Što je vektorski impedancomjer?

Što je vektorski impedansmetar?

Definicija vektorskog impedansmetra

Vektorski impedansmetar definira se kao uređaj koji mjeri amplitudu i fazni kut impedanca u AC krugovima.

Mjerenje amplituda i faze

Određuje impedancu u polarnom obliku procjenjujući pad napona na otpornicima i nepoznatoj impedanci.

Metoda jednake odbojke

Ova metoda osigurava jednake padove napona na varijabilnom otporniku i nepoznatoj impedanci kako bi se pronašla vrijednost impedancije.

Uključene su dva otpornika s jednakim vrijednostima otpora. Pad napona na RAB je EAB, a na RBC je EBC. Obje vrijednosti su iste i iznose polovicu vrijednosti ulaznog napona (EAC).

Varijabilni standardni otpor (RST) spojen je serijalno s impedancijom (ZX) čija se vrijednost treba dobiti. Metoda jednake odbojke koristi se za određivanje magnituda nepoznate impedancije.

To se postiže dostizanjem jednakih padova napona na varijabilnom otporniku i impedanciji (EAD = ECD) te procjenom kalibriranog standardnog otpora (u ovom slučaju RST) što je također potrebno za postizanje ove uvjete.

Fazni kut impedancije (θ) može se dobiti preuzimanjem naponskog čitanja između BD. Ovdje je to EBD. Odbojka mjerača će se mijenjati u skladu s Q faktorom (faktor kvalitete) povezane nepoznate impedancije.

Vakuumski cjevni voltmeter (VTVM) čita AC napon od 0 V do njegove maksimalne vrijednosti. Kada je čitanje napona nula, Q vrijednost je nula, a fazni kut je 0 stupnjeva. Kada čitanje napona postane maksimalna vrijednost, vrijednost Q bit će beskonačna, a fazni kut će biti 90°.

Kut između EAB i EAD bit će jednak θ/2 (polovina faznog kuta nepoznate impedancije). To je zato što je EAD = EDC.

Znamo da će napon između A i B (EAB) biti jednak polovici napona između A i C (EAC, što je ulazni napon). Čitanje voltmetra, EDB, može se time dobiti u smislu θ/2. Stoga se θ (fazni kut) može odrediti. Vektorski dijagram prikazan je u nastavku.

Za dobivanje prvobitne aproksimacije magnituda i faze impedancije, ova metoda je preferirana. Za postizanje veće preciznosti u mjerenju preferirani je komercijalni vektorski impedansmetar.

Komercijalni vektorski impedansmetar

Komercijalni vektorski impedansmetar direktno mjeri impedanciju u polarnom obliku, koristeći jednu kontrolu za pronalaženje i faze i magnituda.

Ova metoda može se koristiti za određivanje bilo koje kombinacije otpora (R), kapacitance (C) i induktivnosti (L). Uz to, može mjeriti složene impedancije umjesto čistih elemenata (C, L ili R).

Glavna nedostatak konvencionalnih mostastih krugova, poput previše uzastopnih prilagodbi, eliminiran je ovdje. Opseg mjerenja impedancije je 0,5 do 100.000 Ω u opsegu frekvencija od 30 Hz do 40 kHz kada se koristi vanjski oscilator za snabdijevanje.

Unutarnji generira frekvencije od 1 kHz, 400 Hz ili 60 Hz, a vanjski do 20 kHz. Mjeri impedanciju s točnošću ±1% za magnitudu i ±2% za fazni kut.

Shema za mjerenje magnituda impedancije prikazana je u nastavku.

Ovdje, za mjerenje magnituda, RX je varijabilni otpor i može se promijeniti s kalibriranim impendancijskim pokazivačem.

Padovi napona na obje varijabilne otpornike i nepoznatoj impedanciji (ZX) ravnaju se prilagođavanjem ovog pokazivača. Svaki pad napona proširen je korištenjem dvije module balansiranih pojačala.

To se zatim prenosi na odjeljak povezanog dualnog ispravljača. U ovom se aritmetički zbroj izlaza ispravljača može dobiti kao nula, što se prikazuje kao nul-čitanje u indikacijskom mjeraču. Tako se nepoznata impedancija može direktno dobiti s pokazivača varijabilnog otpornika.

Nakon toga, vidjet ćemo kako se fazni kut dobiva u ovom mjeraču. Prvo, prekidač postavljen je u položaj kalibracije, a upravljanje napona kalibrirano je.To se radi postavljanjem za dobiti punoskalni odbojku u VTVM-u ili indikacijskom mjeraču.

Nakon toga, funkcionijski prekidač zadržan je u faznom položaju. U tom stanju, funkcionijski prekidač će izlaz balansiranog pojačala paralelno prije idućeg ispravljanja.

Sada, zbroj AC napona koji dolazi od pojačala definitivno je funkcija vektorske razlike među AC naponom na pojačalima.

Napon koji je ispravljen kao rezultat ove vektorske razlike prikazan je u indikacijskom mjeraču ili DC VTVM-u. To zapravo je mjera faznog kuta između pada napona na nepoznatoj impedanciji i varijabilnom otporniku.

Ti padovi napona budući su isti po magnitudi, ali su različite faze. Stoga se fazni kut dobiva direktnim čitanjem s ovog instrumenta. Faktor kvalitete i faktor disipacije također se mogu izračunati iz ovog faznog kuta ako je potrebno.

Shema za mjerenje faznog kuta (θ) prikazana je u nastavku.

Primjene i prednosti

Koristi se za mjerenje složenih impedancija i pojednostavljuje proces eliminiranjem potrebe za više prilagodbi.