Que é o Vector Impedance Meter?

Que é o Vector Impedance Meter?

Definición do Vector Impedance Meter

Un vector impedance meter define-se como un dispositivo que mide tanto a amplitud como o ángulo de fase da impedancia en circuitos AC.

Medida da Amplitud e do Ángulo de Fase

Determina a impedancia en forma polar avaliando as caídas de tensión a través de resistencias e impedancias descoñecidas.

Método de Deflexión Iguais

Este método asegura caídas de tensión iguais a través dun resistor variable e a impedancia descoñecida para atopar o valor da impedancia.

Incorpóranse dous resistores con valores de resistencia iguais. A caída de tensión a través de RAB é EAB e a de RBC é EBC. Ambos os valores son os mesmos e igualan a metade do valor da tensión de entrada (EAC).

Conecta-se unha resistencia estándar variable (RST) en serie coa impedancia (ZX) cuxo valor hai que obter.O método de deflexión iguais úsase para a determinación da magnitude da impedancia descoñecida.

Isto lográselle conseguindo caídas de tensión iguais a través do resistor variable e a impedancia (EAD = ECD) e avaliando a resistencia estándar calibrada (aquí é RST) que tamén é necesaria para conseguir esta condición.

O ángulo de fase da impedancia (θ) pode adquirirse tomando a lectura de tensión a través de BD. Aquí é EBD.A deflexión do medidor variará de acordo co factor Q (factor de calidade) da impedancia descoñecida conectada.

O Vacuum Tube Voltmeter (VTVM) lée a tensión AC desde 0V ata o seu valor máximo. Cando a lectura de tensión é cero, o valor de Q é cero, e o ángulo de fase é 0 graos.Cando a lectura de tensión alcanza o valor máximo, o valor de Q será infinito e o ángulo de fase será 90o.

O ángulo entre EAB e EAD será igual a θ/2 (a metade do ángulo de fase da impedancia descoñecida). Isto é porque EAD = EDC.

Sabemos que a tensión entre A e B (EAB) será igual a metade da tensión entre A e C (EAC que é a tensión de entrada). A lectura do voltímetro, EDB, pode obterse en función de θ/2. Polo tanto, θ (ángulo de fase) pode determinarse. O diagrama vectorial móstrase abaixo.

Para obter a primeira aproximación da magnitude e do ángulo de fase da impedancia, preférese este método. Para lograr maior precisión na medida, preférese o vector impedance meter comercial.

Vector Impedance Meter Comercial

Un vector impedance meter comercial mide a impedancia directamente en forma polar, usando un control para atopar tanto o ángulo de fase como a magnitude.

Este método pode usarse para determinar calquera combinación de resistencia (R), capacitancia (C) e inductancia (L). Ademais, pode medir impedancias complexas en lugar de elementos puros (C, L ou R).

A principal desvantaxe nos circuitos de ponte convencionais, como o gran número de axustes consecutivos, elimínase aquí. O rango de medidas de impedancia é de 0,5 a 100.000Ω no rango de frecuencia de 30 Hz a 40 kHz cando se usa un oscilador externo para dar a alimentación.

Internamente, o medidor xera frecuencias de 1 kHz, 400 Hz ou 60 Hz, e externamente ata 20 kHz. Mide a impedancia con unha precisión de ±1% para a magnitude e ±2% para o ángulo de fase.

O circuito para a medida da magnitude da impedancia móstrase abaixo.

Aquí, para a medida da magnitude, RX é o resistor variable e pode alterarse co dial de impedancia calibrado.

As caídas de tensión do resistor variable e a impedancia descoñecida (ZX) fánse iguais axustando este dial. Cada caída de tensión fácese amplificar usando dous módulos de amplificadores equilibados.

Isto dénse entón á sección do rectificador dual conectado. Neste, a suma aritmética das saídas do rectificador pode obterse como cero e isto móstrase como a lectura nula no medidor indicador. Polo tanto, a impedancia descoñecida pode obterse directamente do dial do resistor variable.

A seguir, podemos ver como se obtén o ángulo de fase neste medidor. Primeiro, o interruptor colócase na posición de calibración e a tensión inxectada calíbrase.Isto fácese axustándoo para obter a deflexión a escala completa no VTVM ou no medidor indicador.

Despois, o interruptor de función mantense na posición de fase. Nesta condición, o interruptor de función fará que a saída do amplificador equilibrado sexa paralela antes de ir á rectificación.

Agora, a suma total das tensións AC que son dos amplificadores é definitivamente unha función da diferenza vectorial entre as tensións AC nos amplificadores.

A tensión rectificada como resultado desta diferenza vectorial indica no medidor indicador ou DC VTVM. Isto é realmente a medida do ángulo de fase entre a caída de tensión a través da impedancia descoñecida e o resistor variable.

Estas caídas de tensión serán as mesmas en magnitude pero a fase é diferente. Polo tanto, o ángulo de fase obtense por lectura directa deste instrumento.O factor de calidade e o factor de dissipación tamén poden calcularse a partir deste ángulo de fase se é necesario.

O diagrama de circuito para a medida do ángulo de fase (θ) móstrase abaixo.

Aplicacións e Beneficios

Úsase para medir impedancias complexas e simplifica o proceso eliminando a necesidade de múltiples axustes.