Co to jest wektorowy miernik impedancji

Co to jest wektorowy miernik impedancji?

Definicja wektorowego miernika impedancji

Wektorowy miernik impedancji definiuje się jako urządzenie, które mierzy zarówno amplitudę, jak i kąt fazowy impedancji w obwodach AC.

Pomiar amplitudy i kąta fazowego

Określa impedancję w postaci biegunowej, oceniając spadki napięcia na opornikach i nieznanych impedancjach.

Metoda równych odchylen

Ta metoda zapewnia równe spadki napięcia na zmiennym oporniku i nieznanej impedancji, aby znaleźć wartość impedancji.

Tu wykorzystuje się dwa oporniki o równych wartościach oporu. Spadek napięcia na RAB to EAB, a na RBC to EBC. Obie wartości są takie same i wynoszą połowę wartości napięcia wejściowego (EAC).

Zmienny standardowy opornik (RST) jest podłączony szeregowo z impedancją (ZX), której wartość należy uzyskać. Metoda równych odchylen jest używana do określania wielkości nieznanej impedancji.

Osiąga się to przez uzyskanie równych spadków napięcia na zmiennym oporniku i impedancji (EAD = ECD) oraz ocenę kalibrowanego standardowego opornika (tutaj jest to RST), który jest również niezbędny do osiągnięcia tego stanu.

Kąt fazowy impedancji (θ) można uzyskać, odczytując napięcie między BD. Tutaj jest to EBD. Odchylenie wskaźnika będzie się zmieniało w zależności od współczynnika jakości (Q) podłączonej nieznanej impedancji.

Elektromechaniczny woltomierz próżniowy (VTVM) odczytuje napięcie przemiennego od 0V do jego maksymalnej wartości. Gdy odczyt napięcia wynosi zero, wartość Q wynosi zero, a kąt fazowy wynosi 0 stopni. Gdy odczyt napięcia osiągnie maksymalną wartość, wartość Q będzie nieskończona, a kąt fazowy wyniesie 90°.

Kąt między EAB a EAD będzie równy θ/2 (połowa kąta fazowego nieznanej impedancji). Jest to dlatego, że EAD = EDC.

Wiemy, że napięcie między A i B (EAB) będzie równe połowie napięcia między A i C (EAC, które jest napięciem wejściowym). Odczyt woltomierza, EDB, można uzyskać w zależności od θ/2. Stąd, θ (kąt fazowy) może być określony. Diagram wektorowy przedstawiony jest poniżej.

Do uzyskania pierwszego przybliżenia wielkości i kąta fazowego impedancji preferowane jest to podejście. Dla uzyskania większej dokładności pomiaru preferowany jest komercyjny wektorowy miernik impedancji.

Komercyjny wektorowy miernik impedancji

Komercyjny wektorowy miernik impedancji mierzy impedancję bezpośrednio w postaci biegunowej, używając jednego regulatora do znalezienia zarówno kąta fazowego, jak i wielkości.

Ta metoda może być użyta do określenia dowolnej kombinacji oporności (R), pojemności (C) i indukcyjności (L). Ponadto, może mierzyć złożone impedancje, a nie czyste elementy (C, L lub R).

Główna wada tradycyjnych mostowych obwodów, takich jak zbyt wiele kolejnych regulacji, jest tu eliminowana. Zakres pomiaru impedancji wynosi od 0,5 do 100 000Ω w zakresie częstotliwości od 30 Hz do 40 kHz, gdy używa się zewnętrznego oscylatora do podania zasilania.

Wewnętrznie, miernik generuje częstotliwości 1 kHz, 400 Hz lub 60 Hz, a zewnętrznie do 20 kHz. Mierzy impedancję z dokładnością ±1% dla wielkości i ±2% dla kąta fazowego.

Obwód do pomiaru wielkości impedancji przedstawiony jest poniżej.

Tutaj, dla pomiaru wielkości, RX to zmienny opornik, który można zmienić za pomocą kalibrującego pokrętła impedancji.

Spadki napięcia zarówno na zmiennym oporniku, jak i na nieznanej impedancji (ZX) są wyrównywane poprzez regulację tego pokrętła. Każdy spadek napięcia jest wzmacniany za pomocą dwóch modułów zrównoważonych wzmacniaczy.

To jest następnie podawane do sekcji podłączonego podwójnego prostownika. W tym, arytmetyczna suma wyjść prostownika może być otrzymana jako zero i jest to pokazywane jako zerowe odczyty w wskazującym mierniku. Tak więc, nieznana impedancja może być bezpośrednio odczytana z pokrętła zmiennego opornika.

Następnie zobaczymy, jak kąt fazowy jest otrzymywany w tym mierniku. Najpierw przełącznik ustawia się w pozycji kalibracji, a napięcie wprowadzane jest kalibrowane. To jest robione przez ustawienie go na otrzymanie pełnej skali odchylenia w VTVM lub wskazującym mierniku.

Po tym, przełącznik funkcyjny zostaje ustawiony w pozycji fazowej. W tej sytuacji, przełącznik funkcyjny sprawi, że wyjście zrównoważonego wzmacniacza będzie równoległe przed prostowaniem.

Teraz, suma całkowita napięć przemiennych z wzmacniaczy jest z pewnością funkcją wektorowej różnicy między napięciami przemiennymi na wzmacniaczach.

Napięcie, które jest prostowane w wyniku tej wektorowej różnicy, jest wskazywane w wskazującym mierniku lub DC VTVM. Jest to faktycznie miara kąta fazowego między spadkiem napięcia na nieznanej impedancji i zmiennym oporniku.

Te spadki napięcia będą takie same pod względem wielkości, ale różne pod względem fazy. Stąd, kąt fazowy jest otrzymywany przez bezpośredni odczyt z tego instrumentu. Współczynnik jakości i współczynnik dyssypacji mogą być również obliczone z tego kąta fazowego, jeśli to jest potrzebne.

Schemat obwodu do pomiaru kąta fazowego (θ) przedstawiony jest poniżej.

Zastosowania i korzyści

Stosowany do pomiaru złożonych impedancji i upraszcza proces, eliminując potrzebę wielu regulacji.