متر ایمپدانس برداری

امپدانس که دارای هر دو مقدار و فاز است، واقعاً مخالف جریان در مدارهای متناوب با وجود ولتاژ اعمال شده است.

وسیله اندازه‌گیری امپدانس برداری (Vector Impedance Meter) برای اندازه‌گیری هر دو مقدار و زاویه فاز امپدانس (Z) استفاده می‌شود.

معمولاً، در سایر روش‌های اندازه‌گیری امپدانس، مقادیر جداگانه مقاومت و واکنش‌گر به صورت مستطیلی به دست می‌آیند. یعنی

اما در اینجا، امپدانس می‌تواند به صورت قطبی به دست آید. یعنی |Z| و زاویه فاز (θ) امپدانس می‌تواند توسط این وسیله به دست آید. مدار نشان داده شده در زیر است.

دو مقاومت با مقادیر مقاومت یکسان در اینجا استفاده شده‌اند. ولتاژ سقوط شده روی RAB برابر EAB و آن روی RBC برابر EBC است. هر دو مقدار یکسان هستند و برابر با نیمی از مقدار ولتاژ ورودی (EAC) است.

یک مقاومت استاندارد متغیر (RST) به صورت سری با امپدانس (ZX) که مقدار آن باید به دست آید، وصل شده است.

روش پرش یکسان برای تعیین مقدار امپدانس ناشناخته استفاده می‌شود.

این کار با دستیابی به ولتاژ سقوط یکسان روی مقاومت متغیر و امپدانس (EAD = ECD) و ارزیابی مقاومت استاندارد کالیبره شده (در اینجا RST) که برای دستیابی به این شرایط لازم است، انجام می‌شود.

زاویه فاز امپدانس (θ) می‌تواند از خواندن ولتاژ روی BD کسب شود. در اینجا EBD است.

حرکت عقربه متر طبق عامل کیفیت (Q factor) امپدانس ناشناخته متصل شده تغییر می‌کند.

ولتمتر لوله خلاء (VTVM) معمولاً ولتاژ AC را که از 0V تا حداکثر مقدار متغیر است، می‌خواند. وقتی خواندن ولتاژ صفر است، مقدار Q صفر خواهد بود و زاویه فاز 0o خواهد بود.

وقتی خواندن ولتاژ به حداکثر مقدار می‌رسد، مقدار Q نامحدود خواهد بود و زاویه فاز 90o خواهد بود.

زاویه بین EAB و EAD برابر با θ/2 (نیمی از زاویه فاز امپدانس ناشناخته) خواهد بود. این به این دلیل است که EAD = EDC.

می‌دانیم که ولتاژ روی A و B (EAB) برابر با نیمی از ولتاژ روی A و C (EAC که ولتاژ ورودی است) خواهد بود. خواندن ولتمتر، EDB می‌تواند به صورت θ/2 به دست آید. بنابراین، θ (زاویه فاز) می‌تواند تعیین شود. نمودار برداری در زیر نشان داده شده است.

برای کسب تقریب اولیه از مقدار و زاویه فاز امپدانس، این روش ترجیح داده می‌شود. برای دستیابی به دقت بیشتر در اندازه‌گیری، از وسیله اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری (Vector Impedance Meter) ترجیح داده می‌شود.

وسیله اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری

امپدانس می‌تواند مستقیماً با استفاده از وسیله اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری به صورت قطبی اندازه‌گیری شود. فقط یک کنترل تعادل در اینجا برای کسب هر دو زاویه فاز و مقدار امپدانس استفاده می‌شود.

این روش می‌تواند برای تعیین هر ترکیبی از مقاومت (R)، ظرفیت (C) و القای (L) استفاده شود. علاوه بر این، می‌تواند امپدانس‌های پیچیده را نیز اندازه‌گیری کند نه فقط عناصر خالص (C، L یا R).

نکته اصلی ضعف در مدارهای پل متعارف مانند تنظیمات متوالی بسیار زیاد در اینجا حذف شده است. دامنه اندازه‌گیری امپدانس 0.5 تا 100,000Ω در دامنه فرکانس 30 Hz تا 40 kHz است وقتی یک اسیلاتور خارجی برای تامین تغذیه استفاده می‌شود.

فرکانس‌های تولید شده داخلی 1 kHz یا 400 Hz یا 60 Hz و خارجی تا 20 kHz هستند. دقت در خواندن مقدار امپدانس ± 1% و برای زاویه فاز ± 2% است.

مدار برای اندازه‌گیری مقدار امپدانس در زیر نشان داده شده است.

در اینجا، برای اندازه‌گیری مقدار، RX یک مقاومت متغیر است و می‌تواند با دایال امپدانس کالیبره شده تغییر کند.

ولتاژ سقوط یکسان هر دو مقاومت متغیر و امپدانس ناشناخته (ZX) با تنظیم این دایال به دست می‌آید. هر ولتاژ سقوط با استفاده از دو ماژول تقویت‌کننده متعادل تقویت می‌شود.

این سپس به بخش دوبله‌کننده متصل می‌شود. در اینجا، مجموع حسابی خروجی‌های دوبله‌کننده به صورت صفر به دست می‌آید و این به عنوان خواندن صفر در متر نشان‌دهنده نشان داده می‌شود. بنابراین، امپدانس ناشناخته می‌تواند مستقیماً از دایال مقاومت متغیر به دست آید.

بعداً می‌توانیم ببینیم که چگونه زاویه فاز در این متر به دست می‌آید. ابتدا، سوئیچ در موقعیت کالیبراسیون تنظیم می‌شود و ولتاژ تزریق شده کالیبره می‌شود.

این کار با تنظیم آن برای کسب پرش کامل در VTVM یا متر نشان‌دهنده انجام می‌شود.

بعد از آن، سوئیچ عملکرد در موقعیت فاز قرار می‌گیرد. در این شرایط، سوئیچ عملکرد خروجی تقویت‌کننده متعادل را موازی قبل از دوبله‌کننده می‌کند.

حالا، مجموع کل ولتاژ‌های AC که از تقویت‌کننده‌ها به دست می‌آید قطعاً تابعی از تفاوت برداری بین ولتاژ‌های AC روی تقویت‌کننده‌ها است.

ولتاژی که به عنوان نتیجه این تفاوت برداری دوبله می‌شود در متر نشان‌دهنده یا DC VTVM نشان داده می‌شود. این در واقع اندازه‌گیری زاویه فاز بین ولتاژ سقوط روی امپدانس ناشناخته و مقاومت متغیر است.

این ولتاژ سقوط‌ها در مقدار یکسان اما در فاز متفاوت هستند. بنابراین، زاویه فاز از خواندن مستقیم از این دستگاه به دست می‌آید.

عامل کیفیت و عامل دیسیپاسیون نیز اگر لازم باشد می‌توانند از این زاویه فاز محاسبه شوند.

مدار برای اندازه‌گیری زاویه فاز (θ) در زیر نشان داده شده است.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.