Векторен импедансен мост

Импедансът, който има както величина, така и фаза, наистина е противник на тока в алтернативни цепи при наличието на приложено напрежение.

Векторният импедансомер се използва за измерване както на амплитудата, така и на ъгъла на фаза на импеданса (Z).

Обикновено, при други методи за измерване на импеданса, отделните стойности на съпротивление и реактивна съпротивност се получават в правоъгълна форма. Тоест

Но тук, импедансът може да бъде получен в полярна форма. Тоест |Z| и ъгъл на фаза (θ) на импеданса могат да бъдат придобити чрез този прибор. Цепта е показана по-долу.

Две съпротивления с равни стойности са инкорпорирани тук. Напрежението в RAB е EAB и това на RBC е EBC. Двете стойности са еднакви и са равни на половината от стойността на входното напрежение (EAC).

Променливо стандартно съпротивление (RST) е свързано поредно с импеданса (ZX), чиято стойност трябва да бъде придобита.

Методът на равно отклонение се използва за определяне на големината на неизвестния импеданс.

Това се постига чрез равните напрежения върху променливото съпротивление и импеданса (EAD = ECD) и оценката на калибрираното стандартно съпротивление (тук е RST), което е необходимо за постигане на това състояние.

Ъгълът на фаза на импеданса (θ) може да бъде придобит от взимането на напрежението между BD. Тук това е EBD.

Отклонението на прибора ще варира в съответствие с Q фактора (качествен фактор) на свързания неизвестен импеданс.

Вакуумният тубусен волтметър (VTVM) обикновено чете AC напрежение, което варира от 0V до максимална стойност. Когато напрежението е нула, стойността на Q ще бъде нула и ъгълът на фаза ще бъде 0o.

Когато напрежението достигне максималната стойност, стойността на Q ще бъде безкрайна и ъгълът на фаза ще бъде 90o.

Ъгълът между EAB и EAD ще бъде равен на θ/2 (половината от ъгъла на фаза на неизвестния импеданс). Това е, защото EAD = EDC.

Знаем, че напрежението между A и B (EAB) ще бъде равно на половината от напрежението между A и C (EAC, което е входното напрежение). Четенето на волтметъра, EDB може да бъде получено в термини на θ/2. Следователно, θ (ъгълът на фаза) може да бъде определен. Векторната диаграма е показана по-долу.

За получаване на първоначалната апроксимация на големината и ъгъла на фаза на импеданса, този метод е предпочитан. За постигане на по-голяма точност в измерването, комерсиалният векторен импедансомер е предпочитан.

Комерсиален векторен импедансомер

Импедансът може директно да бъде измерен чрез използване на комерсиален векторен импедансомер в полярна форма. Използва се само един контрол за балансиране за получаване както на ъгъла на фаза, така и на големината на импеданса.

Този метод може да се използва за определяне на всяка комбинация от съпротивление (R), емпирична емкост (C) и индуктивност (L). Освен това, той може да измерва комплексни импеданси, вместо чисти елементи (C, L или R).

Основният недостатък в конвенционалните мостови цепи, като прекомерните последователни регулировки, е премахнат тук. Диапазонът на измерванията на импеданса е 0.5 до 100,000Ω при диапазон на честоти 30 Hz до 40 kHz, когато се използва външен осцилатор за подаване на напрежение.

Генерираните вътрешно честоти са 1 kHz, 400 Hz или 60 Hz, а външно - до 20 kHz. Точността в четенето на големината на импеданса е ± 1%, а за ъгъла на фаза - ± 2%.

Цептата за измерване на големината на импеданса е показана по-долу.

Тук, за измерване на големината, RX е променливо съпротивление и то може да бъде изменено с калибриращата шайба за импеданс.

Падъците на напрежението както на променливото съпротивление, така и на неизвестния импеданс (ZX) се правят равни чрез регулиране на тази шайба. Всяко напрежение се усилва чрез използването на два модула на балансиращи усилители.

Това после се подава в секцията на свързания двоен выпрямител. В това, аритметичната сума на изходите на выпрямителя може да бъде получена като нула и това се показва като нулево четене в указателния прибор. Така, неизвестният импеданс може директно да бъде придобит от шайбата на променливото съпротивление.

След това, можем да видим как ъгълът на фаза се придобива в този прибор. Първо, ключът се поставя в положение за калибриране и се вкарва напрежение, което е калибрирано.

Това се прави, като се зададе за получаване на полезареждане в VTVM или указателния прибор.

След това, функционалният ключ се поставя в положение за фаза. В това състояние, функционалният ключ ще направи изхода на балансиращия усилител паралелен преди да отиде за выпрямяване.

Сега, сумата на AC напреженията, които идват от усилителите, определено е функция на векторната разлика между AC напреженията на усилителите.

Напрежението, което е выпрямено в резултат на тази векторна разлика, се показва в указателния прибор или DC VTVM. Това всъщност е мярка за ъгъла на фаза между напрежението върху неизвестния импеданс и променливото съпротивление.

Тези напрежения ще бъдат равни по големина, но фазата е различна. Следователно, ъгълът на фаза се придобива чрез пряко четене от този прибор.

Качественият фактор и факторът на дисипация също могат да бъдат изчислени от този ъгъл на фаза, ако е необходимо.

Цептата за измерване на ъгъла на фаза (θ) е показана по-долу.