Vektorový impedanční měřič

Impedance, která má jak velikost, tak fázový úhel, je skutečně protivníkem toku elektrického proudu v obvodech střídavého proudu při přítomnosti aplikovaného napětí.

Vektorový impedanční měřič se používá k měření jak amplitudy, tak fázového úhlu impedance (Z).

Obvykle, v jiných měřicích metodách impedance, jsou získány jednotlivé hodnoty odporu a reaktance v pravoúhlém tvaru. To znamená

Ale zde lze získat impedanci v polárním tvaru. To znamená, že |Z| a fázový úhel (θ) impedance lze získat pomocí tohoto měřiče. Obvod je znázorněn níže.

Zde jsou začleněny dva odporové s rovnakými hodnotami odporu. Napěťový spád na RAB je EAB a napěťový spád na RBC je EBC. Oba tyto hodnoty jsou stejné a jsou rovny polovině hodnoty vstupního napětí (EAC).

Proměnný standardní odpor (RST) je připojen v sérii s impedancí (ZX), jejíž hodnota má být zjištěna.

Metoda rovného deflexe se používá pro určení velikosti neznámé impedance.

To se dosahuje dosažením rovných napěťových spádů na proměnný odpor a impedanci (EAD = ECD) a vyhodnocením kalibrovaného standardního odporu (zde je to RST), což je také nezbytné pro dosažení této podmínky.

Fázový úhel impedance (θ) lze získat z čtení napětí mezi BD. Zde je to EBD.

Deflexe měřiče se bude měnit v souladu s Q faktorem (faktor kvality) připojené neznámé impedance.

Vacuum Tube Voltmeter (VTVM) obvykle čte střídavé napětí, které se mění od 0V do maximální hodnoty. Když čtení napětí je nulové, hodnota Q bude nulová a fázový úhel bude 0°.

Když čtení napětí dosáhne maximální hodnoty, hodnota Q bude nekonečná a fázový úhel bude 90°.

Úhel mezi EAB a EAD bude roven θ/2 (polovina fázového úhlu neznámé impedance). To proto, že EAD = EDC.

Víme, že napětí mezi A a B (EAB) bude rovno polovině napětí mezi A a C (EAC, které je vstupním napětím). Čtení voltmetru, EDB lze tedy získat v termínech θ/2. Tedy, θ (fázový úhel) lze určit. Vektorový diagram je znázorněn níže.

Pro získání první aproximace velikosti a fázového úhlu impedance se preferuje tento způsob. Pro dosažení větší přesnosti v měření se preferuje komerční vektorový impedanční měřič.

Komerční vektorový impedanční měřič

Impedance lze přímo změřit pomocí komerčního vektorového impedančního měřiče v polárním tvaru. Pouze jeden vyrovnávací ovladač se používá pro získání jak fázového úhlu, tak velikosti impedance.

Tento způsob lze použít k určení libovolné kombinace odporu (R), kapacity (C) a indukce (L). Kromě toho může měřit složité impedancie místo čistých prvků (C, L nebo R).

Hlavní nevýhoda tradičních mostových obvodů, jako jsou příliš mnoho po sobě jdoucích nastavení, je zde eliminována. Rozsah měření impedance je 0,5 až 100 000 Ω v rozsahu frekvencí 30 Hz až 40 kHz, když se používá externí oscilátor pro poskytnutí zdroje.

Interně generované frekvence jsou 1 kHz, 400 Hz nebo 60 Hz a externě až 20 kHz. Přesnost čtení velikosti impedance je ± 1 % a pro fázový úhel bude ± 2 %.

Obvod pro měření velikosti impedance je znázorněn níže.

Zde, pro měření velikosti, RX je proměnný odpor a může být změněn pomocí kalibračního stupnice impedance.

Napěťové spády jak proměnného odporu, tak neznámé impedance (ZX) jsou vyrovnány nastavením tohoto stupnice. Každý napěťový spád je zesílen pomocí dvou modulů vyrovnávacích zesilovačů.

To je pak předáno do sekce spojeného dvojitého rectifikátoru. Zde aritmetický součet výstupů rectifikátoru lze získat jako nulový a to je ukázáno jako nulové čtení v ukazovacím měřiči. Tedy, neznámá impedance lze přímo získat z stupnice proměnného odporu.

Dále si můžeme podívat, jak se získává fázový úhel v tomto měřiči. Nejdříve je spínač nastaven do kalibrační pozice a injektované napětí je kalibrováno.

To se provádí nastavením pro dosažení plné škálové deflexe ve VTVM nebo ukazovacím měřiči.

Poté je funkční spínač udržován v fázové pozici. V této podmínce funkční spínač paralelní výstup vyrovnávacího zesilovače před jeho rectifikací.

Teď celkový součet střídavých napětí ze zesilovačů je určitě funkcí vektorového rozdílu mezi střídavými napětím na zesilovačích.

Napětí, které je rectifikováno v důsledku tohoto vektorového rozdílu, je ukázáno v ukazovacím měřiči nebo DC VTVM. To je ve skutečnosti měřítko fázového úhlu mezi napěťovým spádem na neznámé impedance a proměnném odporu.

Tyto napěťové spády budou stejné v velikosti, ale fáze budou různé. Proto lze fázový úhel získat přímým čtením z tohoto přístroje.

Faktor kvality a faktor disipace lze také vypočítat z tohoto fázového úhlu, pokud je potřeba.

Obvodový diagram pro měření fázového úhlu (θ) je znázorněn níže.