O que é o Vector Impedance Meter?

O que é o Medidor de Impedância Vetorial?

Definição do Medidor de Impedância Vetorial

Um medidor de impedância vetorial é definido como um dispositivo que mede tanto a amplitude quanto o ângulo de fase da impedância em circuitos AC.

Medindo Amplitude e Ângulo de Fase

Ele determina a impedância na forma polar, avaliando as quedas de tensão nos resistores e nas impedâncias desconhecidas.

Método de Deflexão Igual

Este método garante quedas de tensão iguais em um resistor variável e na impedância desconhecida para encontrar o valor da impedância.

Dois resistores com valores de resistência iguais são incorporados aqui. A queda de tensão em RAB é EAB e a de RBC é EBC. Ambos os valores são os mesmos e equivalem à metade do valor da tensão de entrada (EAC).

Uma resistência padrão variável (RST) está conectada em série com a impedância (ZX) cujo valor deve ser obtido.O método de deflexão igual é usado para a determinação da magnitude da impedância desconhecida.

Isso é alcançado através das quedas de tensão iguais no resistor variável e na impedância (EAD = ECD) e avaliando o resistor padrão calibrado (aqui é RST), que também é necessário para atingir essa condição.

O ângulo de fase da impedância (θ) pode ser adquirido pela leitura da tensão entre BD. Aqui é EBD.A deflexão do medidor variará de acordo com o fator Q (fator de qualidade) da impedância desconhecida conectada.

O Voltímetro de Tubo a Vácuo (VTVM) lê tensão AC de 0V até seu valor máximo. Quando a leitura de tensão é zero, o valor de Q é zero, e o ângulo de fase é 0 graus.Quando a leitura de tensão atinge o valor máximo, o valor de Q será infinito e o ângulo de fase será 90o.

O ângulo entre EAB e EAD será igual a θ/2 (metade do ângulo de fase da impedância desconhecida). Isso ocorre porque EAD = EDC.

Sabemos que a tensão entre A e B (EAB) será igual à metade da tensão entre A e C (EAC, que é a tensão de entrada). A leitura do voltímetro, EDB, pode ser assim obtida em termos de θ/2. Portanto, θ (ângulo de fase) pode ser determinado. O diagrama vetorial é mostrado abaixo.

Para obter a primeira aproximação da magnitude e do ângulo de fase da impedância, este método é preferido. Para alcançar maior precisão na medição, o medidor de impedância vetorial comercial é preferido.

Medidor de Impedância Vetorial Comercial

Um medidor de impedância vetorial comercial mede a impedância diretamente na forma polar, usando um controle para encontrar tanto o ângulo de fase quanto a magnitude.

Este método pode ser usado para determinar qualquer combinação de resistência (R), capacitância (C) e indutância (L). Além disso, ele pode medir impedâncias complexas, em vez de elementos puros (C, L ou R).

A principal desvantagem nos circuitos de ponte convencionais, como muitos ajustes consecutivos, é eliminada aqui. A faixa de medições de impedância é de 0,5 a 100.000Ω na faixa de frequência de 30 Hz a 40 kHz, quando um oscilador externo é usado para fornecer a alimentação.

Internamente, o medidor gera frequências de 1 kHz, 400 Hz ou 60 Hz, e externamente até 20 kHz. Ele mede a impedância com uma precisão de ±1% para a magnitude e ±2% para o ângulo de fase.

O circuito para a medição da magnitude da impedância é mostrado abaixo.

Aqui, para a medição da magnitude, RX é o resistor variável e pode ser alterado com o disco de calibração de impedância.

As quedas de tensão do resistor variável e da impedância desconhecida (ZX) são tornadas iguais ajustando-se este disco. Cada queda de tensão é amplificada usando dois módulos de amplificadores balanceados.

Isso é então dado à seção do retificador duplo conectado. Neste, a soma aritmética das saídas do retificador pode ser obtida como zero e isso é mostrado como a leitura nula no medidor indicador. Assim, a impedância desconhecida pode ser obtida diretamente do disco do resistor variável.

Em seguida, podemos ver como o ângulo de fase é obtido neste medidor. Primeiro, o interruptor é colocado na posição de calibração e a tensão injetada é calibrada.Isso é feito configurando-o para obter a deflexão de escala completa no VTVM ou no medidor indicador.

Depois disso, o interruptor de função é mantido na posição de fase. Nesta condição, o interruptor de função fará com que a saída do amplificador balanceado seja paralela antes de ir para a retificação.

Agora, a soma total das tensões CA provenientes dos amplificadores é definitivamente uma função da diferença vetorial entre as tensões CA nos amplificadores.

A tensão retificada resultante desta diferença vetorial é indicada no medidor indicador ou no VTVM DC. Esta é, na verdade, a medida do ângulo de fase entre a queda de tensão na impedância desconhecida e no resistor variável.

Estas quedas de tensão serão iguais em magnitude, mas a fase será diferente. Portanto, o ângulo de fase é obtido por leitura direta deste instrumento.O fator de qualidade e o fator de dissipação também podem ser calculados a partir deste ângulo de fase, se necessário.

O diagrama do circuito para a medição do ângulo de fase (θ) é mostrado abaixo.

Aplicações e Benefícios

Usado para medir impedâncias complexas e simplifica o processo, eliminando a necessidade de múltiplos ajustes.