Vad är Vector Impedance Meter?

Vad är en vektorimpedansmätare?

Definition av vektorimpedansmätare

En vektorimpedansmätare definieras som en enhet som mäter både amplituden och fasvinkeln för impedansen i växelströmskretsar.

Mätning av amplitud och fasvinkel

Den bestämmer impedansen i polär form genom att utvärdera spänningsfallet över motstånd och okända impedanser.

Metoden med lika deflektion

Denna metod säkerställer lika spänningsfall över ett variabelt motstånd och den okända impedansen för att hitta impedansens värde.

Här används två motstånd med lika resistansvärden. Spänningsfallet över RAB är EAB och det över RBC är EBC. Båda värdena är desamma och motsvarar hälften av inmatningsvoltagen (EAC).

Ett variabelt standardmotstånd (RST) är anslutet i serie med impedansen (ZX) vars värde ska erhållas. Metoden med lika deflektion används för att bestämma storleken på den okända impedansen.

Detta görs genom att uppnå lika spänningsfall över det variabla motståndet och impedansen (EAD = ECD) och utvärdera det kalibrerade standardmotståndet (här är det RST) vilket också är nödvändigt för att uppfylla denna villkor.

Fasvinkeln för impedansen (θ) kan erhållas genom att ta spänningsläsningen över BD. Här är det EBD. Mätarens deflektion kommer att variera beroende på Q-faktorn (kvalitetsfaktor) för den anslutna okända impedansen.

Vacuumrörsvoltmeter (VTVM) läser AC-spänning från 0V till dess maximala värde. När spänningsläsningen är noll är Q-värdet noll, och fasvinkeln är 0 grader. När spänningsläsningen blir maximalt värde blir Q-värdet oändligt och fasvinkeln blir 90o.

Vinkeln mellan EAB och EAD kommer att vara lika med θ/2 (hälften av fasvinkeln för den okända impedansen). Detta beror på att EAD = EDC.

Vi vet att spänningen mellan A och B (EAB) kommer att vara lika med hälften av spänningen mellan A och C (EAC som är inmatningsvoltagen). Läsningen av voltmätaren, EDB, kan därför erhållas i termer av θ/2. Därför kan θ (fasvinkel) fastställas. Vektordiagrammet visas nedan.

För att få den första approximationen av magnituden och fasvinkeln för impedansen föredras denna metod. För att uppnå större noggrannhet i mätningen föredras den kommersiella vektorimpedansmätaren.

Kommersiell vektorimpedansmätare

En kommersiell vektorimpedansmätare mäter impedans direkt i polär form, med en kontroll för att hitta både fasvinkeln och magnituden.

Denna metod kan användas för att bestämma alla kombinationer av resistans (R), kapacitans (C) och induktans (L). Dessutom kan den mäta komplexa impedanser snarare än rena element (C, L eller R).

Det huvudsakliga nackdrevet i konventionella brokretsar, som för många påföljande justeringar, undanröjs här. Mätområdet för impedans är 0,5 till 100 000Ω över frekvensområdet 30 Hz till 40 kHz när en extern oscillator används för att ge ström.

Intern genereras frekvenserna 1 kHz, 400 Hz eller 60 Hz, och externt upp till 20 kHz. Den mäter impedans med en noggrannhet av ±1% för magnitud och ±2% för fasvinkel.

Kretsen för mätning av magnituden av impedansen visas nedan.

Här är RX det variabla motståndet för magnitudsmätning och det kan ändras med kalibreringsimpedansknappen.

Spänningsfallen för både det variabla motståndet och den okända impedansen (ZX) görs lika genom att justera denna knapp. Varje spänningsfall förstärks genom att använda två moduler av balanserade förstärkare.

Detta ges sedan till den kopplade dubbla rektifieringssektionen. Här kan det aritmetiska summan av utgångarna från rektifieringarna erhållas som noll och detta visas som nollläsning i indikationsmätaren. Således kan den okända impedansen erhållas direkt från den variabla motståndsreglaget.

Nästa steg är att se hur fasvinkeln erhålls i denna mätare. Först sätts switchen i kalibreringsposition och injicerade spänning kalibreras. Detta görs genom att ställa in det för att få fullskalig deflektion i VTVM eller indikationsmätaren.

Efter det hålls funktionsswitchen i fasposition. I detta tillstånd gör funktionsswitchen utgången från den balanserade förstärkaren parallell innan den går till rektifiering.

Nu är summan av AC-spänningarna från förstärkarna definitivt en funktion av vektorskilnaden mellan AC-spänningarna på förstärkarna.

Spänningen som rektifieras som en följd av denna vektorskilnad indikeras i indikationsmätaren eller DC VTVM. Detta är faktiskt ett mått på fasvinkeln mellan spänningsfallet över den okända impedansen och det variabla motståndet.

Dessa spänningsfall kommer att vara samma i magnitud men fasen är olika. Därför erhålls fasvinkeln genom direkt läsning från denna instrument. Kvalitetsfaktorn och dissipationsfaktorn kan också beräknas från denna fasvinkel om det behövs.

Kretsschemat för mätning av fasvinkel (θ) visas nedan.

Tillämpningar och fördelar

Används för att mäta komplexa impedanser och förenklar processen genom att eliminera behovet av flera justeringar.