteisissä silta-piireissä esiintyvä haittapuoli, kuten liian moniakin peräkkäisiä säädöksiä, on poistettu tässä. Impedanssin mittausranga on 0.5–100 000 Ω taajuuden alueella 30 Hz–40 kHz, kun ulkoinen oskillaattori toimii syöttölähteenä.

Sisäisesti mittari tuottaa taajuudet 1 kHz, 400 Hz tai 60 Hz, ja ulkoisesti enintään 20 kHz. Se mittailee impedanssia ±1 % tarkkuudella magnitudille ja ±2 % tarkkuudella vaihekulmalle.

Piiri, jossa mitataan impedanssin magnitudia, on näkyvissä alla.

Tässä magnitudin mittaamiseen RX on muuttuva vastus, jota voidaan muuttaa kalibroidulla impedanssiluukulla.

Muuttuvan vastuksen ja tuntemattoman impedanssin (ZX) jännitteiden pudotukset tehdään yhtä suuriksi säätämällä tätä luukkua. Jokainen jännitteen pudotus on vahvistettu kahdella tasapainottamalla vahvistimella.

Tämä annetaan sitten kaksisuuntaisen suorituksen yhteydessä. Tässä suorituksen tulosten aritmeettinen summa on nolla, ja tämä näytetään nollalukemana mittarissa. Näin tuntematon impedanssi voidaan saada suoraan muuttuvan vastuksen luukulta.

Seuraavaksi näemme, miten vaihekulma saadaan tässä mittarissa. Ensiksi kytkin asetetaan kalibrointiasentoon, ja injisoitu jännite kalibroidaan.Tämä tehdään asettamalla se saamaan täysjänteen viilahduksen VTVM:ssä tai mittarissa.

Sen jälkeen toimintakytkin asetetaan vaiheasentoon. Tässä tilassa toimintakytkin tekee tasapainotetun vahvistimen tuloksen rinnakkaiseksi ennen suorituksen eteen.

Nyt AC-volttioiden summa, jotka tulevat vahvistimista, on ehdottomasti funktio vahvistimissa olevien AC-volttioiden vektoriesityksen erotuksen funktiosta.

Tämän vektoriesityksen erotuksen vuoksi suoritettu jännite näytetään mittarissa tai DC VTVM:ssä. Tämä on itse asiassa mittaus tuntemattoman impedanssin ja muuttuvan vastuksen välisen jännitteen pudotuksen välisestä vaihekulmasta.

Nämä jännitteen pudotukset ovat samat suuruudeltaan, mutta vaihe on erilainen. Siksi vaihekulma saadaan suoraan tämän laitteen lukemasta.Laadun tekijä ja hukkutekijä voidaan myös laskea tästä vaihekulmasta, jos niitä tarvitaan.

Piirikaavio vaihekulman (θ) mittaamiseksi on näkyvissä alla.

Sovellukset ja edut

Käytetään kompleksisten impedanssien mittaamiseen ja yksinkertaistaa prosessia poistamalla tarve useille säädöksille.