Kaj je vektorski impedančni merilec?

Kaj je vektorski impedančni merilec?

Definicija vektorskega impedančnega meritve

Vektorski impedančni merilec je naprava, ki meri amplitudo in fazni kot impedanca v AC krmilnih vezijah.

Merjenje amplitude in faznega kota

Določa impedanci v polarni obliki z oceno padca napetosti na upornikih in neznanih impedancah.

Metoda enakih odbojkov

Ta metoda zagotavlja enake padce napetosti na spremenljivem uporniku in neznanem impedancu, da najde vrednost impedanca.

Tu so vključeni dva upornika z enakima vrednostima. Padec napetosti na RAB je EAB, na RBC pa EBC. Obe vrednosti sta enaki in znašata polovico vrednosti vhodne napetosti (EAC).

Spremenljivi standardni upornik (RST) je povezan v zaporedje s impedanco (ZX), katere vrednost moramo določiti. Metoda enakih odbojkov se uporablja za določanje velikosti neznanega impedanca.

To dosežemo z enakimi padci napetosti na spremenljivem uporniku in impedanci (EAD = ECD) ter oceno kalibriranega standardnega upornika (tukaj je RST), ki je tudi potreben za dosego tega stanja.

Fazni kot impedanca (θ) se lahko pridobi s prebranjem napetosti med BD. Tukaj je to EBD. Odbojka merilca se bo spreminjala glede na Q faktor (kakovostni faktor) povezanega neznanega impedanca.

Vakuumska cevna voltmetra (VTVM) prebere AC napetost od 0V do maksimalne vrednosti. Ko je branje napetosti nič, je vrednost Q nič, in fazni kot je 0 stopinj. Ko se branje napetosti poveča na maksimalno vrednost, bo vrednost Q neskončna in fazni kot 90°.

Kot med EAB in EAD bo enak θ/2 (polovica faznega kota neznanega impedanca). To je zato, ker je EAD = EDC.

Vemo, da bo napetost med A in B (EAB) enaka polovici napetosti med A in C (EAC, ki je vhodna napetost). Branje voltmeterja, EDB, se lahko tako pridobi v členih θ/2. Sledenje temu, lahko določimo θ (fazni kot). Vektorji so prikazani spodaj.

Za prvo aproksimacijo velikosti in faznega kota impedanca se ta metoda pogosto uporablja. Za večjo natančnost meritve se raje uporablja komercialni vektorski impedančni merilec.

Komercialni vektorski impedančni merilec

Komercialni vektorski impedančni merilec neposredno meri impedanci v polarni obliki, z uporabo enega regulacijskega elementa za iskanje faze in velikosti.

Ta metoda se lahko uporablja za določanje katerihkoli kombinacij upora (R), kapacitance (C) in induktivnosti (L). Poleg tega lahko meri kompleksne impedante namesto čistih elementov (C, L ali R).

Glavna slabost konvencionalnih mostastih vezij, kot so preveliko število zaporednih nastavitev, je tu odpravljena. Obseg meritev impedanca je 0,5 do 100.000Ω v obsegu frekvenc 30 Hz do 40 kHz, ko se za oskrbo uporablja zunanji oscilator.

Notranje generira frekvence 1 kHz, 400 Hz ali 60 Hz, zunanje pa do 20 kHz. Meri impedanci z natančnostjo ±1% za velikost in ±2% za fazni kot.

Shema za merjenje velikosti impedanca je prikazana spodaj.

Tukaj je RX spremenljivi upornik, ki se lahko spremeni z kalibriranim impedačnim tarčo.

Padci napetosti na spremenljivem uporniku in neznanem impedancu (ZX) se izenačijo z nastavitvijo te tarče. Vsak padec napetosti se poveča z uporabo dveh modulov uravnovenih pojačevalnikov.

To se nato posreduje v del dvojnega pravokotnega pretvorjalka. V tem aritmetična vsota izhodov pretvorjalka je enaka nič in to se prikaže kot ničelna branja na kazalniku. Tako se lahko neposredno pridobi neznan impedanci s tarče spremenljivega upornika.

Naslednje vidimo, kako se fazni kot pridobi s tem merilcem. Najprej je ključ postavljen v položaju kalibracije in vnaprej vstavljena napetost je kalibrirana. To se stori z nastavitvijo za popoln odbojek na VTVM ali kazalniku.

Nato je funkcija ključa postavljena v fazni položaj. V tej situaciji bo funkcija ključa izhod uravnovenega pojačevalnika vzpostavila vzporedno pred pravokotno pretvorbo.

Zdaj je skupni znesek AC napetosti, ki pride iz pojačevalnikov, definitivno funkcija vektorske razlike med AC napetostmi na pojačevalnikih.

Napetost, ki je pravokotno pretvorena zaradi te vektorske razlike, je prikazana na kazalniku ali DC VTVM. To je dejansko merilo faznega kota med padcem napetosti na neznanem impedancu in spremenljivem uporniku.

Ti padeci napetosti bodo enaki po velikosti, ampak različni po fazi. Zato se fazni kot neposredno prebere s tega instrumenta. Kvalitetni faktor in faktor disipacije se lahko tudi izračunata iz tega faznega kota, če je potrebno.

Shema za merjenje faznega kota (θ) je prikazana spodaj.

Uporaba in prednosti

Uporablja se za merjenje kompleksnih impedanc in poenostavlja postopek z odstranitvijo potrebe po večkratnih nastavitvah.