Misuratore di Impedenza Vettoriale

L'impedenza, che ha sia una magnitudine che una fase, è veramente un ostacolo al flusso di corrente in circuiti AC in presenza di una tensione applicata.

Il Vector Impedance Meter viene utilizzato per misurare sia l'ampiezza che l'angolo di fase dell'impedenza (Z).

Normalmente, in altre tecniche di misurazione dell'impedenza, i valori individuali di resistenza e reattanza sono ottenuti in forma rettangolare. Cioè

Ma qui, l'impedenza può essere ottenuta in forma polare. Cioè |Z| e l'angolo di fase (θ) dell'impedenza possono essere acquisiti con questo strumento. Il circuito è mostrato di seguito.

Due resistenze con valori di resistenza uguali sono incorporate qui. Il cadimento di tensione attraverso RAB è EAB e quello di RBC è EBC. Entrambi i valori sono gli stessi e sono uguali alla metà del valore della tensione d'ingresso (EAC).

Una resistenza standard variabile (RST) è collegata in serie con l'impedenza (ZX) il cui valore deve essere ottenuto.

Il metodo dell'uguale deflessione viene utilizzato per la determinazione della magnitudine dell'impedenza sconosciuta.

Questo è ottenuto raggiungendo cadimenti di tensione uguali attraverso il resistore variabile e l'impedenza (EAD = ECD) e valutando il resistore standard calibrato (qui è RST) che è anche necessario per raggiungere questa condizione.

L'angolo di fase dell'impedenza (θ) può essere acquisito prendendo la lettura di tensione attraverso BD. Qui è EBD.

La deflessione del quadrante varierà in conformità al fattore Q (fattore di qualità) dell'impedenza sconosciuta connessa.

Il Voltmetro a Valvola a Vuoto (VTVM) normalmente legge tensioni AC che variano da 0V al valore massimo. Quando la lettura di tensione è zero, il valore di Q sarà zero e l'angolo di fase sarà 0o.

Quando la lettura di tensione diventa il valore massimo, il valore di Q sarà infinito e l'angolo di fase sarà 90o.

L'angolo tra EAB e EAD sarà uguale a θ/2 (metà dell'angolo di fase dell'impedenza sconosciuta). Questo perché EAD = EDC.

Sappiamo che la tensione tra A e B (EAB) sarà uguale a metà della tensione tra A e C (EAC che è la tensione d'ingresso). La lettura del voltmetro, EDB può quindi essere ottenuta in termini di θ/2. Di conseguenza, θ (angolo di fase) può essere determinato. Il diagramma vettoriale è mostrato di seguito.

Per ottenere la prima approssimazione della magnitudine e dell'angolo di fase dell'impedenza, si preferisce questo metodo. Per ottenere maggiore precisione nella misurazione, si preferisce il vector impedance meter commerciale.

Vector Impedance Meter Commerciale

L'impedenza può essere misurata direttamente utilizzando un vector impedance meter commerciale in forma polare. Viene utilizzato un solo controllo di bilanciamento in questo caso per ottenere sia l'angolo di fase che la magnitudine dell'impedenza.

Questo metodo può essere utilizzato per determinare qualsiasi combinazione di resistenza (R), capacità (C) e induttanza (L). Inoltre, può misurare impedenze complesse piuttosto che elementi puri (C, L o R).

Il principale svantaggio nei circuiti ponte convenzionali, come troppi aggiustamenti consecutivi, è eliminato qui. La gamma di misurazioni dell'impedenza è da 0,5 a 100.000Ω su una gamma di frequenze da 30 Hz a 40 kHz quando viene utilizzato un oscillatore esterno per fornire l'alimentazione.

Le frequenze generate internamente sono 1 kHz, 400 Hz o 60 Hz e esternamente fino a 20 kHz. La precisione nelle letture della magnitudine dell'impedenza è ± 1% e per l'angolo di fase sarà ± 2%.

Il circuito per la misurazione della magnitudine dell'impedenza è mostrato di seguito.

Qui, per la misurazione della magnitudine, RX è il resistore variabile e può essere modificato con il quadrante dell'impedenza calibrata.

I cadimenti di tensione sia del resistore variabile che dell'impedenza sconosciuta (ZX) vengono resi uguali regolando questo quadrante. Ogni cadimento di tensione viene amplificato utilizzando due moduli di amplificatori bilanciati.

Questo viene poi dato alla sezione del rettificatore doppio connesso. In questo, la somma aritmetica degli output del rettificatore può essere ottenuta come zero e ciò viene mostrato come la lettura nulla nel quadrante indicatore. Di conseguenza, l'impedenza sconosciuta può essere ottenuta direttamente dal quadrante del resistore variabile.

Successivamente, vediamo come viene ottenuto l'angolo di fase in questo strumento. Prima, l'interruttore viene impostato nella posizione di calibrazione e la tensione iniettata viene calibrata.

Questo viene fatto impostandolo per ottenere la deflessione a piena scala nel VTVM o nel quadrante indicatore.

Dopo ciò, l'interruttore funzione viene mantenuto nella posizione di fase. In questa condizione, l'interruttore funzione renderà paralleli l'output degli amplificatori bilanciati prima della rettificazione.

Ora, la somma totale delle tensioni AC provenienti dagli amplificatori è sicuramente una funzione della differenza vettoriale tra le tensioni AC sugli amplificatori.

La tensione rettificata come risultato di questa differenza vettoriale viene indicata nel quadrante indicatore o DC VTVM. Questo è effettivamente la misura dell'angolo di fase tra il cadimento di tensione attraverso l'impedenza sconosciuta e il resistore variabile.

Questi cadimenti di tensione saranno uguali in magnitudine ma con fasi diverse. Di conseguenza, l'angolo di fase viene ottenuto con la lettura diretta da questo strumento.

Il fattore di qualità e il fattore di dissipazione possono anche essere calcolati da questo angolo di fase se necessario.

Il diagramma del circuito per la misurazione dell'angolo di fase (θ) è mostrato di seguito.

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