Vektörel İmpedans Metresi nedir?

Vektör İmpedans Metresi Nedir?

Vektör İmpedans Metresi Tanımı

Vektör impedans metresi, AC devrelerinde impedansın genliğini ve faz açısını ölçen bir cihaz olarak tanımlanır.

Genlik ve Faz Açısının Ölçülmesi

Bu, dirençlerdeki ve bilinmeyen impedanslarda voltaj düşüşlerini değerlendirerek impedansi kutupsal formda belirler.

Eş Sapma Yöntemi

Bu yöntem, değişken direnç ve bilinmeyen impedans arasında eşit voltaj düşüşleri sağlayarak impedans değerini bulmayı sağlar.

Burada, iki eşit direnç değeri olan direnç kullanılır. RAB üzerindeki voltaj düşüşü EAB ve RBC üzerindeki voltaj düşüşü EBC'dir. Her iki değer de aynıdır ve giriş voltajının (EAC) yarısı kadardır.

Değişken standart direnç (RST), değeri elde edilmesi gereken impedans (ZX) ile seri bağlıdır.Eş sapma yöntemi, bilinmeyen impedansın büyüklüğünün belirlenmesi için kullanılır.

Bu, değişken direnç ve impedans arasında eşit voltaj düşüşleri (EAD = ECD) sağlayarak ve bu koşulu gerçekleştirmek için gerekli olan kalibrasyonlu standart direnç (burada RST) değerlendirilerek gerçekleştirilir.

Impedansın faz açısı (θ), BD üzerinden alınan voltaj okumasından elde edilebilir. Burada bu EBD'dir.Sayaç sapması, bağlanan bilinmeyen impedansın Q faktörüne (kalite faktörüne) göre değişecektir.

Boşluk Tüp Voltmetresi (VTVM), AC voltajı 0V'den maksimum değerine kadar okur. Voltaj okuması sıfır olduğunda, Q değeri sıfır ve faz açısı 0 derecedir.Voltaj okuması maksimum değere ulaştığında, Q değeri sonsuz olur ve faz açısı 90o olacaktır.

EAB ve EAD arasındaki açı, θ/2 (bilinmeyen impedansın faz açısının yarısı) olacaktır. Bu, EAD = EDC olduğu için böyle olacaktır.

A ve B arasındaki (EAB) voltajın, A ve C arasındaki voltajın (EAC, giriş voltajı) yarısı olduğunu biliyoruz. Voltmetre okuması, EDB, θ/2 cinsinden elde edilebilir. Bu nedenle, θ (faz açısı) belirlenebilir. Vektör diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

Impedansın büyüklüğü ve faz açısının ilk tahminini elde etmek için bu yöntem tercih edilir. Daha hassas ölçümler için ticari vektör impedans metresi tercih edilir.

Ticari Vektör İmpedans Metresi

Ticari vektör impedans metresi, polar formda doğrudan impedansı ölçer ve bir kontrolü kullanarak hem faz açısını hem de büyüklüğünü bulur.

Bu yöntem, herhangi bir direnç (R), kapasitans (C) ve endüktans (L) kombinasyonunu belirlemek için kullanılabilir. Ayrıca, saf elemanlardan (C, L veya R) ziyade karmaşık impedansları ölçebilir.

Geleneksel köprü devrelerindeki çok sayıda ardışık ayar gibi ana dezavantaj burada ortadan kaldırılır. Dış bir osilatör kullanıldığında, impedans ölçüm aralığı 30 Hz ila 40 kHz frekans aralığında 0.5 ila 100.000Ω'dur.

İçerisinde, metre 1 kHz, 400 Hz veya 60 Hz frekanslarını üretir ve dışarıdan 20 kHz'ye kadar frekans üretebilir. Impedansı ±1% magnitüd ve ±2% faz açısı doğrulukla ölçer.

Impedansın büyüklüğünün ölçülmesi için kullanılan devre aşağıda gösterilmiştir.

Burada, büyüklük ölçümü için RX, değişken dirençtir ve kalibrasyonlu impedans diyalı ile değiştirilebilir.

Değişken direnç ve bilinmeyen impedans (ZX) arasındaki voltaj düşüşlerini eşitlemek için bu diyal ayarlanır. Her voltaj düşüşü, dengeli amplifikatörlerin iki modülü kullanılarak yükseltilir.

Bu, daha sonra çift redaktörlere bağlanan bölüme verilir. Redaktörlerin çıkışlarının aritmetik toplamı sıfır olarak elde edilir ve bu, göstergeli metrede null okuma olarak gösterilir. Böylece, bilinmeyen impedans doğrudan değişken direnç diyalından elde edilebilir.

Sonra, bu metrede faz açısının nasıl elde edildiğine bakacağız. Öncelikle, anahtar kalibrasyon konumuna ayarlanır ve enjekte edilen voltaj kalibre edilir.Bu, VTVM veya göstergeli metrede tam ölçek sapmasını almak için yapılır.

Daha sonra, fonksiyon anahtarı faz konumunda bırakılır. Bu durumda, fonksiyon anahtarı, dengeli amplifikatörün çıktısını redaksiyondan önce paralel hale getirir.

Şimdi, amplifikatörlerden gelen AC voltajların toplamı kesinlikle amplifikatörlerdeki AC voltajların vektör farkının bir fonksiyonudur.

Bu vektör farkı sonucu rectifiye edilen voltaj, göstergeli metrede veya DC VTVM'de gösterilir. Bu, bilinmeyen impedans ve değişken direnç arasında voltaj düşüşünün faz açısının ölçüsüdür.

Bu voltaj düşüşleri, büyüklük olarak aynı ancak faz farklı olacaktır. Bu nedenle, faz açısı bu aletten doğrudan okunarak elde edilir.Gerekirse, bu faz açısından kalite faktörü ve dağılım faktörü de hesaplanabilir.

Faz açısı (θ) ölçümü için kullanılan devre şeması aşağıda gösterilmiştir.

Uygulamalar ve Faydalar

Karmaşık impedansların ölçülmesinde kullanılır ve birçok ayara ihtiyaç duymadan işlemi basitleştirir.