Hva er vektorede impedansemåleren?

Hva er vektorempedansmåleren?

Definisjon av vektorempedansmåler

En vektorempedansmåler er definert som et enhet som måler både amplituden og fasen til empedansen i AC-kretser.

Måling av amplitud og fasevinkel

Den bestemmer empedansen i polær form ved å evaluere spenningsfallene over motstander og ukjente empedanser.

Metoden med like avvik

Denne metoden sikrer like spenningsfall over en variabel motstand og den ukjente empedansen for å finne empedansverdien.

To motstander med like motstandsverdier er inkludert her. Spenningsfallet over RAB er EAB, og det over RBC er EBC. Begge verdier er de samme og er lik halvparten av inngangsspenningsverdien (EAC).

En variabel standardmotstand (RST) er koblet i serie med empedansen (ZX) som verdi skal finnes.Metoden med like avvik brukes for å bestemme størrelsen på den ukjente empedansen.

Dette gjøres ved å oppnå like spenningsfall over den variable motstanden og empedansen (EAD = ECD) og vurdere den kalibrerte standardmotstanden (her er det RST) som også er nødvendig for å oppnå denne betingelsen.

Fasevinkelen til empedansen (θ) kan oppnås ved å ta spenningslesingen over BD. Her er det EBD.Meteravviket vil variere i henhold til Q-faktoren (kvalitetsfaktor) til den koblet ukjente empedansen.

Vacuumrørvoltmeter (VTVM) leser AC-spenninger fra 0V til maksimal verdi. Når spenningslesingen er null, er Q-verdien null, og fasevinkelen er 0 grader.Når spenningslesingen blir maksimal verdi, vil Q-verdien være uendelig, og fasevinkelen vil være 90o.

Vinkelen mellom EAB og EAD vil være lik θ/2 (halvparten av fasevinkelen til den ukjente empedansen). Dette er fordi EAD = EDC.

Vi vet at spenningsfallet over A og B (EAB) vil være lik halvparten av spenningsfallet over A og C (EAC, som er inngangsspenningsverdien). Lesingen av spenningsmåler, EDB, kan dermed oppnås i termer av θ/2. Derfor kan θ (fasevinkel) fastsettes. Vektorgrafen vises nedenfor.

For å oppnå den første tilnærmingen av størrelsen og fasevinkelen til empedansen, foretrekker man denne metoden. For å oppnå mer nøyaktighet i målingen, foretrekker man en kommersiell vektorempedansmåler.

Kommersiell vektorempedansmåler

En kommersiell vektorempedansmåler måler empedanse direkte i polær form, ved å bruke én kontroll for å finne både fasevinkelen og størrelsen.

Denne metoden kan brukes til å bestemme alle kombinasjoner av motstand (R), kapasitans (C) og induktans (L). I tillegg kan den måle komplekse empedanser snarere enn rene elementer (C, L eller R).

Det hovedsvakheten i konvensjonelle brokrets som for mange etterfølgende justeringer elimineres her. Målingsområdet for empedans er 0,5 til 100 000Ω over frekvensområdet 30 Hz til 40 kHz når en ekstern oscillator brukes for å gi strøm.

Intern genererer meteren frekvenser på 1 kHz, 400 Hz eller 60 Hz, og eksternt opp til 20 kHz. Den måler empedans med en nøyaktighet på ±1% for størrelse og ±2% for fasevinkel.

Kretsen for måling av størrelsen av empedans vises nedenfor.

Her, for størrelsemåling, er RX den variable motstanden, og den kan endres med kalibreringsimpedansknappen.

Spenningsfallene for både den variable motstanden og den ukjente empedansen (ZX) gjøres like ved å justere denne knappen. Hvert spenningsfall blir forsterket ved hjelp av to moduler av balanserte forsterkere.

Dette gis deretter til seksjonen med den koblet doble rettifieren. Her kan den aritmetiske summen av utgangene fra rettifieren oppnås som null, og dette vises som nulllesing i indikeringsmeteren. Slik kan den ukjente empedansen oppnås direkte fra skalaen på den variable motstanden.

Deretter kan vi se hvordan fasevinkelen oppnås i denne måleren. Først settes bryteren i kalibreringsposisjon, og det innførte spenningsfallet kalibreres.Dette gjøres ved å sette det for å få fullskaleavvik i VTVM eller indikeringsmeteren.

Etter det holdes funksjonsbryteren i faseposisjon. I denne situasjonen vil funksjonsbryteren gjøre utgangen av den balanserte forsterkeren parallell før rettifikasjon.

Nå er summen av AC-spenningsfallet fra forsterkerne definitivt en funksjon av vektordifferansen mellom AC-spenningsfallet på forsterkerne.

Spenningsfallet som rettifies som følge av denne vektordifferansen indikeres i indikeringsmeteren eller DC VTVM. Dette er faktisk målet for fasevinkelen mellom spenningsfallet over den ukjente empedansen og den variable motstanden.

Disse spenningsfallene vil være like i størrelse, men fasen er forskjellig. Derfor kan fasevinkelen leses direkte fra dette instrumentet.Kvalitetsfaktoren og dissipasjonsfaktoren kan også beregnes fra denne fasevinkelen hvis det er nødvendig.

Kretsskjemaet for måling av fasevinkel (θ) vises nedenfor.

Anvendelser og fordeler

Brukes for å måle komplekse empedanser og forenkler prosessen ved å eliminere behovet for flere justeringer.