متر امپدانس برداری

امپدانس که هر دو مقدار و فاز را دارد، در واقع مخالف جریان جریان در مدارهای AC با حضور ولتاژ اعمال شده است.

متر اندازه‌گیری امپدانس برداری برای اندازه‌گیری هر دو دامنه و زاویه فاز امپدانس (Z) استفاده می‌شود.

معمولاً، در سایر تکنیک‌های اندازه‌گیری امپدانس، مقادیر فردی مقاومت و واکنش‌پذیری در فرم مستطیلی به دست می‌آیند. یعنی

اما در اینجا، امپدانس می‌تواند در فرم قطبی به دست آید. یعنی |Z| و زاویه فاز (θ) امپدانس می‌تواند با استفاده از این متر به دست آید. مدار در زیر نشان داده شده است.

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

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

روش هم‌اندازه برای تعیین مقدار امپدانس ناشناخته استفاده می‌شود.

این با دستیابی به افت‌های ولتاژ برابر روی مقاومت متغیر و امپدانس (EAD = ECD) و ارزیابی مقاومت استاندارد کالیبره شده (در اینجا RST) که نیز برای دستیابی به این شرایط ضروری است، انجام می‌شود.

زاویه فاز امپدانس (θ) می‌تواند با گرفتن خواندن ولتاژ روی BD به دست آید. در اینجا EBD است.

انحراف متر با توجه به عامل Q (فاکتور کیفیت) امپدانس ناشناخته متصل شده تغییر می‌کند.

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

وقتی خواندن ولتاژ به مقدار حداکثری می‌رسد، مقدار Q بی‌نهایت 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 دلیل این است که EAD = EDC.

ما می‌دانیم که ولتاژ بین A و B (EAB) برابر با نیمی از ولتاژ بین A و C (EAC که ولتاژ ورودی است) خواهد بود. خواندن voltmeter، 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 به دست آوردن تقریب اولیه مقدار و زاویه فاز امپدانس، این روش ترجیح داده می‌شود. برای دستیابی به دقت بیشتر در اندازه‌گیری، متر اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری ترجیح داده می‌شود.

متر اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری

امپدانس می‌تواند به طور مستقیم با استفاده از متر اندازه‌گیری امپدانس برداری تجاری در فرم قطبی اندازه‌گیری شود. فقط یک کنترل ترازی برای دریافت هر دو زاویه فاز و مقدار امپدانس در این استفاده می‌شود.

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

نقایص اصلی در مدارهای پلی متعارف مثل تنظیمات متوالی زیاد در اینجا حذف شده است. محدوده اندازه‌گیری امپدانس 0.5 تا 100000Ω در محدوده فرکانس 30 Hz تا 40 kHz وقتی یک اُسیلاتور خارجی برای تأمین منبع استفاده می‌شود.

فرکانس‌های تولید شده داخلی 1 kHz یا 400 Hz یا 60 Hz و خارجی تا 20 kHz است. 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 کالیبره شده تغییر کند.

افت‌های ولتاژ هر دو مقاومت متغیر و امپدانس ناشناخته (ZX) با تنظیم این دایال برابر می‌شوند. هر افت ولتاژ با استفاده از دو ماژول تقویت‌کننده متعادل تقویت می‌شود.

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

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

این با تنظیم آن برای دریافت انحراف کامل مقیاس در VTVM یا متر نشانگر انجام می‌شود.

پس از آن، سوئیچ عملکرد در موقعیت فاز قرار می‌گیرد. در این حالت، سوئیچ عملکرد خروجی تقویت‌کننده متعادل را موازی قبل از مستقیم‌سازی می‌کند.

حالا، مجموع کل ولتاژ‌های AC که از تقویت‌کننده‌ها است به طور قطع تابع تفاوت برداری بین ولتاژ‌های AC روی تقویت‌کننده‌ها است.

ولتاژ مستقیم‌سازی شده به عنوان ن