Cosa è il Vector Impedance Meter?

Cos'è il Vector Impedance Meter?

Definizione di Vector Impedance Meter

Un vector impedance meter è definito come un dispositivo che misura sia l'ampiezza che l'angolo di fase dell'impedenza nei circuiti in corrente alternata.

Misurazione dell'ampiezza e dell'angolo di fase

Determina l'impedenza in forma polare valutando le cadute di tensione sui resistori e sulle impedenze sconosciute.

Metodo dell'ugual deflessione

Questo metodo assicura uguali cadute di tensione su un resistore variabile e sull'impedenza sconosciuta per trovare il valore dell'impedenza.

Qui sono incorporati due resistori con valori di resistenza uguali. La caduta di tensione tra RAB è EAB e quella tra RBC è EBC. Entrambi i valori sono gli stessi e sono pari alla metà del valore della tensione di ingresso (EAC).

Una resistenza standard variabile (RST) è collegata in serie con l'impedenza (ZX) il cui valore deve essere ottenuto. Il metodo dell'ugual deflessione viene utilizzato per la determinazione della magnitudine dell'impedenza sconosciuta.

Ciò avviene raggiungendo le stesse cadute di tensione tra il resistore variabile e l'impedenza (EAD = ECD) e valutando la resistenza standard calibrata (qui RST) che è anche necessaria per raggiungere questa condizione.

L'angolo di fase dell'impedenza (θ) può essere acquisito leggendo la tensione tra BD. Qui è EBD. La deflessione del metro varierà in base al fattore Q (fattore di qualità) dell'impedenza sconosciuta connessa.

Il Vacuum Tube Voltmeter (VTVM) legge la tensione AC da 0V al suo valore massimo. Quando la lettura di tensione è zero, il valore Q è zero e l'angolo di fase è 0 gradi. Quando la lettura di tensione diventa il valore massimo, il valore di Q sarà infinito e l'angolo di fase sarà 90°.

L'angolo tra EAB e EAD sarà uguale a θ/2 (metà dell'angolo di fase dell'impedenza sconosciuta). Questo perché EAD = EDC.

Sappiamo che la tensione tra A e B (EAB) sarà uguale a metà della tensione tra A e C (EAC che è la tensione di ingresso). La lettura del voltmetro, EDB, può quindi essere ottenuta in termini di θ/2. Di conseguenza, θ (angolo di fase) può essere determinato. Il diagramma vettoriale è mostrato di seguito.

Per ottenere la prima approssimazione della magnitudine e dell'angolo di fase dell'impedenza, questo metodo è preferito. Per ottenere una maggiore accuratezza nella misurazione, si preferisce il vector impedance meter commerciale.

Vector Impedance Meter Commerciale

Un vector impedance meter commerciale misura l'impedenza direttamente in forma polare, utilizzando un controllo per trovare sia l'angolo di fase che la magnitudine.

Questo metodo può essere utilizzato per determinare qualsiasi combinazione di resistenza (R), capacità (C) e induttanza (L). Inoltre, può misurare impedenze complesse piuttosto che elementi puri (C, L o R).

Il principale svantaggio nei circuiti ponte convenzionali, come troppe regolazioni consecutive, è eliminato qui. L'intervallo di misurazione dell'impedenza è da 0,5 a 100.000Ω nell'intervallo di frequenza da 30 Hz a 40 kHz quando viene utilizzato un oscillatore esterno per fornire l'alimentazione.

Internamente, il metro genera frequenze di 1 kHz, 400 Hz o 60 Hz, e esternamente fino a 20 kHz. Misura l'impedenza con un'accuratezza di ±1% per la magnitudine e ±2% per l'angolo di fase.

Il circuito per la misurazione della magnitudine dell'impedenza è mostrato di seguito.

Qui, per la misurazione della magnitudine, RX è il resistore variabile e può essere modificato con il quadrante di taratura dell'impedenza.

Le cadute di tensione sia del resistore variabile che dell'impedenza sconosciuta (ZX) vengono rese uguali regolando questo quadrante. Ogni caduta di tensione viene amplificata utilizzando due moduli di amplificatori bilanciati.

Questo viene poi dato alla sezione del rettificatore doppio connesso. In questo, la somma aritmetica degli output del rettificatore può essere ottenuta come zero e viene mostrata come lettura nulla nel metro indicatore. Di conseguenza, l'impedenza sconosciuta può essere ottenuta direttamente dal quadrante del resistore variabile.

Successivamente, vediamo come viene ottenuto l'angolo di fase in questo metro. Prima, l'interruttore è impostato nella posizione di taratura e la tensione iniettata viene tarata. Ciò viene fatto impostandola per ottenere la deflessione a piena scala nel VTVM o nel metro indicatore.

Dopo ciò, l'interruttore di funzione è mantenuto nella posizione di fase. In questa condizione, l'interruttore di funzione renderà l'uscita dell'amplificatore bilanciato parallela prima della rettificazione.

Ora, la somma totale delle tensioni AC provenienti dagli amplificatori è sicuramente una funzione della differenza vettoriale tra le tensioni AC sugli amplificatori.

La tensione rettificata risultante da questa differenza vettoriale è indicata nel metro indicatore o DC VTVM. Questa è in realtà la misura dell'angolo di fase tra la caduta di tensione sull'impedenza sconosciuta e il resistore variabile.

Queste cadute di tensione saranno le stesse in magnitudine ma diverse in fase. Di conseguenza, l'angolo di fase viene ottenuto dalla lettura diretta da questo strumento. Il fattore di qualità e il fattore di dissipazione possono anche essere calcolati da questo angolo di fase se necessario.

Il diagramma del circuito per la misurazione dell'angolo di fase (θ) è mostrato di seguito.

Applicazioni e vantaggi

Utilizzato per misurare impedenze complesse e semplifica il processo eliminando la necessità di regolazioni multiple.