Что такое векторный измеритель сопротивления

Что такое векторный импедансметр?

Определение векторного импедансметра

Векторный импедансметр определяется как устройство, измеряющее амплитуду и фазовый угол импеданса в цепях переменного тока.

Измерение амплитуды и фазового угла

Он определяет импеданс в полярной форме, оценивая падения напряжения на резисторах и неизвестных импедансах.

Метод равных отклонений

Этот метод обеспечивает равные падения напряжения на переменном резисторе и неизвестном импедансе для нахождения значения импеданса.

Здесь используются два резистора с одинаковыми значениями сопротивления. Падение напряжения на RAB равно EAB, а на RBC — EBC. Оба значения одинаковы и равны половине значения входного напряжения (EAC).

Переменное стандартное сопротивление (RST) подключено последовательно с импедансом (ZX), значение которого необходимо получить.Метод равных отклонений используется для определения величины неизвестного импеданса.

Это достигается путем обеспечения равных падений напряжения на переменном резисторе и импедансе (EAD = ECD) и оценки калиброванного стандартного резистора (в данном случае это RST), который также необходим для достижения этого условия.

Фазовый угол импеданса (θ) можно получить, измерив напряжение между точками BD. Здесь это EBD.Отклонение стрелки прибора будет меняться в соответствии с коэффициентом качества (Q) подключенного неизвестного импеданса.

Вакуумный электронный вольтметр (VTVM) измеряет переменное напряжение от 0 В до его максимального значения. Когда показание напряжения равно нулю, значение Q равно нулю, а фазовый угол равен 0 градусов.Когда показание напряжения достигает максимального значения, значение Q становится бесконечным, а фазовый угол равен 90°.

Угол между EAB и EAD будет равен θ/2 (половина фазового угла неизвестного импеданса). Это связано с тем, что EAD = EDC.

Известно, что напряжение между точками A и B (EAB) будет равно половине напряжения между точками A и C (EAC, которое является входным напряжением). Показание вольтметра, EDB, можно получить в терминах θ/2. Следовательно, θ (фазовый угол) можно определить. Векторная диаграмма показана ниже.

Для получения первого приближения величины и фазового угла импеданса этот метод предпочтителен. Для достижения большей точности измерения предпочтительно использовать коммерческий векторный импедансметр.

Коммерческий векторный импедансметр

Коммерческий векторный импедансметр измеряет импеданс напрямую в полярной форме, используя одну регулировку для нахождения как фазового угла, так и величины.

Этот метод может использоваться для определения любой комбинации сопротивления (R), емкости (C) и индуктивности (L). Кроме того, он может измерять сложные импедансы, а не чистые элементы (C, L или R).

Основной недостаток традиционных мостовых схем, такой как слишком много последовательных регулировок, здесь устранен. Диапазон измерений импеданса составляет от 0,5 до 100 000 Ом в диапазоне частот от 30 Гц до 40 кГц при использовании внешнего осциллятора для питания.

Внутри прибора генерируются частоты 1 кГц, 400 Гц или 60 Гц, а внешние — до 20 кГц. Он измеряет импеданс с точностью ±1% для величины и ±2% для фазового угла.

Схема для измерения величины импеданса показана ниже.

Здесь, для измерения величины, RX — переменный резистор, который можно изменить с помощью калибровочного диска импеданса.

Падения напряжения на обоих переменном резисторе и неизвестном импедансе (ZX) делают равными, регулируя этот диск. Каждое падение напряжения усиливается с помощью двух модулей сбалансированных усилителей.

Затем это передается в секцию подключенного двойного выпрямителя. В этом случае арифметическая сумма выходов выпрямителя получается равной нулю, и это показывается как нулевое показание на указывающем приборе. Таким образом, неизвестный импеданс можно получить непосредственно с диска переменного резистора.

Далее мы рассмотрим, как получается фазовый угол в этом приборе. Сначала переключатель устанавливается в положение калибровки, и вводится калиброванное напряжение.Это делается путем установки его для получения полного отклонения шкалы в VTVM или указывающем приборе.

После этого функциональный переключатель устанавливается в положение фазы. В этом состоянии функциональный переключатель сделает выход сбалансированного усилителя параллельным перед выпрямлением.

Теперь суммарное напряжение переменного тока, поступающее от усилителей, явно является функцией векторной разности между переменными напряжениями на усилителях.

Напряжение, выпрямленное в результате этой векторной разности, указывается на указывающем приборе или DC VTVM. Это фактически измерение фазового угла между падением напряжения на неизвестном импедансе и переменном резисторе.

Эти падения напряжения будут одинаковыми по величине, но с разной фазой. Следовательно, фазовый угол можно получить непосредственно с этого прибора.Коэффициент качества и коэффициент рассеяния также можно вычислить из этого фазового угла, если это необходимо.

Схема для измерения фазового угла (θ) показана ниже.

Применение и преимущества

Используется для измерения сложных импедансов и упрощает процесс, исключая необходимость множественных регулировок.